公共建筑节能设计标准(GB50189-2005).ppt
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1、公共建筑节能设计标准(GB 50189 2005),“采暖、通风和空气调节节能设计”条文简介,室内环境节能设计计算参数(当前存在的若干反常现象),室内设计温度:冬季越高越好;夏季越低越好。建筑物的档次越高,则冬季室内温度也应该越高;夏季室内温度则应该越低。使用人的职务越高,则冬季室内温度也应该越高;夏季室内温度则应该越低。室内设计温度,冬夏倒置(VIP)。室内设计温度,全年保持恒定。,室 内 设 计 温 度 改 变 的 节 能 效 果 kW/(m2a),季 节 夏 季 冬 季 室内温度 24 26 28 22 20 18 新风负荷 19.8 14.6 10.5 28.0 18.7 11.6 其
2、 它 22.2 19.8 16.1 5.7 4.4 3.4 总 计 42.0 34.4 26.6 33.7 23.1 15.0 总 节 能 率(%) 0 18 36.6 0 31.6 55.5,室内设计温度与能耗的关系,实用供热空调设计手册:供暖时每降低1,节能1015%;供冷时每提高1,节能10%左右。空调设备与系统节能控制:供暖时每降低1,节能510%;供冷时每提高1,节能1020%左右。本标准编制时计算结果:供暖时每降低1,节能510%;供冷时每提高1,节能810%。,确定合理的室内设计温度,室内热环境的评价依据:ISO 7730 0.5PMV(热舒适指标)0.5 PMV= 3 热(Ho
3、t) PMV= 2 暖和(Warm) PMV= 1 稍暖和(Slightly Warm) PMV= 0 适中、舒适(Newtral) PMV= 1 稍凉( Slightly Cool) PMV= 2 凉快(Cool) PMV= 3 冷(Cold),新风量的确定(ASHRAE),室内所需新风量 Lo(L/S): Lo = RP PD + Rb ARP每人所需最小新风量,L/s;P室内人数;D变化系数;Rb单位面积最小新风量,L/ (s.m2);A建筑面积,m2。,公建节能标准中给出的新风量,仅适用于低污染建筑,即建筑物内检出的污染负荷小于0.1 Olf。若每人的最小总新风量低于7.5m3/s(2
4、7m3/h),必须对回风量进行校核并加强对回风的过滤作为补偿,过滤器对3m尘粒的过滤效率应高于60%。修正后的回风量:L=7.5PDLo/,国 际 趋 势,1. 不能单一地认为人是室内仅有的污染源 (上海测试结果也证实了);2. CO2在大气中并不是一种污染物,只有当 其浓度500010-6时,才有害健康;3. 室内空气品质(IAQ),不是合格与否的 问题,客观上应把它看成是满足人们要求 的程度,即满意度;进行评价时应该以“可接受程度”来反映。,房间新风量的确定方法,ASHRAE 62-2001标准: 对于出现最多人数的持续时间少于3 h的房间,所需新风量可按室内的平均人数确定,该平均人数不应
5、少于最多人数的1/2。如:最多容纳1000人的商场,若取平均人数为600人,则新风量为: 20m3/h.p600p=12000m3/h ,而不是取:1000p20m3/h.p=20000m3/h,5.2 采 暖,采暖系统南北分环。采暖系统制式的选择原则:保证能分室(区)进行室温调节。室内明管散热量约占采暖负荷的20%左右;所以必须计算室内明管的散热量,并相应地减少散热器数量。实际工程中可按散热量的60%扣除。高大空间,宜采用辐射供暖(低、中、高温)。,5.2.7 强调水力平衡的重要性与装置平衡阀的必要性,暖通规范规定:“各平联环路间(不包括公共段)的压力损失差额,不应大于15%”。 1)手动平
