1、采暖空調(diào)和通風節(jié)能技術(shù),重慶大學 肖益民 2003/11/02,內(nèi)容提要：,一、房間空調(diào)器節(jié)能 二、戶式中央空調(diào)節(jié)能 三、利用良好的通風實現(xiàn)住宅節(jié)能 四、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能 五、熱泵節(jié)能技術(shù) 六、熱電冷聯(lián)供的節(jié)能作用,一、房間空調(diào)器節(jié)能,引言 房間空調(diào)器也就是人們常說的家用空調(diào)器。廣泛用于住宅、小型旅館飯店、辦公室等場所。據(jù)估計，到1998年，全國城鎮(zhèn)居民家庭空調(diào)器總擁有量2561萬臺。其中，中、南部地區(qū)（包括華中、華東、華南、西南地區(qū)）總擁有量為2258萬臺，占全國總擁有量的88%。（集中在夏熱冬冷地區(qū)和夏熱冬暖地區(qū)）,重慶市259戶居民的建筑空調(diào)采暖情況調(diào)查（2000年6月）,居民住宅空調(diào)采

2、暖用能量巨大 調(diào)查結(jié)果表明，每百戶居民擁有空調(diào)器達107臺以上（按1匹/臺計）。據(jù)此估算，重慶主城區(qū)夏季耗電5.96億kwh；冬季耗電4.17億kwh，合計10.13億kwh/年。重慶市全年總用電量為300350億kwh，則住宅空調(diào)采暖用電占34%左右，所占比例不大。但最熱月可能占到全市總用電的1020%，比例相當大，而且最熱時間的用電，一般屬于高峰電，加大了峰谷差。所以，房間空調(diào)器節(jié)能是很重要的。,房間空調(diào)器的節(jié)能技術(shù),1、性能指標 1）名義制冷量與供熱量 空調(diào)器制冷或供熱時，在規(guī)定的試驗工況下，單位時間從密閉空間、房間或區(qū)域內(nèi)除去的熱量稱為名義制冷量；而向密閉空間、房間或區(qū)域內(nèi)供給的熱量稱

3、為名義制熱量?？照{(diào)器在該工況下的實測制冷量或制熱量不應(yīng)小于名義制冷量或供熱量的8%以上。 試驗工況：制冷：(27/19.5）室內(nèi)/（35/24）室外； 熱泵：(21 /）室內(nèi)/（7/6）室外。 此外，空調(diào)器使用的氣候環(huán)境分為T1、T2、T3三類，通常為T1型。其最高環(huán)境溫度為43 ；熱泵最低-7（不帶除霜時為5）。,2）能效比在額定工況下，空調(diào)、采暖設(shè)備提供的冷量或熱量與設(shè)備本身消耗的能量之比。 能效比高說明空調(diào)器具有節(jié)能、省電的先決條件。國家有關(guān)部門指出，節(jié)能型空調(diào)器的能效比應(yīng)大于3w/w。如果按現(xiàn)行標準與之比較，國產(chǎn)空調(diào)器達到節(jié)能型空調(diào)器的指標以后，節(jié)約的電能將是十分可觀的，以制冷量在25

4、004500w的整體式空調(diào)器為例，如果能效比達到3，則大約可節(jié)省電耗20%。而現(xiàn)在市場上銷售的空調(diào)器的實測能效比，大都比國家規(guī)定的值稍低。所以，在空調(diào)器的設(shè)計制造方面，開發(fā)、采用先進的節(jié)能技術(shù)，是節(jié)約建筑物空調(diào)能耗的重要途徑。,在使用過程中，空氣環(huán)境是不斷變化的，空調(diào)器的運行啟停狀況、工作環(huán)境溫度、房間的夏季需冷量和冬季需熱量處在不停的變化之中，它的能效比也在不停地變化。為比較科學地評價空調(diào)器的綜合能效特性，對空調(diào)供冷提出了季節(jié)能效比（SEER）、供熱提出了供暖季節(jié)性能系數(shù)（HSPF）的評價指標。SEER為整個供冷期間的總制冷量與供冷期間總電耗之比（w/w），HSPF為整個供暖期間總的供熱量與

