第23卷第2期制冷與空調(diào)Vol 23 No. 2200年4月Refrigeration and Air ConditioningApr200998~101文章編號:16716612(2009)0209804建筑空調(diào)的節(jié)能設(shè)計伍震洲1李小華2(1長沙市規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司長沙4100012,湖南工程學院長沙411104【擴要】從建筑空調(diào)節(jié)能的角度出發(fā),在建筑構(gòu)造、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及其自動控制等幾方面進行了一些有益的探討,同時提出了一些有效空調(diào)節(jié)能措施【關(guān)鍵詞】建筑;空調(diào)設(shè)計;自動控制:節(jié)能中圖分類號TU83文獻標識碼BThe Economical Design of Architectural Air Condition(1. Changsha Planning &Design Insititute Co, ctd, Changsha, 410000; 2. Hunan Engineer College, Changsha, 411104[Abstract] Effective economical measures have been put forward, based on the economy of architectural air condition intructure, designing system and automatic controL.( Keywords] architectural; design of air condition: automatic control; economical0引言建筑物體形應(yīng)避免狹長,細高和過多的凹凸,世界性的能源危機,對建筑業(yè)發(fā)展帶來了很大盡量避開東西朝向的影響。能源的合理利用和新能源的開發(fā)日益得到1.2窗的性能和外墻隔熱泛的重視。世界各地正投入大量的人力、物力、玻璃窗的主要目的是采光。玻璃的熱阻要比墻財力來研究節(jié)能建筑,也對建筑供暖、通風和空調(diào)體的熱阻小得多,故因傳熱而從玻璃窗損失的熱量的節(jié)能提出了更高的要求。為改善居住環(huán)境,公寓、也就大得多。一般統(tǒng)計可知,夏季通過玻璃窗的照別墅及外事用房等住宅區(qū)已開始采用集中空調(diào)但射得熱占制冷機最大負荷損0~30%,冬季單層玻高級住宅區(qū)、商辦樓、賓館等建筑區(qū)設(shè)中央空調(diào)將璃的熱損失約占鍋爐負荷的10~20%因而對玻璃越來越多。中央空調(diào)如何提高設(shè)備和系統(tǒng)的效能,窗采取一些措施是節(jié)能的有效途徑,主要措施是減建筑設(shè)計如何有效利用能源,是急需解決的問題。少窗墻的面積比(窗面積與外墻面積之比)。在兼本文從節(jié)能的角度就工程設(shè)計中應(yīng)加以考慮的問顧到室內(nèi)一定自然采光的條件下,盡量減少窗面積作如下的探討比,采用一些不開啟密閉窗框以減少滲透風;采用反射玻璃、吸熱玻璃及雙層玻璃加百葉遮陽簾。建筑節(jié)能適當增加墻體、屋頂?shù)谋嵝阅?減少通過這L1合理的建筑朝向和形狀些圍護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的冷熱負荷模擬研究表明,在滿足相同使用空間的前提13自然光的利用和照明控制下,建筑外表面積越小,空調(diào)負荷也就越小,所以采用一些局部照明、工作點照明,盡量利用自在建筑設(shè)計時應(yīng)盡可能采用外表面積較小的圓形然采光。燈具宜用熒光燈,并有自動開關(guān)裝置。這或方形建筑。