2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用1模塊三

空調(diào)節(jié)能技術(shù)任務(wù)1低溫送風(fēng)技術(shù)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用2一、技術(shù)介紹低溫送風(fēng)，是相對(duì)于常規(guī)空調(diào)送風(fēng)而言的。常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度為16~18℃，低溫送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度為4~12℃。低溫送風(fēng)是隨著冰蓄冷技術(shù)發(fā)展而發(fā)展起來的一種空調(diào)方式。低溫送風(fēng)系統(tǒng)屬于全空氣系統(tǒng)，由中央空氣處理機(jī)組、風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、末端空氣擴(kuò)散設(shè)備及調(diào)節(jié)控制設(shè)備等組成，且低溫送風(fēng)系統(tǒng)的末端設(shè)備需要防止結(jié)露。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用3二、系統(tǒng)分類2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用4三、系統(tǒng)特點(diǎn)空調(diào)冷源末端設(shè)備2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用5三、系統(tǒng)特點(diǎn)低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是與冰蓄冷技術(shù)相結(jié)合，在獲得低溫冷源的同時(shí)，起到“移峰填谷”的作用，平衡電網(wǎng)負(fù)荷，提高了能源利用率，其節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）降低輸送系統(tǒng)的初投資。2）節(jié)省建筑空間。（建筑物層高降低近100mm）3）減少系統(tǒng)運(yùn)行能耗。4）采用較高的室內(nèi)干球溫度來降低能耗。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用6四、應(yīng)用場(chǎng)所優(yōu)先考慮場(chǎng)所：1）建筑空間有限，需要盡量小尺寸的送風(fēng)管道的場(chǎng)所。2）改造項(xiàng)目，如冷負(fù)荷已增加或超過現(xiàn)在供冷能力的場(chǎng)所。3）采用冰蓄冷的項(xiàng)目。4）希望降低房間濕度的場(chǎng)合。5）希望通過降低建筑層高以達(dá)到降低建筑造價(jià)或增加建筑物有效使用面積的場(chǎng)合應(yīng)用考慮要素：1）有無制取低溫冷凍介質(zhì)的條件。2）對(duì)房間相對(duì)濕度有無特定要求（如必須高于40%）。3）對(duì)房間通風(fēng)換氣有無很高要求。4）經(jīng)濟(jì)上是否要求投入資金相對(duì)較少。5）全年中能否有大量時(shí)間可利用7~13°C的送風(fēng)溫度為室內(nèi)環(huán)境供冷。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用7四、工程案例案例來源：教材KJ49639暖通空調(diào)節(jié)能技術(shù)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用8四、工程案例2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用9四、工程案例2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用10模塊三

空調(diào)節(jié)能技術(shù)任務(wù)2空調(diào)蓄冷技術(shù)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用11一、技術(shù)介紹蓄冷空調(diào)將建筑物空調(diào)時(shí)所需冷量的部分或全部在非空調(diào)時(shí)間制備好，并以某種形式儲(chǔ)存起來供空調(diào)時(shí)使用。實(shí)現(xiàn)用戶側(cè)冷負(fù)荷用電的“移峰填谷”——電網(wǎng)高峰時(shí)的空調(diào)用電量，轉(zhuǎn)移至電網(wǎng)低谷時(shí)使用。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用12二、蓄冷介質(zhì)蓄冷介質(zhì)顯熱蓄冷固體水潛熱蓄冷冰水合物等化學(xué)蓄冷籠形包合物其他溶液2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用13二、蓄冷介質(zhì)蓄冷方式水蓄冷冰蓄冷共晶鹽蓄冷水合物蓄冷蓄冷槽尺寸8-1012-30.89-1蓄冷溫度（℃）708-125-12機(jī)組效率比較10.6-0.70.92-0.950.98-1.0熱交換性能好一般差好冷量損失一般大小小不動(dòng)液需否否是否否泵風(fēng)機(jī)能耗10.71.051投資比較0.611.3-2.01.2-1.5Q1＝cm(t2-t1)

Q2＝mrr=335KJ/Kgc=4.2KJ/Kg.℃顯熱潛熱2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用14三、蓄冷模式2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用15三、蓄冷模式制冷量Q

時(shí)間h

蓄冷

蓄冷

放冷

制冷機(jī)制冷

部分負(fù)荷蓄冷分布圖2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用16四、運(yùn)行模式并聯(lián)流程串聯(lián)流程2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用17五、水蓄冷系統(tǒng)1、簡(jiǎn)單水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：直接向用戶供冷，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、一次性投資低、溫度梯度損失小。缺點(diǎn)：蓄冷槽與大氣相同，水質(zhì)易受環(huán)境污染，增加水處理裝置。水蓄冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用18五、水蓄冷系統(tǒng)2、換熱器間接供冷式水蓄冷空調(diào)系統(tǒng)：優(yōu)點(diǎn)：1）用戶側(cè)管路可防止氧化腐蝕。2）可根據(jù)用戶的要求選用相應(yīng)的設(shè)備承受各種靜壓。缺點(diǎn)：1）增加了相應(yīng)的設(shè)備投資。2）中間換熱器會(huì)降低蓄冷系統(tǒng)的可用溫差。高層、超高層系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用19五、水蓄冷系統(tǒng)1、自然分層蓄冷：水蓄冷系統(tǒng)的分類2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用20五、水蓄冷系統(tǒng)多槽式蓄冷迷宮式蓄冷隔膜式蓄冷2、其他方式蓄冷：水蓄冷系統(tǒng)的分類2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用21五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)1、蓄冷槽蓄冷量和蓄冷體積的確定：