5、供暖期間總電耗之比（w/w）。 我國制定的節(jié)能空調(diào)器的技術(shù)導(dǎo)向指標，將能效比和季節(jié)能效比分為A、B、C三級。制定這一分級指標的目的，是為了促進生產(chǎn)廠在技術(shù)革新上不斷地努力。其中A級比目前標準（GB/T7725-98)能效比提高約39%。,3）季節(jié)能效比,2、壓縮機節(jié)能技術(shù),數(shù)種風冷管道機或單元式空調(diào)機的主要性能 表10.2.1-1,目前家用空調(diào)器上多使用旋轉(zhuǎn)式壓縮機。 第三代壓縮機渦旋式壓縮機 其主要優(yōu)點是：沒有余隙容積，壓縮過程泄露少，所以壓縮機的容積效率高；而且，即使液體進入壓縮機也沒關(guān)系，不會發(fā)生液擊事故。振動小，噪聲低，吸氣、壓縮、排氣過程同時進行，排除的氣體幾乎是連續(xù)流動，壓力脈動非

6、常小，壓縮機的轉(zhuǎn)速可達每分鐘13000轉(zhuǎn)。沒有吸氣、排氣閥及因此而產(chǎn)生的阻力損失和噪聲，壓縮機可靠性好。,3、制冷劑替代,目前基本都使用R22，其熱力學性質(zhì)非常好。但是，它的ODP=0.055（有1個氯原子），對臭氧層有破壞作用，按國際協(xié)定，R22在國內(nèi)可以使用到2030年。 目前的研究認為，R407C是R22的最具發(fā)展前景的替代工質(zhì)。（R32/R125/R134a,混合比例：23%/25%/52%） 注：ODP（Ozone Depletion Potential）臭氧消耗潛能，以CFC11(R11)的ODP=1.0為比較標準。,4、蒸發(fā)器與冷凝器的節(jié)能技術(shù),制冷裝置的制冷系數(shù)隨著蒸發(fā)溫度的升

7、高和冷凝溫度的降低而增高。 用于空調(diào)器的高效換熱技術(shù)主要有：采用內(nèi)螺紋槽管。其制冷劑側(cè)換熱系數(shù)可比光管提高50100%。高效傳熱肋片加親水膜技術(shù)。即在空調(diào)器蒸發(fā)器的肋片表面浸上一層氧化鋁等溶液的膜，使凝結(jié)水不形成水珠而是成膜狀流下，據(jù)實驗，采用此項技術(shù)蒸發(fā)器阻力可減少4050%，風機功率下降17.7%，制冷量增加23%，從而提高了空調(diào)器的能效比。采用蒸發(fā)式冷凝器。即在冷凝器上噴水，其形式有兩種：一種是用甩水裝置把蒸發(fā)器外的凝結(jié)水甩灑到冷凝器表面；其二是凝結(jié)水+補充水用小水泵噴淋在冷凝器的表面，經(jīng)實驗驗證，該方法可顯著提高空調(diào)器的能效比。,5、先進的節(jié)能控制技術(shù)在空調(diào)器中的應(yīng)用,1）變速控制。對

8、壓縮機采用變轉(zhuǎn)速控制，節(jié)流部件采用電子膨脹閥調(diào)節(jié)制冷劑流量。 電子膨脹閥可以隨工況的需要任意調(diào)節(jié)開度，實現(xiàn)不同流量的制冷劑調(diào)節(jié)。傳統(tǒng)采用毛細管根據(jù)過冷度調(diào)節(jié)制冷劑流量，流量調(diào)節(jié)范圍不大 。變速空調(diào)器全年運行耗電量比傳統(tǒng)空調(diào)器約少三分之一。 2）模糊控制 3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制 后兩種控制方式只是采用了更先進的控制算法，來進行變轉(zhuǎn)速和制冷劑變流量控制，使得空調(diào)器的部分負荷性能和季節(jié)能效比更高。 標準建議，設(shè)備宜采用變頻調(diào)速控制。,6、空調(diào)器應(yīng)用中的節(jié)能技術(shù),1）正確選用 2）正確安裝 3）正確使用,二、戶式中央空調(diào)及節(jié)能,戶式中央空調(diào)主要指制冷量在740kW（適用居住面積100400m2使用）的空調(diào)系