6、衡阀的设计排布原则 应分级安装,即干管、立管、支管路上均应安装;各个并联支管路上应同时安装。支管平衡阀立管平衡阀主管平衡阀。,2)手动平衡阀的典型设计排布,3)自动平衡阀的典型设计排布原则,自动平衡阀(Automatic Balancing Valve),一般应用于流量固定的场合。进行设计布排时,应注意以下原则:宜安装在末端装置如风机盘管和空气处理机组上;在末端安装了自动平衡阀的系统,支路和立管不需要再安装自动平衡阀;冷冻机或锅炉出口宜安装自动平衡阀,以避免这些设备过流。,4)自力式压差控制器,自力式压差控制器(Self-acting differen-tial pressure contro
7、ller),是一种比例式压差控制器,它具有一定的比例压差范围,以适应变流量的需求;与手动平衡阀配合时,在稳定压差的同时,又可以进行流量精确设定。自力式压差控制器通常与手动平衡阀配合使用,称作流量/压差平衡阀组或流量/压差调节器组合,通常也称为动态平衡阀组,或自动压差平衡阀组,而被归于自动平衡阀的范畴,是一种非常精确的平衡设备;当每一个控制阀都配合这种阀门时,其阀权度接近1。,自力式压差控制器的排布,自力式压差控制器的应用方式,如下图所示:用于稳定立管间的压差;用于稳定支路间的压差;用于稳定控制阀上的压差。,a. 稳定立管间的压差,b. 稳定支路间的压差,c. 稳定控制阀上的压差,三 种 应 用
8、 方 式 的 比 较,以上三种应用中,从平衡效果的角度来看,cba,尤其是c,如果系统中每个控制阀都与一个自力式压差控制器相联,从控制的观点看,这是最好的解决方案,因为控制阀的阀权度接近1;从性能价格比的角度看,b种方式的应用最多。,5)电动平衡二通阀,这是一种适用于风机盘管机组和水环热泵机组等末端设备上的阀门,是合手动平衡阀或自动平衡阀与电动二通阀功能为一体的阀门,其作用与两阀分开时是相同的,流量需事先设定。这种组合方式可以有效地节省安装空间以及成本。,电动平衡二通阀的外形,电动平衡二通阀的排布,6)动态平衡电动调节阀,动态平衡电动调节阀,是一种合自动平衡阀和电动调节阀为一体的阀门,经简单设
9、定最大流量值后,其流量即可根据实际需要在零至最大值之间进行调整;而且,在工作压差范围内,管路系统的压差变化对调定值没有影响(只受控制温度影响),控制阀部分的阀权度较好,是一种自动化程度较高的平衡装置。动态平衡电动调节阀,一般应用于变流量系统,且常用于新风机组、空气处理机组等大型末端设备。,动态平衡电动调节阀的调节特性,动态平衡电动平衡调节阀排布,5.2.8 耗电输热比 HER(以后要求在施工图中标注出HER值),引自民用建筑节能设计标准,但作了以下三点变更: 1)将水泵铭牌功率改为设计工况点的轴功率; 2)将典型设计日的平均值指标改为设计状态下的指标; 3)规定了设计供回水温差。,5.3.2
10、对全空气系统和FCU系统的应用作了原则性界定,根据房间面积、空间大小、人员多少和温湿度控制等对FCU的应用作了限制。 主要思路与立足点: 1)室内空气质量的好坏,尤其是可吸入颗粒物的浓度控制; 2)能源消耗的多少(这是最主要的); 3)结合室外气候补偿,进行集中控制; 4)维护管理的费用和方便程度;等等。,5.3.4、5.3.5 VAV空凋系统的设计,特点:VAV空调系统,是全空气空调系统的一种形式,所以它具备全空气系统的一些特点;与CAV系统相比,它具有在同一风系统内可以进行不同空调区域的温度控制;从而它综合了全空气CAV和FCU+FA系统两者的优点。VAV系统节能的主要途径: 1)运行节能