2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用22五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)2、蓄冷槽的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：形狀：直立平底圓柱體或與消防水池合用位置：地下或半地下，或與建筑物組合成一體材料：焊接鋼槽、水泥槽注意防水保溫2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用23五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用24五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用25五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析通過表2和表3的對(duì)比可以看出，本項(xiàng)目采用部分負(fù)荷蓄冷空調(diào)盡管在初投資比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)高17.2萬，但是充分利用消防水池蓄冷技術(shù)降低了系統(tǒng)裝機(jī)容量，降低率75%。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用26五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析本工程采用部分蓄冷空調(diào)運(yùn)行策略，日間釋冷，按照釋冷優(yōu)先，制冷機(jī)組補(bǔ)充原則制定；非蓄冷工況的低谷電價(jià)時(shí)段，水槽不釋冷，靈活開啟基載機(jī)組臺(tái)數(shù)。全天供冷期間，確保蓄冷量在日間全部釋放的同時(shí)制冷機(jī)組高效穩(wěn)定地運(yùn)行。按照100%，75%，50%，25%的4種負(fù)荷率分別進(jìn)行熱平衡計(jì)算，各空調(diào)負(fù)荷段運(yùn)行策略如圖。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用27五、水蓄冷系統(tǒng)水蓄冷系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析通過表4對(duì)比可以看出，采用部分負(fù)荷蓄冷空調(diào)年供冷季耗電量比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)多151705kW?h，但是總電費(fèi)卻節(jié)省了12.18萬，這正是因?yàn)樗罾淇照{(diào)將白天大部分電量轉(zhuǎn)移到夜間低谷時(shí)段，削峰填谷作用明顯，分別轉(zhuǎn)移峰段電量215932kW?h，轉(zhuǎn)移平段電量35226kW?h，開發(fā)低谷電量402863kW?h，由此得出采用蓄冷空調(diào)技術(shù)并不節(jié)能，但能節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，更重要的是有利于國(guó)家電網(wǎng)的安全運(yùn)行。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用28六、冰蓄冷系統(tǒng)冰蓄冷型式冰蓄冷主要有：冰盤管式;完全冰結(jié)式;冰球式;制冰滑落式;冰晶、冰泥式;……2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用29六、冰蓄冷系統(tǒng)直接制冰冰盤管式：將冰直接結(jié)在蒸發(fā)器的盤管上，蒸發(fā)器盤管伸入蓄冰槽內(nèi)構(gòu)成結(jié)冰時(shí)的主干管。制冷劑in制冷劑out水in水out2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用30六、冰蓄冷系統(tǒng)直接制冰完全凍結(jié)式：將冰盤管改為PVC塑膠管伸入蓄冰槽內(nèi)，管內(nèi)充以低溫鹽水(二次冷劑)使蓄冰桶內(nèi)的水結(jié)冰。乙二醇in乙二醇o(jì)ut2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用31六、冰蓄冷系統(tǒng)內(nèi)-外部融冰冰盤管式：融冰時(shí)則將空調(diào)回水直接沖蝕槽內(nèi)的冰而釋放出冷量—外融冰方式。完全凍結(jié)式：融冰釋冷時(shí),讓空調(diào)回水(鹽水)通過冰管內(nèi)部,使最接近管壁的冰層先行融化釋冷——內(nèi)融冰方式。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用32六、冰蓄冷系統(tǒng)直接制冰冰球式：將水注入塑膠球內(nèi)，并預(yù)留一個(gè)凹陷的膨脹空間，由球內(nèi)的水結(jié)冰蓄冷和化冰釋冷，工作原理類似完全凍結(jié)式。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用33六、冰蓄冷系統(tǒng)直接制冰制冰滑落式：是一種動(dòng)態(tài)制冰?？照{(diào)回水自上方以一薄水膜的方式噴灑而下，遇到冰冷的蒸發(fā)器結(jié)成薄冰層。四通閥切換,蒸發(fā)器變成冷凝器，由壓縮機(jī)送來的高溫制冷劑進(jìn)入其中,使冰融化，薄片冰由于自身重力向下滑落至下方蓄冰槽內(nèi)。原理如一般常用的熱泵除霜。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用34六、冰蓄冷系統(tǒng)直接制冰外界水源接入的水流進(jìn)入水箱,循環(huán)水泵將水抽到制冰機(jī)單體的分水盤內(nèi),分水盤將水均勻的噴灑到蒸發(fā)器內(nèi)壁上,水在蒸發(fā)器內(nèi)腔冷媒的熱交換下迅速凝結(jié)成冰層,螺旋冰刀在減速器的傳動(dòng)下,沿逆時(shí)針方向緩緩將冰層切破,冰片依靠重力落入下部?jī)?chǔ)冰柜中,未結(jié)冰的水沿蒸發(fā)桶內(nèi)壁落入擋水板,順導(dǎo)流槽流動(dòng),匯入水箱進(jìn)行下次循環(huán)使用。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用35六、冰蓄冷系統(tǒng)直接制冰冰晶或冰泥式：冰晶（ice-slurry）又稱冰漿或冰泥，是一種水、冰晶粒子和添加劑（如乙二醇、氯化鈉、乙醇）的混合物，同時(shí)由于其流動(dòng)性很好，能夠被泵送，因此也叫“二元冰”。采用冰晶作為載冷劑，主要目的在于通過冰晶粒子的瞬間相變釋放大量的潛熱。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用36七、水合物蓄冷系統(tǒng)水合物氣體水合物是由水分子和特定的水合介質(zhì)分子在一定的溫度和壓力條件下相互作用而形成的籠型晶體化合物。M（氣體或液體）十nH2OM·nH2O+ΔH（反應(yīng)熱）2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用37七、水合物蓄冷系統(tǒng)水合物蓄冷工質(zhì)的選擇①蓄冷密度大(＞270kJ／kg）；②適當(dāng)?shù)南嘧儨囟群凸ぷ鲏毫?6~12℃，0.1~0.3MPa)；③熱物性：高的導(dǎo)熱系數(shù)、低的相變體積變化，及小的過冷度和高的溶解度；④化學(xué)性能穩(wěn)定，無環(huán)境污染，沒有ODP和GWP效應(yīng)；⑤材料價(jià)格合理，有實(shí)用性。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用38七、水合物蓄冷系統(tǒng)主要制冷劑水合物性質(zhì)制冷劑分解點(diǎn)反應(yīng)熱(KJ/kg)溫度(℃)壓力(atm)R118.50.543334R1211.84.39316R141b8.40.424344R142b12.12.25349R152a15.04.34383R134a10.04.103582025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用39模塊三