9、統(tǒng) 。夏熱冬冷地區(qū)常使用熱泵型。目前常用如下五種型式。 小型風冷熱泵冷熱水機組 風冷熱泵管道式分體空調(diào)全空氣系統(tǒng) 多聯(lián)變頻變制冷劑流量熱泵空調(diào)系統(tǒng)（VRV） 水源熱泵系統(tǒng) 戶式燃氣中央空調(diào) （溴化鋰吸收式）,1、戶式中央空調(diào)產(chǎn)品的分析與評價,1）小型風冷熱泵冷熱水機組 該種機組體積小、可放置在陽臺、屋面等位置。由于冷熱管占空間小，一般不受層高的限制；室內(nèi)末端裝置多為風機盤管，一般有風機調(diào)速和水量旁通等調(diào)節(jié)措施，可以對每個房間進行單獨調(diào)節(jié)；室內(nèi)噪音較小。主要缺點是：性能系數(shù)不高，主機容量調(diào)節(jié)性能較差，特別是部分負荷性能較差。該機組在名義工況下的制冷性能系數(shù)在2.63.0之間，與家用空調(diào)相差無幾，

10、絕大多數(shù)廠家的產(chǎn)品均為啟停控制，部分負荷性能系數(shù)更低，因而造成運行能耗及費用高；室外機噪聲較大，一般在5365dBA，高于家用空調(diào)器。家家戶戶都安裝在陽臺上，如果同時開啟，噪聲的影響可想而知。很多機組需要用戶設(shè)置膨脹水箱，在住宅樓中很難找到合適的位置；初投資也比較大。,2）風冷熱泵管道式分體空調(diào)系統(tǒng),這種系統(tǒng)的最大優(yōu)點是可以獲得高質(zhì)量的室內(nèi)空氣品質(zhì)，同時可以利用室外新風實現(xiàn)過渡季的全新風運行；相對于其他幾種家用中央空調(diào)系統(tǒng)造價較低。其主要問題是：由于是全空氣系統(tǒng)，各空調(diào)房間難于實現(xiàn)獨立控制。需要在房間內(nèi)布置風管，要占用一定的使用空間，對建筑層高要求較高；和風冷熱泵冷熱水機組一樣，能效比不高，調(diào)

11、節(jié)性能差，運行費用高；室內(nèi)噪聲大，大多數(shù)產(chǎn)品的噪聲在50dBA以上，需要采用消聲措施。,3）VRV系統(tǒng),VRV系統(tǒng)適用于獨立的住宅，也可用于集合式住宅。其室內(nèi)機有多種型式供用戶選擇；制冷劑管路小，便于埋墻安裝或進行偽裝；該系統(tǒng)采用變頻能量調(diào)節(jié)，部分負荷能效比高，運行費用低。其主要缺點是初投資高，是家用空調(diào)器的23倍；房間新風比較難于解決，如果再采用帶熱回收的新風系統(tǒng)，造價會更高；系統(tǒng)的施工要求高，難度大，從管材材質(zhì)、制造工藝、零配件供應(yīng)到現(xiàn)場焊接等要求都極為嚴格。,4）水源熱泵系統(tǒng),以水為低位熱源，最大特點是能效比高，節(jié)省運行費用。此外，它克服了風冷式機組的兩大缺點：即冬季室外換熱器的結(jié)霜問題

12、和隨室外氣溫降低供熱需求上升而制熱能力反而下降的供需矛盾問題。對于獨立式住宅，采用土壤源熱泵系統(tǒng)具有優(yōu)越性。 水源熱泵系統(tǒng)的主要問題是：要有適宜的水源；對水環(huán)熱泵系統(tǒng)，冬季需要另設(shè)輔助熱源；土壤源熱泵系統(tǒng)的造價較高，一般采用U型豎埋管的系統(tǒng)，每米孔深的造價在4050元，每1kcal制冷量，室外埋管費用0.70.8元，而且需要建筑物周圍有適當?shù)目盏兀灰浞终莆债數(shù)氐乃牡刭|(zhì)資料，而且室外埋管換熱器的設(shè)計是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，技術(shù)難度大，較難掌握。,5）戶式燃氣中央空調(diào),由于采用燃氣作能源，省電80%以上。 按市場的一些產(chǎn)品計算，燃氣中央空調(diào)一次能源效率為0.876，冬季為0.869；夏季風冷熱泵冷熱