些措中國煤化工一方面,也可以CNMHG作者簡介:伍震洲(1973-),男,工程師,長沙市規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司收稿日期:200811-16第23卷第2期伍震洲,等:建筑空調(diào)的節(jié)能設(shè)計減少因照明發(fā)熱而引起的空調(diào)負荷起到減少輸送能耗的作用。另外,提高冷凍水供水溫度,也可以降低制冷機的功耗。通過自動控制2空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計使露點溫度冬季保持最低值,夏季保持最高值21改變室內(nèi)設(shè)定參數(shù)由于每一個人對舒適感要求標準差別很大,故對民用空調(diào)可有一個范圍較寬的舒適區(qū)。在該舒適范圍內(nèi),夏季降溫時,取較高的干球溫度和相對濕度設(shè)定值。冬季采暖時,取較低的干球溫度和相對濕度的設(shè)定值,可以減少圍護結(jié)構(gòu)的傳熱負荷和新送風風負荷。實測表明,若夏季室溫設(shè)定值從26℃提高到28℃,冷負荷減少約21~23%。冬季室溫設(shè)定值從22℃降至20℃,熱負荷減少約26~31%,效果是明顯的。當然改變室內(nèi)設(shè)定參數(shù),是以不影響房間使用功能以及滿足服務(wù)對象的要求為前提。冷水22室外新風量控制圖1調(diào)節(jié)供回水比例在滿足衛(wèi)生、補償排風、稀釋有害氣體、保證室內(nèi)正壓等要求的前提下,根據(jù)室內(nèi)人員數(shù)量的變b防止再熱損失動及相應(yīng)新風量需求的變化,通過檢測二氧化碳的充分利用室內(nèi)回風的熱量來代替再熱量(如圖濃度,最佳控制室溫新風量,方法如下:在回風管2)。當室內(nèi)顯熱負荷減少時,可以調(diào)節(jié)一、二次道上設(shè)二氧化碳檢測器,根據(jù)二氧化碳氣體濃度自回風聯(lián)動閥門,改變一、二次回風比例。由于通過動調(diào)節(jié)新風閥門;監(jiān)視室內(nèi)人員情況,根據(jù)人數(shù)的噴水室風量變化而引起露點溫度的變化,因此根據(jù)變動,用手動方式預(yù)先把新風閥門開啟到一定的位、二次回風閥的調(diào)節(jié)范圍,有時整個夏季可以省置。使用自動控制二氧化碳濃度的方法,一般可節(jié)去再熱,過度季節(jié)可省去大部分再熱。若這時同時約30%左右的空調(diào)負荷調(diào)節(jié)噴水溫度,改變機器露點溫度,可以同時滿足23熱回收室內(nèi)熱濕變化。在建筑物空調(diào)負荷中,新風負荷的比例很大,變露點調(diào)節(jié)法,即可避免室內(nèi)溫度過冷過熱般占總負荷的20%~30%。利用熱交換器回收排也可以防止過度去濕中的能量,節(jié)約新風負荷是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的一項有力措施。如果在排風中設(shè)置熱交換器,可回收排風能量的70%左右。相當于節(jié)約10~20%空調(diào)負回風荷。熱回收系統(tǒng)目前在國外特別是在日本相當普遍24變露點調(diào)節(jié)新風送風對于室內(nèi)產(chǎn)濕量變化較大或室內(nèi)相對溫度要求嚴格的場所,可以采用“變露點調(diào)節(jié)方法”。具體方法如下:a直接控制法在室內(nèi)直接設(shè)置濕球溫度(Ts)和相對溫度敏感元件(H)控制三通調(diào)節(jié)閥,直接根據(jù)室內(nèi)相對V『中國煤化工濕度偏差調(diào)節(jié)供回水比例來控制噴水溫度,改變機器的露點溫度以補償室熱溫負荷的變化(如圖1)。25CNMHG這種調(diào)節(jié)方法的結(jié)果在于改變設(shè)備的供水量,從而如果系統(tǒng)中輸送冷、熱能用水(或空氣)的供制冷與空調(diào)2009年回水(或送回風)溫差采用大溫差,那么當它與原空調(diào)設(shè)備設(shè)定溫差的比值為m時,從流量計算公式可知,采用大溫差時的流量將為原來流量的1/m。