空調(diào)節(jié)能技術(shù)任務(wù)3相變儲(chǔ)能技術(shù)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用40一、儲(chǔ)能概述能量提升裝置/index.html你所了解的儲(chǔ)能有哪些呢？?jī)?chǔ)能技術(shù)：能量利用的不平衡以及可再生能源的間斷性都需要儲(chǔ)能。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用41一、儲(chǔ)能概述物理儲(chǔ)能2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用42一、儲(chǔ)能概述化學(xué)儲(chǔ)能構(gòu)成鉛蓄電池之主要成份如下：

陽極板(過氧化鉛.PbO2)--->活性物質(zhì)陰極板(海綿狀鉛.Pb)--->活性物質(zhì)電解液(稀硫酸)--->硫酸(H2SO4)+水(H2O)

電池外殼隔離板其它(液口栓.蓋子等)鉛酸電池2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用43一、儲(chǔ)能概述化學(xué)儲(chǔ)能石墨烯電池鋰電池所謂鋰離子電池是指分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來完成電池充放電工作的，獨(dú)特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用44一、儲(chǔ)能概述電化學(xué)儲(chǔ)能超級(jí)電容器超級(jí)電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種新型電力儲(chǔ)能器件，也稱為電化學(xué)電容。既具有靜電電容器的高放電功率優(yōu)勢(shì)又像電池一樣具有較大電荷儲(chǔ)存能力，單體的容量目前已經(jīng)做到萬法拉級(jí)。超級(jí)電容還具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度大、充放電速度快、高溫性能好、容量配置靈活、環(huán)境友好免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用45一、儲(chǔ)能概述熱儲(chǔ)能儲(chǔ)熱，也是儲(chǔ)能的一種技術(shù)路線，其原理是利用儲(chǔ)熱介質(zhì)進(jìn)行熱量的存儲(chǔ)和釋放。目前國(guó)際上應(yīng)用較多、技術(shù)較成熟的主要有熔融鹽儲(chǔ)熱。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用46一、儲(chǔ)能概述熱儲(chǔ)能利用材料的比熱容或者材料溫度的變化（顯熱）。利用材料物態(tài)的轉(zhuǎn)變（相變熱）2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用47二、相變儲(chǔ)能相變儲(chǔ)能材料定義：相變材料(PCM)是指在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的溫度下發(fā)生狀態(tài)轉(zhuǎn)變，利用相變潛熱儲(chǔ)存或釋放大量熱量的材料。特點(diǎn)：PCM在其狀態(tài)發(fā)生物理變化(融化或凝固)的過程中會(huì)向環(huán)境釋放熱量或者從環(huán)境中吸收大量的熱量，材料本身的溫度幾乎維持不變，將相變熱轉(zhuǎn)移到環(huán)境中。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用48二、相變儲(chǔ)能相變材料屬性Q1＝cm(t2-t1)