13、水機組為0.877，冬季為1.00?？梢钥闯?，在夏季兩者基本相同，冬季風冷熱泵機組要優(yōu)于燃氣空調(diào)。不過，燃氣空調(diào)的部分負荷性能要好于風冷熱泵。以目前重慶地區(qū)的能源價格比較二者的運行費，在名義工況下燃氣空調(diào)的費用要高于風冷熱泵機組，比值大約為1：0.700.75左右。當然隨能源價格的不同運行費的情況會有變化。,2、戶式中央空調(diào)有關(guān)問題的討論,1）機組的能耗指標 熱泵機組在使用壽命期間的能耗費用，一般是初投資的510倍。 根據(jù)2001年的一個調(diào)查，9種風冷熱泵冷熱水機組的制冷能效比平均值為2.83，制熱性能系數(shù)平均值為3.23；10種管道機和單元式空調(diào)機的平均制冷能效比為2.68，制熱性能系數(shù)平均

14、為2.96。上述能效指標略高于房間空調(diào)器，但相差不大；個別產(chǎn)品還低于房間空調(diào)器。 目前的戶式中央空調(diào)產(chǎn)品，沒有提供部分負荷性能系數(shù)。實際上，由于目前大多數(shù)產(chǎn)品的容量調(diào)節(jié)手段單一落后，對其部分負荷性能不能有過高的期望。,2）能量調(diào)節(jié),良好的能量調(diào)節(jié)措施是提高部分負荷性能與季節(jié)能效比的關(guān)鍵。根據(jù)目前的市場現(xiàn)狀，建議采用如下能量調(diào)節(jié)措施： 1）采用雙速壓縮機。 2）采用雙機并聯(lián)機組。 3）采用變速壓縮機和電子膨脹閥調(diào)節(jié)制冷劑的循環(huán)流量，從而實現(xiàn)機組的能量調(diào)節(jié)。在某新開發(fā)的戶式中央空調(diào)中采用變頻壓縮機（3090HZ）、電子膨脹閥及配套的控制器、傳感器等，共增加投資25003000 元，用戶可以接受，而

15、節(jié)能性能卻得到了大大的提高。 4）風機、水泵調(diào)速,3）應(yīng)用強化傳熱技術(shù),空氣側(cè)換熱器的肋片形式優(yōu)化、采用內(nèi)螺紋管等技術(shù)。特別注意換熱器的氣流阻力和結(jié)霜特性、換熱器風量等。風量應(yīng)在500m3/h/kW左右。 水側(cè)換熱器采用板式要好于套管式，但要注意結(jié)垢的影響和作為蒸發(fā)器時的回油問題。,4）結(jié)語,就目前中國的住宅現(xiàn)狀而言，采用戶式中央空調(diào)還存在許多問題： 由于調(diào)節(jié)特性的限制，部分負荷性能差，加上比房間空調(diào)器增加了換熱環(huán)節(jié)和流體輸送環(huán)節(jié)，能效并不一定優(yōu)于房間空調(diào)器。 集合式住宅的限制，并沒有完全解決新風問題，室內(nèi)空氣品質(zhì)并沒有根本改變。 實際經(jīng)驗看，設(shè)計安裝較復(fù)雜，需要進行專業(yè)的設(shè)計安裝，一般裝修公

16、司難以勝任。,三、利用良好的通風實現(xiàn)住宅節(jié)能,1、通風路徑：新鮮空氣居室廚衛(wèi)排除 2、1828 優(yōu)先利用通風滿足室內(nèi)熱環(huán)境需求；其余氣候條件要避免大量冷熱風侵入。 3、優(yōu)先利用風壓、熱壓作為通風動力。 4、有條件時可利用熱回收裝置（如新風換氣機）進行排風熱回收。,三、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能,1、負荷與裝機容量 1）目前普遍存在“大馬拉小車”的問題。 根據(jù)同濟大學等單位的調(diào)查，大約有67%的賓館飯店按94163W/m2建筑面積選取制冷設(shè)備，而83%的工程實際開機容量只有5893W/m2。目前的公用建筑節(jié)能設(shè)計標準旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準GB 50189-93沒有對負荷指標加以明確規(guī)定。,