這時水泵或風機所需的功率將減少到原來的1m3?？梢娂哟鬁夭畹墓?jié)能效益是明顯的。但在實用中尚需顧及與溫差有關(guān)的其他因素,使選用恰當雙通閥過度季節(jié)利用新風作為自然冷源利用新風供冷,是過渡季節(jié)的一種空調(diào)方法在室外空氣(新風)溫度下降到送風溫度時,采用不開制冷機進行直接新風供冷。設(shè)置排風、回風聯(lián)圖3雙通閥自動控制水量動條件閥門,通過溫度(最好是焓)調(diào)節(jié)器,控制新風比,使新風量能由最小值變化至100%,從而3空調(diào)系統(tǒng)自動化的節(jié)能管理達到全新風運行?？照{(diào)系統(tǒng)是為建筑提供一個舒適的環(huán)境,自動充分利用室外空氣的自然冷卻能力,可以推遲化控制則為系統(tǒng)提供一個優(yōu)化的控制實現(xiàn)空調(diào)系開啟后提前停止制冷機的運行,減少制冷機的運行統(tǒng)運行自動化,不僅可以提高勞動生產(chǎn)率和技術(shù)水時間,節(jié)省能耗。平,減輕勞動強度。同時還可以提高調(diào)節(jié)質(zhì)量,降27冷熱源設(shè)備低冷、熱量消耗,節(jié)約能量。在空調(diào)設(shè)備中,應(yīng)選擇帶有能量調(diào)節(jié)裝置的制空調(diào)系統(tǒng)自動化包括冷、熱源的能量控制,空冷設(shè)備。設(shè)備一般采用冷水機組,常用有離心式和調(diào)系統(tǒng)的焓值控制,新風量控制,設(shè)備啟、停時間螺桿式,這兩種技術(shù)都能實現(xiàn)能量無級調(diào)節(jié)。在選和運行方式控制,溫濕度設(shè)計控制,送風溫度控制,擇多臺機組供冷時,應(yīng)將系統(tǒng)高低負荷的變化和機自動顯示、記憶和記錄等內(nèi)容。而自動化節(jié)能管理組制冷能力結(jié)合起來,盡量使機組全負荷運行,根就是在此基礎(chǔ)上運用計算機技術(shù)把系統(tǒng)各組成部據(jù)系統(tǒng)負荷變化,開啟或停止部分機組。因為靠能分進行優(yōu)化組合,以達到最佳節(jié)能效果。量調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)冷量,其制冷量和功耗不是以相同3.1設(shè)備最佳啟?？刂票壤f減,而用停止機組調(diào)節(jié)冷量,能量和功耗完可編制間歇運行空調(diào)設(shè)備的最佳啟動時間控全可能以相同比例遞減,從而節(jié)省制冷機能耗和減制程序,保證人員在按規(guī)定時間表進入建筑物時,少運行費用。室內(nèi)溫度恰好達到設(shè)定值。這樣既可保證從占有時熱源設(shè)備一般采用中小型工業(yè)鍋爐和城市熱間開始起便滿足舒適要求,又可減少設(shè)備不必要的網(wǎng)。對鍋爐來講,單臺鍋爐容量越大,滿負荷運行過長的啟動時間率越高,其熱效率也越高。因此必須全面考慮建筑編制最佳停止時間控制程序,應(yīng)用慣性蓄能原物冬季熱負荷情況,合理配置鍋爐房內(nèi)單臺鍋爐容理,使供熱和制冷負荷,利用熱(冷)慣性,持續(xù)量和鍋爐臺數(shù),選用效率較高的鍋爐以獲得較高的一個短時尾端延續(xù)原理,在人員占有時間結(jié)束之熱效率。前,提前結(jié)束供熱和供冷,同時也保證環(huán)境溫度不28變水量技術(shù)超過舒適極限的范圍。變水量方法主要是為適應(yīng)房間負荷的變化3.2間歇運行控制般采用電動雙通閥來自動改變空調(diào)用水設(shè)備的進在舒適性要求的極限范圍內(nèi),對空調(diào)系統(tǒng)所有水量,使系統(tǒng)總體水量也隨著負荷的變化而變化輸送設(shè)備進行力設(shè)定,在最大與最小允許分段時間(如圖3)。