Q2＝mrr=335KJ/Kgc=4.2KJ/Kg.℃顯熱潛熱相對(duì)于日常建筑材料的顯熱吸熱、放熱，相變材料的相變潛熱儲(chǔ)能潛力十分巨大。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用49二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用特點(diǎn)(1)儲(chǔ)能性:導(dǎo)熱系數(shù)較高，單位質(zhì)量相變潛熱大;(2)易封裝性:體積膨脹率小，密度大;(3)相變過程穩(wěn)定:相變過程可逆性好，相變過程的方向僅以溫度決定，不存在過冷和降解現(xiàn)象;(4)安全性:無毒、無腐蝕、無泄漏、防火、不污染環(huán)境;(5)經(jīng)濟(jì)性:相變材料經(jīng)濟(jì)且原料來源容易;(6)可靠性:相變過程不會(huì)產(chǎn)生降解和變化，使用壽命長(zhǎng)達(dá)50年以上;(7)適宜性:相變溫度合適，適合于該地域的氣候特征和接近人體的舒適溫度。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用50二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用1.被動(dòng)式相變蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)—相變墻體相變墻體多用于夏季蓄冷降溫，如德國(guó)路德維希港公寓樓房屋內(nèi)墻涂有一層含有充滿蠟粒的微囊體的石膏材料，在夏季白天溫度較高時(shí)，微囊體中的蠟粒熔化吸收熱量貯存起來，在不使用空調(diào)的情況下也能保持室內(nèi)涼爽。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用51二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用2.被動(dòng)式相變蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)—相變地板冬季太陽高度角較低，熱量多來自于地板吸收的太陽輻射，為了盡可能貯存白天的太陽輻射能，在夜晚釋放出來提高室內(nèi)溫度，冬季采暖房間多采用相變地板儲(chǔ)能。如清華大學(xué)超低能耗示范樓將定形相變材料填充于常規(guī)的活動(dòng)地板內(nèi)，將白天由玻璃幕墻和窗戶進(jìn)入室內(nèi)的太陽輻射熱儲(chǔ)存在相變材料中晚上溫度較低時(shí)相變材料發(fā)生相變向室內(nèi)放出白天貯存的熱量，測(cè)試結(jié)果表明室內(nèi)溫度波動(dòng)控制在6℃以內(nèi)。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用52二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用53二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用3.被動(dòng)式相變蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)—相變特朗勃墻（TrombeWall）特朗勃墻又稱太陽能通風(fēng)墻或?qū)嶓w式集熱蓄熱墻。它由法國(guó)太陽能實(shí)驗(yàn)室主任費(fèi)利克斯·特朗勃（FelixTrombe）于1958年提出，是一種被動(dòng)式太陽能利用技術(shù)。特朗勃墻的具體形式可有很多種，但其基本構(gòu)件均是朝南的重質(zhì)墻體和與之相隔一定距離的玻璃蓋板，基本原理均是利用“溫室效應(yīng)”原理，加熱墻體與玻璃么間的空氣夾層，產(chǎn)生熱壓來驅(qū)動(dòng)空氣流動(dòng)。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用54二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用被動(dòng)式相變蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)—相變特朗勃墻2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用55二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用被動(dòng)式相變蓄能圍護(hù)結(jié)構(gòu)—相變特朗勃墻同濟(jì)大學(xué)在文遠(yuǎn)樓實(shí)驗(yàn)室內(nèi)建造了一面相變玻璃磚特朗勃墻。相變墻體采用方形中空玻璃作為相變材料的容器，相變材料為二氧化硅脂肪酸復(fù)合相變材料，并采用苯丙乳液作為粘結(jié)劑，相變材料功能層厚度為20mm左右（用溶膠—凝膠法封裝）。數(shù)據(jù)測(cè)試顯示相變玻璃磚墻的使用減少室內(nèi)溫度波動(dòng)3℃左右。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用56二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用4.主動(dòng)式相變供暖蓄熱系統(tǒng)—電加熱式相變地板輻射采暖系統(tǒng)在水泥板間鋪設(shè)定形相變材料，以高密度聚乙烯作為載體包裹石蠟相變主體。（相變溫度21.6℃