17、2）室內(nèi)設(shè)計參數(shù),實踐經(jīng)驗證明，夏季室內(nèi)溫度低1或冬季高1，暖通空調(diào)工程投資約增加6，能耗將增加8左右。此外，理想的夏季室內(nèi)溫度是比周圍環(huán)境溫度低58為好。有資料推薦用下面經(jīng)驗公式確定夏季室內(nèi)允許的最低溫度，即：t室內(nèi)22十（tH-21）/3式中，tH為當?shù)叵募臼彝馔L設(shè)計溫度。如重慶，tH33，則t室內(nèi)22十（33-21）/326，說明重慶地區(qū)夏季室內(nèi)設(shè)計溫度不低于26為好。 除了室內(nèi)設(shè)計溫度外，合理選取相對濕度的設(shè)計值以及溫濕度參數(shù)的合理搭配也是減小設(shè)計負荷的重要途徑，特別是在新風量要求較大的場合，適當提高設(shè)計相對濕度，可大大降低設(shè)計負荷，而在標準范圍內(nèi)（=4065%），提高相對濕度設(shè)計值

18、對人體的舒適影響甚微。,3）新風負荷,新風負荷在空調(diào)設(shè)計負荷中占有很大的比重。夏季冷負荷大約與維護結(jié)構(gòu)傳熱冷負荷相當，冬季則高于此。在目前，一方面存在新風量過小的問題，另一方面，又存在新風品質(zhì)不好的問題。 采用熱交換器對新風和排風進行熱交換，是降低節(jié)約新風處理能耗的關(guān)鍵技術(shù)措施。,2、冷熱源節(jié)能,1）冷熱源形式與能耗特性 常用的冷熱源形式：電動冷水機組供冷、燃油鍋爐供熱，供應(yīng)能源為電和輕油；電動冷水機組供冷和電熱鍋爐供熱，供應(yīng)能源為電；風冷熱泵冷熱水機組供冷、供熱，供應(yīng)能源為電；蒸氣型溴化鋰吸收式冷水機組供冷、熱網(wǎng)蒸汽供熱，供應(yīng)能源為熱網(wǎng)蒸汽、少量的電；直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組供冷供熱，供

19、應(yīng)能源為輕油或燃氣、少量的電；水環(huán)熱泵系統(tǒng)供冷供熱，輔助熱源為燃油、燃氣鍋爐等，供應(yīng)能源為電、輕油或燃氣。其中，電動制冷機組（或熱泵機組）根據(jù)壓縮機的型式不同，又可分為往復(fù)式、螺桿式、離心式三種。衡量它們的節(jié)能性需要把各種能源形式全部折算成同一種一次能源，并用一次能源效率OEER來進行比較。,注：額定工況：冷水機組冷凍水進、出口溫度12/7，冷卻水進出口溫度32/37；熱泵冷熱水機組夏天環(huán)境溫度35，冷水出水溫度7；冬季環(huán)境溫度7，熱水出水溫度45。,3、水系統(tǒng)節(jié)能,目前空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電，在冬季供暖期約占動力用電的2025，在夏季供冷期約占動力用電的1224。因此，降低空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電

20、是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)約用電的一個重要環(huán)節(jié)。 根據(jù)對一些高層賓館、飯店空調(diào)冷凍水水系統(tǒng)的調(diào)查測試表明，普遍存在著不合理的大流量小溫差問題。冬季供暖水系統(tǒng)的供回水溫差：較好情況為810，較差的情況只有3。夏季冷凍水系統(tǒng)的供回水溫差：較好情況為3左右，較差的情況只有l(wèi)1.5。而循環(huán)水量大大超出設(shè)計水量。,節(jié)能標準對水系統(tǒng)的規(guī)定及現(xiàn)狀,水輸送系數(shù)WTF為輸送的冷（熱）量與水泵的電力消耗（kW/kW）之比，它的大小是檢驗供回水溫差、水力平衡計算及水泵選擇是否經(jīng)濟合理的綜合指標。按節(jié)能標準規(guī)定：空調(diào)供冷WTF不應(yīng)小于30；冬季供暖，寒冷和夏熱冬冷地區(qū)不應(yīng)小于150。對實際工程的WTF值進行的實測表明，平均比節(jié)