常用變水量方法有:使用電動閥調(diào)節(jié)內(nèi),按實測的室內(nèi)參數(shù)及其計算負荷變化,編制設(shè)水量;使用無級調(diào)速水泵,調(diào)節(jié)流量;控制運行水備循實現(xiàn)設(shè)備固定循泵的臺數(shù),改變系統(tǒng)總的循環(huán)水量。中國煤化工環(huán)周目前,常用的是控制水泵運行臺數(shù)的方法來實33CNMHG現(xiàn)變水量。從而大大節(jié)省輸送能耗。根據(jù)室外新風干球溫度及其露點或相對溫度,第23卷第2期伍震洲,等:建筑空調(diào)的節(jié)能設(shè)計l01·回風干球溫度及其露點或相對濕度自動進行比較般4~5年可回收全部投資費用計算,自動控制空氣來源,室外新風、回風及二者當然空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方式還很多,有待于我們?nèi)セ旌峡諝獾谋壤?達到節(jié)能的目的。合理地運用。在能源問題日趨嚴重的今天,節(jié)能措34系統(tǒng)設(shè)備運行控制施應(yīng)是我們今后工作中首先要考慮。通過預(yù)測室內(nèi)、外空氣狀態(tài)參數(shù)(溫度、濕度、焓、二氧化碳等)以維持室內(nèi)所需舒適環(huán)境的約束參考文獻條件,把最小耗能量作為評價函數(shù),來判斷和確定1陳沛霖岳孝方主編.空調(diào)與制冷技術(shù)手冊S]上海:所需提供的冷熱量、冷熱源和空調(diào)器、風機、水泵同濟大學出版社,1990:184209的運行臺數(shù),工作順序號運行時間及空調(diào)系統(tǒng)各環(huán)(2同濟大學清華大學等主編空氣調(diào)節(jié)M].北京:中節(jié)的操作方式國建筑出版社,1994:156168雖然建筑物自動化系統(tǒng)(BAS)相當于建筑物[3]張禎周治湖空調(diào)自控設(shè)計基礎(chǔ)及圖例集S北京:總投資的05~1%,但年運行費用的節(jié)約率約10%,中國建筑出版社,1993:12-16.上接第85頁)2)避免使用壓力測量裝置,減少了風機的G一個閉環(huán)控制環(huán)節(jié)。R1(3)不需要變靜壓控制法中的閥位控制43風機總風量控制法的缺點式中,G為第i個末端的設(shè)定風量,由房間溫(1)增加了末端之間的耦合程度度PID控制器輸出的控制信號設(shè)定;G4為第i個(2)風機和房間的末端閥位同時調(diào)節(jié),極大末端的設(shè)計風量。使用誤差理論中的均方差,來消的改變了系統(tǒng)阻力特性。除相對風量R的不一致。5結(jié)論RR總之,變風量空調(diào)系統(tǒng)的各種控制方法,都有(5)n其各自的特點,在具體工程運用中,不論是從節(jié)能的角度,還是系統(tǒng)穩(wěn)定性角度,都要加以仔細考慮R-R從而找到一種適合自己的控制方法(6)n(n參考文獻:∑G[]戴斌文狄洪發(fā)江億變風量空調(diào)系統(tǒng)風機總風量控N,N4(1+)制法門暖通空調(diào).1999,30(3):3031∑G[2]陳向陽變風量空調(diào)系統(tǒng)的自動控制[暖通空調(diào)1997,30(5):2930.式中,N為運行工況下風機設(shè)定轉(zhuǎn)速;N為(3]李克欣葉大法楊國榮變風量空調(diào)系統(tǒng)的vPr控制設(shè)計工況下風機設(shè)計轉(zhuǎn)速,K為自適應(yīng)的整定參法及其運用門暖通空調(diào)9,33(3):1920數(shù),缺省值為10[4]殷平國內(nèi)外變風量空調(diào)系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展R]北京:42風機總風量控制法的優(yōu)點中國煤化工新技術(shù)交流大會報(1)直接根據(jù)設(shè)定風量計算出要求的風機轉(zhuǎn)速,具有某種程度上的前反饋控制,對房間負荷變smCNMHG水v北京:中國建筑工業(yè)化作出的反應(yīng)較快。出版社2003:7980