）相比普通地板輻射采暖系統(tǒng)，使用谷電輔助加熱的定形相變貯能式地板輻射采暖系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用減少50%，并且可以將室內(nèi)溫度控制在較為舒適的18～22℃之間?！跋鞣逄罟取?025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用57二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用5.主動(dòng)式相變供暖蓄熱系統(tǒng)—太陽能相變地板輻射采暖系統(tǒng)將太陽能光熱系統(tǒng)產(chǎn)生的中低溫?zé)崴ㄈ胄钅艿匕逄钣邢嘧儾牧系谋P管中，通過對(duì)流換熱和熱輻射方式供暖。天普太陽能樓游泳館采用太陽能相變地板輻射采暖系統(tǒng)，其地板構(gòu)造如圖5所示。溫度測(cè)試結(jié)果顯示相變材料的熱惰性延遲了室內(nèi)溫度的變化，溫度波動(dòng)小，室內(nèi)舒適度得到提高。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用58二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用6.主動(dòng)式相變空調(diào)蓄冷系統(tǒng)—機(jī)械通風(fēng)相變墻體綜合考慮相變材料的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和耐久性，選擇工業(yè)級(jí)的癸酸和月桂酸，將兩種材料按照質(zhì)量比66∶34混合，再用差示掃描量熱分析儀(DSC)測(cè)試混合物的相變溫度和相變潛熱，測(cè)試結(jié)果顯示共熔物的相變溫度范圍18.55～26.51℃，相變潛熱為126.356kJ/kg。相變墻體通過晝夜切換室內(nèi)外風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式，利用夜間相變材料凝固蓄冷和白天熔化吸熱的特性，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度的主動(dòng)調(diào)節(jié)。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用59二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用7.主動(dòng)式相變空調(diào)蓄冷系統(tǒng)—夜間通風(fēng)相變蓄冷吊頂夏季關(guān)閉室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)閥，利用夜間谷電驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，使室外冷空氣在天花板和樓板之間的吊頂空間內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，冷卻相變吊頂儲(chǔ)存冷量，白天打開室內(nèi)送風(fēng)閥，室內(nèi)空氣被吊頂冷卻后送入房間。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用60二、相變儲(chǔ)能相變材料在建筑中的應(yīng)用8.被動(dòng)式相變蓄能建筑構(gòu)件傳統(tǒng)遮陽雖然能夠有效遮擋太陽輻射，但百葉溫度隨著太陽輻射的增多而逐漸增高，由此產(chǎn)生的熱輻射會(huì)給附近工作的人帶來不舒適的感覺。加入相變材料后，百葉溫度穩(wěn)定在較低的水平，不會(huì)產(chǎn)生過多的熱輻射。在夜晚利用室外冷空氣冷卻百葉。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用61三、相變材料無機(jī)相變材料2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用62三、相變材料無機(jī)相變材料2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用63三、相變材料有機(jī)相變材料2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用64三、相變材料有機(jī)相變材料2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用65三、相變材料石蠟優(yōu)點(diǎn)：相變熱較高，不過冷，蒸氣壓低，穩(wěn)定性好，自成核和無相分離，容易獲得、價(jià)格便宜，缺點(diǎn)：導(dǎo)熱率低，體積變化大在應(yīng)用中往往需要加入金屬填充物或采用翅片管等方法提高材料的導(dǎo)熱性能，還要采用塑料容器來克服熔化和凝固時(shí)體積變化大的缺點(diǎn)。石蠟是固態(tài)高級(jí)烷烴的混合物，主要成分的分子式為CnH2n+2，其中n=17~35。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用66三、相變材料脂肪酸特點(diǎn)：熔化／凝固特性好，性質(zhì)穩(wěn)定，無毒，相變過程中體積變化小、相變潛熱大，價(jià)廉、容易獲得相變溫度范圍在30～40℃之內(nèi)很適合在被動(dòng)式太陽能建筑中作為蓄能材料。幾種脂肪酸相變材料混合可得到合適的相變溫度蓄熱材料脂肪酸是指一端含有一個(gè)羧基的長(zhǎng)的脂肪族碳?xì)滏?，通式是C(n)H(2n+1)COOH2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用67三、相變材料幾種脂肪酸共熔混合物的性能2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用68三、相變材料相變材料制備1.溶膠凝膠法用液體化學(xué)試劑或溶膠為原料，在液相中混合均勻并進(jìn)行反應(yīng)，生成穩(wěn)定且無沉淀的溶膠體系。放置一段時(shí)間后轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，經(jīng)脫水處理，在溶膠或凝膠狀態(tài)下成型為制品。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用69三、相變材料相變材料制備2.加熱共熔法加熱共熔法制備相變復(fù)合材料是一種物理方法，通常是選用兩種熔點(diǎn)區(qū)別很大的物質(zhì)，將熔點(diǎn)高的物質(zhì)作為支撐物，將熔點(diǎn)低的物質(zhì)作為相變材料，即先把兩種材料分批放入容器加熱至共熔，再常溫冷卻即可。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用70三、相變材料相變材料制備3.多孔材料吸附法利用多孔介質(zhì)內(nèi)部孔隙小的特點(diǎn)，將相變材料分散成很小的顆粒，借助毛細(xì)管效應(yīng)提高相變材料在多孔介質(zhì)中儲(chǔ)藏的可靠性，使其在發(fā)生固-液相變時(shí)液體不發(fā)生泄漏，同時(shí)利用多孔介質(zhì)導(dǎo)熱率高的特點(diǎn)提高導(dǎo)熱性能。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用71三、相變材料微膠囊技術(shù)是一種利用成膜材料將固體或液體包覆使其形成微小粒子的技術(shù)。微膠囊相變材料是利用微膠囊技術(shù)，用有機(jī)化合物或高分子化合物將特定相變溫度范圍的相變材料用物理或化學(xué)方法封裝起來，形成直徑在1~300μm之間的顆粒。4.微膠囊法相變材料制備2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用72三、相變材料整體儲(chǔ)能換熱器是采用換熱器的方法來封裝相變材料。其常適用于中高溫的固-液相變材料。（管翅式）相變材料封裝1.整體儲(chǔ)能換熱器2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用73三、相變材料相變材料封裝2.分散封裝2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用74三、相變材料相變材料封裝3.微膠囊封裝技術(shù)試驗(yàn)步驟：將適量相變石蠟、甲苯-2，4-二異氰酸酯(TDI)溶于環(huán)己烷中，混合均勻，在攪拌狀下緩慢加入到含有一定量乳化劑(OP-10)的水相中，在300r/min的轉(zhuǎn)速下攪拌30min后，使其充分乳化形成均勻的水包油(O/W)型乳液，降低攪拌速度至150r/min，向此乳化液中緩慢滴加乙二醇(EG)溶液引發(fā)聚合反應(yīng)，滴加完畢后，升溫至70℃，保溫2h，然后過濾并真空干燥即可得到微膠囊。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用75三、相變材料相變材料應(yīng)用存在的問題和挑戰(zhàn)相變材料方面：無機(jī)水合鹽潛熱儲(chǔ)存時(shí)存在過冷和相分離及熱循環(huán)性能減退，需要有效解決，有機(jī)PCM導(dǎo)熱系數(shù)小，儲(chǔ)熱能力差，選擇適合的二元或多元相變材料體系和建筑墻體材料共混，并且達(dá)到易溶、穩(wěn)定、防火等目的，尚需探索。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用76二、相變儲(chǔ)能相變材料應(yīng)用存在的問題和挑戰(zhàn)數(shù)值模擬研究方面：PCM應(yīng)用于建筑中提高室內(nèi)舒適度取決于當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，需要?jiǎng)討B(tài)分析PCM的特性，進(jìn)一步研究壁面和空氣對(duì)流換熱時(shí)達(dá)到熱平衡狀態(tài)的參數(shù)。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用77二、相變儲(chǔ)能相變材料應(yīng)用存在的問題和挑戰(zhàn)其他方面：普通建筑材料中摻入相變材料后，相變材料與普通建筑材料的相容性及混合后材料的儲(chǔ)熱、傳熱特性的研究。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用78模塊三