21、能標準規(guī)定值多耗電2040。而造成這種現(xiàn)象的原因就是大流量小溫差運行。 節(jié)能標準旅游旅館建筑熱工與空氣調(diào)節(jié)節(jié)能設(shè)計標準GB50189-93,水系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵技術(shù)措施,1）通過設(shè)計和調(diào)試達到分支環(huán)路的水力平衡。 2）采用變流量水系統(tǒng) 一級變流量水系統(tǒng)節(jié)能是在部分負荷時，通過水泵的臺數(shù)調(diào)節(jié)實現(xiàn)的。（因為要保證蒸發(fā)器的流量穩(wěn)定。） 二級泵變流量系統(tǒng)除一次泵臺數(shù)調(diào)節(jié)外，還可根據(jù)負荷變化對二次泵采用變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，從而獲得更大的節(jié)能。 變流量系統(tǒng)的實現(xiàn)需要自控措施保證，其控制規(guī)律并不復(fù)雜。 3）減少水垢、設(shè)備腐蝕、青苔等對傳熱性能和流動阻力的影響。,4、風系統(tǒng)節(jié)能,耗能設(shè)備風機 1）設(shè)備選擇 應(yīng)選用漏風量及

22、外形尺寸小的機組。國家標準規(guī)定在700Pa壓力時的漏風量不應(yīng)大于3。目前很多廠的產(chǎn)品漏風量均在5以上，有的高達10。實測證明：漏風量5，風機功率增加16；漏風量l 0，風機功率增加33；漏風量達到15時，風機功率增加50?？諝廨斔拖禂?shù)ATF為單位風機消耗功率所輸送的顯熱量（kW/kW），選擇機組時應(yīng)校核和比較ATF的大小，選擇ATF較大的機組。 (標準沒有限制ATF值。）,2）變風量系統(tǒng),基本原理：通過改變送入房間的風量來滿足室內(nèi)變化的負荷。在部分負荷時，相比定風量系統(tǒng)，節(jié)約了風機運行的能耗。 變風量系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵在于控制系統(tǒng)。由于各個末端變風量裝置之間、新風、回風及送風之間的關(guān)聯(lián)耦合，使其控

23、制系統(tǒng)特性非常復(fù)雜。要設(shè)計要控制系統(tǒng)，必須對風系統(tǒng)的動力、阻力及設(shè)備的換熱特性有深入的認識。因此，應(yīng)由暖通工程師、控制工程師以及設(shè)備廠商技術(shù)人員配合共同完成控制系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)整。,5、“空調(diào)大溫差”,所謂“空調(diào)大溫差”是指送風或送水的溫差比常規(guī)系統(tǒng)的溫差大。 采用大溫差送風，送風溫差達到1420； 冷卻水的大溫差系統(tǒng)，冷卻水溫差達到8左右；冷凍水大溫差系統(tǒng)，冷凍水溫差達到810； 與冰蓄冷相結(jié)合的低溫送風大溫差和冷凍水大溫差系統(tǒng)，送風溫差達到1723，冷凍水溫差達到1015等。 對這些攜帶冷熱量的介質(zhì)循環(huán)，采用較大的循環(huán)溫差后，循環(huán)流量將減小，可以節(jié)約一定的輸送能耗并降低輸送管網(wǎng)的初投資。,四

24、、熱泵技術(shù),熱泵工作的熱力學原理與制冷機相同。按照國際制冷辭典的定義，熱泵就是以冷凝器放出的熱量來供熱的制冷系統(tǒng)。所不同的是它們所要求的效果和工作的溫度范圍不同。 熱泵的能效特性用制熱性能系數(shù)和制熱季節(jié)性能系數(shù)以及能源利用系數(shù)來衡量。 夏熱冬冷地區(qū)夏季炎熱潮濕，冬季較為寒冷(但溫度不太低)，氣候特點總的說來比較適宜于熱泵的應(yīng)用。,熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能,熱泵作為暖通空調(diào)冷熱源的能源利用系數(shù)E比傳統(tǒng)熱源方式高 。,熱泵技術(shù)與建筑節(jié)能,國標GB/T-7725-1996（空氣調(diào)節(jié)器）規(guī)定，小于14kW的熱泵型房間空調(diào)器的h在2.452.70之間；而大型熱泵的h值一般大于3，所以采用熱泵是節(jié)能的。,熱泵技