11、:通过固定送风温度、改变送风量的方式适应负荷的变化。此外,,随着风量的改变,风机的输送能耗相应变化。2)设计状态的节能:CAV系统的总风量LCAV,是取各房间所需最大送风量之和;VAV系统由于具有自动输送到需要的区域的特点,其总风量LVAV是取各房间逐时风量之和的最大时刻值。由于LVAVLCAV,所以在设计状态下VAV系统AHU的风机轴功率就小于CAV系统, NVAV NCAV,当然也就节能。,5.3.6 为全空气系统的节能运行提出了要求,全空气空调系统节能的主要途径,是最大限度的利用室外低比焓空气来冷却空调空间,推迟启动和提前停止冷水机组,减少冷水机组的运行时间和相应的能源消耗。实施本条文要
12、求的关键因素: 1)必须有与全新风运行相对应的排风系统; 2)新风口新风管应满足最大新风量的要求; 3)如采用变新风比运行模式,机房宜靠近外 墙布置; 4)配置必须的自动控制系统。,实施全新风运行的主要模式,1)双风机空调系统: “定风量送风机 + 定风量回风机”送、回风机定速运行,通过焓值控制调节新风、回风和排风阀的开度,改变新风量。新风比连续可调。2) 单风机空调系统: “定风量送风机 + 室内变风量排风机”,功能同1),只是手段不同。特点是排风机不放在AHU内,所以更加灵活。3)双风机空调系统: “定风量送风机 + 定风量排风机”系统形式与 2)类同,但功能不完全相同,差异在于冬季过渡季
13、,由于排风量不能连续调节,因此当采用最小新风比导致室温过高时,不得不采用全新风方式,但这时有可能导致室温过低而需要用热水加热全部新风;不能象1)、2)那样可通过调节新风比来满足要求(某些时段可不加热)。,5.3.7 空调系统新风量的确定,Y=X /(1+XZ) Y修正后的系统新风量在送风量中的比例: Y = Vot / Vst X未修正的系统新风量在送风量中的比例: x = Von / Vst Z需求最大房间的新风比: Z = Voc / Vsc,Vot修正后的总新风量,m3/h;Vst总送风量,m3/h;Von系统中所有房间的新风量之和, m3/h;Voc需求最大的房间的新风量,m3/h;V
14、sc需求最大的房间的送风量,m3/h。,5.3.10 本条文对体量较大的公共建筑提出了划分内区、外区的要求,特征:外区空调负荷随季节改变,内区基本上不受室外气候条件变化的影响。内、外区的划分方法: 1)进深和室内冷负荷较大的建筑,如商场可根据“负荷平衡法”划分内、外区。 基本原则是:若冬季室内空调冷负荷Qc(W)大于围护结构的热负荷Qh(W);当房间面积为A(m2)时,该房间的空调冷负荷指标为:,qc = QcQh /A;则外区面积为: Ae = Qh / qc 据此可确定内、外区的分界线。2)结合室内建筑分隔进行分区: 对于大型办公类建筑,房间进深不象商场那么大,因此,根据室内建筑的分隔进行
15、分区是比较恰当的。 分隔墙距离外墙通常为35m。,内、外区宜分别配置空调系统,内、外区对空调的需求存在很大差异,因此宜分别配置空调系统。这样:可以根据不同的负荷情况分别进行空气处理;避免冬季空气处理时的冷热抵消损失;为内区充分利用室外空气进行免费空调创造条件;获得最佳的空调效果;方便运行管理,取得最大的经济效益和节能效益。,内、外区空调系统的合理配置问题,内、外区合用一个空调系统:由于冬季负荷性质不同,必然要在送风末端设再加热装置。这样,不可避免会有冷、热抵消出现。内区采用全空气VAV空调系统,外区采用FCU空调系统。内区采用全空气VAV空调系统,外区采用全空气CAV空调系统。内、外区合用全空