空調(diào)節(jié)能技術(shù)任務(wù)4熱泵技術(shù)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用79一、技術(shù)介紹

熱泵是一種充分利用低品位熱能的高效節(jié)能裝置。熱量可以自發(fā)地從高溫物體傳遞到低溫物體中去，但不能自發(fā)地沿相反方向進(jìn)行。熱泵的工作原理就是以逆循環(huán)方式迫使熱量從低溫物體流向高溫物體的機(jī)械裝置，它僅消耗少量的逆循環(huán)凈功，就可以得到較大的供熱量，可以有效地把難以應(yīng)用的低品位熱能利用起來達(dá)到節(jié)能目的。[黃漢江．建筑經(jīng)濟(jì)大辭典：上海社會(huì)科學(xué)院出版社，1990-08:588]

熱泵的種類可分為蒸汽壓縮式熱泵、吸收式熱泵、化學(xué)熱泵等，其中蒸汽壓縮式熱泵應(yīng)用最為廣泛。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用80一、技術(shù)介紹血液--冷媒（制冷劑）心臟--壓縮機(jī)血管--銅管、毛細(xì)管心臟瓣膜--單向閥體循環(huán)毛細(xì)管--冷凝器肺循環(huán)毛細(xì)管--蒸發(fā)器氧氣交換--熱量交換系統(tǒng)簡(jiǎn)介2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用81一、技術(shù)介紹關(guān)鍵技術(shù)風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)噪音控制噪音控制風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷媒流量均衡熱回收&多功能除塵殺菌濕度控制高效換熱器地源水源網(wǎng)絡(luò)連接云服務(wù)，大數(shù)據(jù)智能控制新制冷劑應(yīng)用壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)油分離技術(shù)油平衡★★★★★節(jié)能環(huán)保舒適性智能化壓縮機(jī)設(shè)計(jì)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用82二、空氣源熱泵熱泵供暖系統(tǒng)由空氣源熱泵和搭載的末端組成，其中供暖系統(tǒng)搭載的末端主要有四種：散熱器（暖氣片）、風(fēng)機(jī)盤管、地暖管和熱風(fēng)機(jī)。根據(jù)搭載的末端熱泵供暖系統(tǒng)對(duì)應(yīng)分成散熱器末端式空氣源熱泵、風(fēng)機(jī)盤管末端式空氣源熱泵、地面輻射末端式空氣源熱泵和直接冷凝式末端空氣源熱泵共四大類。熱泵供熱2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用83二、空氣源熱泵“第四代熱水器”缺點(diǎn)設(shè)備外形問題結(jié)霜問題易結(jié)垢、壓縮機(jī)易損壞優(yōu)點(diǎn)高效節(jié)能綠色環(huán)保安全可靠全天候方便使用多重功能熱效率380%-600%漏電危害，燃?xì)庑孤┪：χ茻峥?，安裝地點(diǎn)無限制熱水、空調(diào)、暖氣體積較大工作環(huán)境溫度-5-40℃高溫高壓下運(yùn)行熱泵熱水器2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用84二、空氣源熱泵空氣能熱水器風(fēng)冷熱泵低溫環(huán)境下效率大幅降低，環(huán)境溫度過低時(shí)，COP值顯著下降結(jié)霜現(xiàn)象影響換熱效果技術(shù)缺陷2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用85三、空氣源熱泵空氣源熱泵機(jī)組冬季運(yùn)行時(shí)，換熱器表面容易結(jié)霜，需要不定期除霜，以恢復(fù)其供熱能力。常規(guī)除霜方法主要有自然除霜法、逆循環(huán)除霜法、熱氣旁通除霜法、顯熱除霜法、高壓靜電除霜法和聲波除霜法等，其中逆循環(huán)除霜法和熱氣旁通除霜法被廣泛應(yīng)用在空氣源熱泵機(jī)組的除霜控制中。