25、術(shù)與建筑節(jié)能,暖通空調(diào)用熱是熱泵的理想用戶 熱泵的供熱系數(shù)隨供熱溫度的降低和低位熱源溫度的升高而增大。在暖通空調(diào)工程中，所要求的供熱溫度都不高。以風機盤管為例，只需要供給5060的熱水，而采用地板輻射采暖等方式只需4045左右。在夏熱冬冷地區(qū)，冬季氣溫不是很低，同時地熱源豐富，如土壤、地表水等，為熱泵提供了較好的低位熱源，有利于提高熱泵的h值。,熱泵的應(yīng)用是改善生態(tài)環(huán)境的有效措施,保護大氣環(huán)境已成為人類的共識?；剂显谌紵^程中排放的CO2等溫室氣體會對大氣層產(chǎn)生極大破壞作用。在很多的城市中心區(qū)域，已禁止使用燃煤和燃油鍋爐，如上海的市中心區(qū)和浦東新區(qū)，在這些地區(qū)使用熱泵無疑是有利于環(huán)保的選擇

26、。當然，熱泵用電可能來源于化石燃料燃燒，但集中燃燒便于集中治理；熱泵的節(jié)能相當于減少了化石燃料的燃燒量，從而減少了溫室氣體排放量。與燃煤鍋爐相比，使用熱泵可減少30%的CO2排放量。這些都有利于保護生態(tài)環(huán)境。,空氣熱源熱泵及應(yīng)用,平衡點 隨著室外溫度的降低，熱泵的制熱性能系數(shù)降低。而建筑物所需要的供熱量上升。,圖中，A熱泵的容量大于B，其平衡點溫度低。氣溫低于平衡點溫度時，需要投入輔助熱源?？梢?，平衡點的選取影響到熱泵的運行費及系統(tǒng)投資，與輔助熱源的形式有關(guān)。若輔助電鍋爐，則應(yīng)取較低的平衡點溫度。,結(jié)霜與除霜,冬季氣溫較低、濕度較大時，室外換熱器容易結(jié)霜。 目前除霜方法多用熱氣除霜，即將系統(tǒng)按

27、制冷模式運行，實際上是從房間抽取熱量（加上電機運轉(zhuǎn)能量），為無效用能。因此因盡可能減少結(jié)霜。,夏熱冬冷地區(qū)的氣候特點適宜應(yīng)用空氣熱源熱泵,對于氣候適中，度日數(shù)不超過3000的地區(qū)，采用空氣熱源熱泵仍是經(jīng)濟的。我國夏熱冬冷地區(qū)的度日數(shù)（以18為基準）基本在8002000.d之間，適合于空氣熱源熱泵的應(yīng)用 。 夏熱冬冷地區(qū)冬季室外溫度較高，大部分地區(qū)因結(jié)霜帶來的效率損失并不嚴重，特別是機組在白天運行時，結(jié)霜損失更小。但某些地區(qū)的相對濕度大，則應(yīng)注意此問題。,水源熱泵及其應(yīng)用,水熱源熱泵系統(tǒng)在制熱時以水為低位熱源而在制冷時以水為排熱源。以水作為熱源，換熱器的尺寸可以較??；熱泵系統(tǒng)的能效比較高。所以在

28、易于獲得大量的溫度較為穩(wěn)定的水的地方，水是熱泵理想的熱源。如地下水、江河湖海的地表水等。用水作為熱源不存在蒸發(fā)器表面結(jié)霜的問題。但用水作為熱源時水系統(tǒng)比較復(fù)雜，又需要消耗水泵的功率，如果水質(zhì)硬度較大，還會造成換熱器表面結(jié)垢，使設(shè)備的傳熱性能下降；當水中含氯離子量大時，還會造成設(shè)備的腐蝕。,應(yīng)重視利用地表水作為熱泵熱源,在夏熱冬冷地區(qū)，存在著大量的江河湖泊，其中蘊藏著豐富的低位熱能。比如重慶、武漢、上海、宜昌、杭州等，都濱臨大江、大湖甚至大海，在廣大的鄉(xiāng)村、小城鎮(zhèn)，周圍都有很多的河流、湖泊、水塘等，如果合理地將它們作為熱泵系統(tǒng)的熱源，對建筑物進行冷暖空調(diào)，將起到非常好的節(jié)能效果。,深井回灌水源熱