16、气VAV空调系统,外区采用末端再加热方式(使用灵活性高,相当于四管制系统,是目前国内、外较流行的方式)。,5.3.11 水环热泵空调系统的应用, 水环热泵空调系统的节能性,是通过对 建筑物内区余热的利用程度来体现的。 目前,国内在应用上存在一定的混乱。 本条明确了水环热泵空调系统的适用条件: 1)要有大量的余热:意思是基本上能弥补围护结构冬季的耗热量。 2)余热量的提供必须稳定的。,3)要做技术经济比较。 水环热泵在夏季运行时,COP较低,与水冷螺杆、离心机组无法相比,相形之下是不节能的;所以,要作全年的技术经济分析与比较。最近,有报导(广州大学):认为水环热泵在夏热冬暖地区应用,也能取得一定
17、的综合效益。,5.3.12 新风应直接送入各空调区,不宜经过FCU再送出,将经过热质处理的室外空气送入FCU再送入室内,存在以下弊端:FCU运行与否、或处于不同转速下运行,新风量会发生较大的变化;由于新风量的需求与室温控制没有严格的对应关系,有可能造成新风量不足。经过热质处理的新风,温度已远远低于回风温度,两者混合后,会使FCU换热器的传热温差减小,制冷能力降低。导致室内换气次数的下降。,5.3.14 建筑排风热回收, 回收的能量十分可观,显热能效比: COPh = Q / NQ回收的能量,W;N热回收消耗的能量,W。 季节 冬季(t=12) 夏季(t=8) 能源 矿物能供热 电热 COPh
18、4.54 15.13 1.68, 能量是资源,不是“取之不尽,用之不 竭” ,最终将枯竭。 排风热回收,既能取得节能效益和环境 效益,也能取得经济效益。 设计时应结合具体情况进行技术经济分 析,特别是全年应用的热回收设备,必 须关注过渡季的使用效果。 新风量与排风量不宜相差太悬殊,否则 投资增大,回收能量减少。,当采用转轮换热器回收热能时,新风机 宜位于转轮之前;排风机宜位于转轮之 后。 热回收装置的新风管和排风管,均应设 旁通阀,以便在过渡季不进行热回收时 , 新风和排风可不经过热回收器,减 少风机的能耗。 空气进入热回收器之前,必须进行过 滤处理。,5.3.17 不应采用土建风道,1)土建
19、风道普遍存在渗漏问题,很难杜 绝,也不好检查。2)土建风道的热容量特别大,使预热或预 冷的能量消耗增加,时间增长。3)土建风道很难做好绝热,热损失大。4)调查发现,确有不少工程因采用土建风 道,最后不得不进行改造的教训。,5.3.18 本条文对空调冷、热水系统的设计提出了8条基本要求,1)采用闭式循环;2)两管制;3)分区两管制;4)四管制;5)一次泵系统、一次泵变速调节;6)二次泵系统;7)供、回水温差t5;技术可靠、经济合理 时,宜加大t;8)优先考虑采用高位膨胀水箱。,一次泵定流量水系统,一次泵定流量系统的特点,通过蒸发器的冷冻水流量不变一台冷水机组配置一台冷冻水泵 系统中负荷侧冷负荷减
20、少时,通过减小冷冻水的供、回水温差来适应负荷的变化,因此在绝大部分运行时间内,空调水系统处于大流量、小温差的状态,不利于节约水泵的能耗末端的冷却盘管上,安装有两通调节阀 旁通管上装有压差旁通阀,可根据末端两通调节阀引起的压差变化来调节压差旁通阀的开度,从而调节旁通水量,如图所示。当末端负荷增大时,旁通管内水流向为从左到右;当末端负荷减小时,旁通管内流向为从右到左,一 次 泵 系 统 的 配 置 和 设 计 和 要 求,冷冻水循环泵冷冻水泵:应根据整个系统的设计阻力(包括冷水组、末端、阀门、管路等)及设计流量进行选取旁通管和压差旁通阀的设计:旁通管和压差旁通阀的设计流量为最大单台冷水机组的额定流
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