蒸發(fā)器除霜2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用861、逆循環(huán)除霜法逆循環(huán)除霜法是一種傳統(tǒng)除霜方式，其原理是通過四通閥換向改變制冷劑流向，將室外換熱器轉(zhuǎn)換成冷凝器，使機(jī)組進(jìn)入除霜工況。由于恢復(fù)制熱時(shí)，室內(nèi)換熱器表面溫度較低，會(huì)吹出冷風(fēng)，造成室內(nèi)溫度波動(dòng)，影響室內(nèi)舒適性;另外，四通換向閥動(dòng)作時(shí)，系統(tǒng)壓力波動(dòng)比較劇烈，產(chǎn)生極大的機(jī)械沖擊和氣流噪聲等。三、空氣源熱泵蒸發(fā)器除霜2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用87三、空氣源熱泵2、熱氣旁通除霜法熱氣旁通除霜法是利用壓縮機(jī)排氣管和室外換熱器與毛細(xì)管間的旁通回路，將壓縮機(jī)的高溫排氣直接引入室外換熱器中，通過蒸氣液化放出的熱量將換熱器外側(cè)霜層融化。四通換向閥不需要切換，系能壓力波動(dòng)不大，產(chǎn)生的機(jī)械中擊和氣流噪南較小；制冷劑不再反向流動(dòng)，室內(nèi)換熱器表面溫度不會(huì)降得很低，這樣就不會(huì)從房間取熱，且室內(nèi)溫度波動(dòng)不大，因此舒適性較好。但是這種方法在除霜過程中能耗損失較大，節(jié)能效果不佳。蒸發(fā)器除霜2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用88三、空氣源熱泵3、其他常規(guī)除霜方法其他的常規(guī)除霜方法還有自然除霜法、淋水融霜法、電加熱除霜法、顯熱除霜法等。自然除霜法又稱中止制冷循環(huán)法，主要用于包裝間、冷卻間等室溫大于0℃的庫房。需要除霜時(shí)，停止制冷，冷風(fēng)機(jī)的軸流風(fēng)機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)使霜層融化。電加熱除霜法是在冷風(fēng)機(jī)的翅片和水盤上設(shè)置電熱管使其通電加熱，融化霜層。顯熱除霜法是指利用旁通回路，將壓縮機(jī)的高溫高壓排氣直接引到電子膨脹閥前，再經(jīng)過電子膨脹閥的等焓節(jié)流將壓縮機(jī)排氣引入室外空氣換熱器中，利用壓縮機(jī)排氣的熱量將空氣換熱器翅片側(cè)的霜層除掉，同時(shí)通過調(diào)節(jié)電子膨脹閥控制制冷劑流量，保證制冷劑在室外空氣換熱器中只進(jìn)行顯熱交換而不進(jìn)行冷凝。蒸發(fā)器除霜2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用89三、空氣源熱泵噴氣增焓系統(tǒng)圖及壓焓圖常規(guī)模塊機(jī)冷媒循環(huán)EVI模塊機(jī)冷媒循環(huán)EVI壓縮機(jī)噴氣增焓循環(huán)原理圖噴氣增焓循環(huán)壓焓圖冷凝器板換膨脹閥蒸汽噴射蒸發(fā)器制冷量增加制熱量增加壓縮過程改善主流量+噴射流量主流量噴射流量在輔助回路中，制冷劑液體經(jīng)過膨脹閥降壓，形成中間壓力的氣液混合物，隨后進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器。在經(jīng)濟(jì)器中，這些氣液混合物與主回路中溫度較高的制冷劑液體進(jìn)行熱交換。經(jīng)過熱交換后，輔助回路中的氣液混合制冷劑吸收熱量并蒸發(fā)為氣態(tài)。經(jīng)濟(jì)器作用原理圖2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用90三、空氣源熱泵噴氣增焓技術(shù)噴氣增焓壓縮機(jī)是采用中間級(jí)噴氣技術(shù)，主流路冷凝后的液體一部分進(jìn)入經(jīng)濟(jì)器，蒸發(fā)后進(jìn)入壓縮機(jī)中壓腔壓縮，主路的制冷劑液體被經(jīng)濟(jì)器過冷后進(jìn)入膨脹閥蒸發(fā)。噴氣增焓壓縮機(jī)廣泛用在渦旋式壓縮機(jī)上。蒸發(fā)器吸氣蒸汽噴射蒸發(fā)器流量不變