29、泵系統(tǒng),利用大地蓄能。能效比高。 冬季從地下取熱存冷，夏季取冷存熱，若建筑物冬季供熱量與夏季供冷量差不多，則一年內(nèi)能保證地下基本熱平衡。據(jù)報道，奧運村規(guī)劃大規(guī)模采用此種方式。 關(guān)鍵：1）真正回灌 2）地下熱平衡,圖10.4.4-1 深井回灌水源熱泵系統(tǒng),水環(huán)路熱泵系統(tǒng),也稱加利福尼亞系統(tǒng) 。 這種水環(huán)路熱泵系統(tǒng)可看作是一種熱回收系統(tǒng)。在建筑物需要同時供冷和供熱時，可以將供冷區(qū)的排熱轉(zhuǎn)移到供熱區(qū)，從而節(jié)省能量。否則，需要冷卻塔（供冷時）排熱或輔助鍋爐（供熱時）加熱。 省去了集中冷熱源機房，便于分別計費。但利用新風麻煩。,土壤熱源熱泵,特點,地表以下一定深度溫度穩(wěn)定。 利用大地作為蓄能器，起到季節(jié)

30、氣候能量的蓄存和轉(zhuǎn)移作用。 能效比高。重慶地區(qū)連續(xù)3年的實測表明，在夏季，土壤源熱泵系統(tǒng)長期間歇運行，維持室溫28，制冷工況綜合能效比達4.094，明顯高于GB/T7725規(guī)定的風冷熱泵空調(diào)器的名義工況能效比（2.52.7）。在冬季，室溫維持在1722之間，熱泵性能系數(shù)達4.48。,關(guān)鍵技術(shù)：室外地下埋管換熱器設(shè)計與施工,埋管形式：水平埋管與豎埋管。多采用豎埋管（換熱好，節(jié)省占地）。豎埋管主要有U型、套管型，埋深最高達180m。 關(guān)鍵參數(shù)：埋深；間距；單位管長換熱量。 埋深、間距與埋管的回路形式有關(guān)。 在通常的情形下，豎埋管的單位深度換熱量在70110W/m之間，而橫埋管，換熱指標僅在2040

31、W/m左右。重慶實測：地下套管換熱器夏季平均93.6W/m。在冬季，平均約76.9W/m。,實例,1）10kW套管換熱器+熱泵+冷暖地板（重大B區(qū)暖通實驗樓。） 2）重慶近郊某多居室（130m2）+60m2門面地源熱泵系統(tǒng)。U型埋管，6口豎井，深約50m*6。室內(nèi)為直接蒸發(fā)式風機盤管機組。2001年3月建成，運行效果良好。造價約200元/m2，其中室外鉆井占20%，管材管件30%，設(shè)備占50%?？梢?，降低施工及管材成本是降低造價的關(guān)鍵。（目前管材降價。） 2）重大B區(qū)暖通實驗樓U型埋管熱泵系統(tǒng)（約50m*6孔）。,五、熱電冷聯(lián)供的節(jié)能作用,熱能驅(qū)動制冷可回收利用各種低品位余熱，有利于能量的梯級利用。同時，熱制冷必然存在一個供熱系統(tǒng)，稱為冷熱聯(lián)供。在熱電聯(lián)產(chǎn)情況下利用排汽熱供熱供冷，稱為熱電冷三聯(lián)供。 要比較“聯(lián)供”與其他形式的暖通空調(diào)冷熱源的能耗情況，需要把他們消耗的能量都折合成一次能， 用“一次能耗率”比較。 “一次能耗率”是一次能耗量與輸出能量之比，該值越高，意味著越耗能。,氣輪機熱電廠利用作功后的蒸汽供熱（制冷），大大提高了熱電廠的能源利用率。同時也導(dǎo)