=吸氣流量冷凝器流量增加

=排氣流量

=吸氣流量+噴射流量2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用91三、空氣源熱泵噴氣增焓渦輪壓縮機(jī)通過中壓腔噴氣孔，吸入部分中間壓力的冷媒氣體，與經(jīng)過部分壓縮機(jī)的冷媒氣體相混合，再進(jìn)行壓縮。制熱：室外溫度很低時(shí)，室外機(jī)熱交換能力下降，壓縮機(jī)回氣口的回氣量減少，不能發(fā)揮最好效果。通過中間壓力回氣噴射口補(bǔ)充制冷氣體，從而增加壓縮機(jī)排氣量，室內(nèi)機(jī)熱交換器制熱的循環(huán)制冷劑量增加，實(shí)現(xiàn)制熱量增加。制冷：主供液路的制冷劑液體被經(jīng)濟(jì)器冷卻，帶來額外的過冷度，增大了蒸發(fā)器前后的焓差，有效的增加制冷量2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用92三、空氣源熱泵噴氣增焓有助于擴(kuò)展制熱運(yùn)行范圍噴氣增焓系統(tǒng)可以有效控制壓縮機(jī)的排氣溫度，利于壓縮機(jī)運(yùn)行范圍的擴(kuò)展2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用93三、空氣源熱泵采用典型R2212HP噴氣增焓風(fēng)冷冷水機(jī)與普通風(fēng)冷冷水機(jī)熱泵相比，在冬季進(jìn)行不同環(huán)境溫度下的制熱能效測(cè)試。結(jié)果如圖10所示。在相同環(huán)境溫度下噴氣增焓系統(tǒng)能效都明顯高于普通熱泵系統(tǒng)，尤其是低環(huán)境溫度下，節(jié)能效果非常顯著。典型R2212HPCOP測(cè)試結(jié)果噴氣增焓技術(shù)提高熱泵系統(tǒng)制熱能效2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用94三、空氣源熱泵噴氣增焓技術(shù)在地板輻射采暖戶式供熱系統(tǒng)應(yīng)用2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用95三、地源熱泵系統(tǒng)介紹地埋管地源熱泵系統(tǒng)原理圖地源熱泵系統(tǒng)是一種利用高位能使熱量從低位熱源流向高位熱源的節(jié)能系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了一套熱泵設(shè)備冬季供暖、夏季供冷，因而比常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)更具有節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。地源熱泵系統(tǒng)被稱為21世紀(jì)最具發(fā)展前途的供暖空調(diào)系統(tǒng)之一。2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用96三、地源熱泵系統(tǒng)形式利用置入巖土體中的地埋管換熱器與巖土體的熱量交換，通過熱泵技術(shù)，將儲(chǔ)存在巖土體中的低品位淺層地?zé)崮苓M(jìn)行提升，對(duì)建筑物進(jìn)行供冷、供熱和供生活熱水。地埋管地源熱泵系統(tǒng)通過熱源井抽取地下水作為熱泵系統(tǒng)的熱源或熱匯，在供暖季從地下水中取熱，在制冷季排出余熱到地下水中，并通過回灌井自然或加壓排入到地下水層，利用建筑物室內(nèi)末端進(jìn)行供冷供熱的空調(diào)系統(tǒng)形式。地下水地源熱泵系統(tǒng)通過抽取湖、庫、塘、江、河等地表水體或置于其間的盤管進(jìn)行取熱或排熱，在供暖季從地表水中取熱，在制冷季排出余熱到地表水中的一種地源熱泵系統(tǒng)形式。地表水地源熱泵系統(tǒng)ａ）地埋管地源熱泵系統(tǒng)ｂ）地下水地源熱泵系統(tǒng)ｃ）地表水地源熱泵系統(tǒng)2025/5/9厚德樂學(xué)、修能致用97三、地源熱泵系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：太陽能與巖土體熱源具有很好的互補(bǔ)與匹配性，因此太陽能地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)具有單一太陽能與地源熱泵無可比擬的優(yōu)點(diǎn)。工作原理：冬季日間熱泵蒸發(fā)器同時(shí)從集熱器與地埋管中吸收低位熱能，經(jīng)提升后從冷凝器側(cè)輸出高品位熱能，以給建筑供熱與提供生活用熱水；夜間，則主要利用地埋管從巖土體中取熱作為熱泵熱源，在負(fù)荷較大時(shí)，也可將蓄熱水箱中蓄存的日間富余太陽能加入，以進(jìn)一步提高熱泵進(jìn)口溫度。夏季，系統(tǒng)采用地源熱泵制冷運(yùn)行工況，而太陽能系統(tǒng)主要用于提供生活用熱水。太陽能—地源熱泵復(fù)合式系統(tǒng)原圖1-太陽能集熱器2-U形地埋管換熱器3-蒸發(fā)器（冬季），冷凝器（