建筑暖通空調工程的能效與能耗.pdf

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1、建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 EEnergy efficiency and consum ption of HVAC HVAC in B Buildings 中國建筑設計研究院有限公司中國建筑設計研究院有限公司 潘云鋼潘云鋼 中國制冷展（上海，中國制冷展（上海，20232023.0404）2023 Ozone2Climate Technology Industry Roundtable Presentation Application 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 能耗建筑使用過程中實際消耗的能源量，kWh或kWh/m2 能效建筑使用過程

2、中實際消耗的能源量與滿足需求所需要量 的比值，kWh/kWh。實際上應該稱為“效能”和需求不相關的能效，不是我們所追求的高能效 由于浪費帶來的高能效 全年全時間、全空間的“高能效”系統，例如強制推行“變頻空調”和需求不匹配的城市區域供冷系統或 “冷熱電三聯供系統”不滿足需求帶來的高能效 強制降低冬季區域供熱管網的回水溫度，導致一些用戶無法滿足室內舒適度要求 單一強調冷熱源的“高效”，例如：不考慮末端需求的某些“高效機房”能效與能耗 Energy efficiency and Energy consumption 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 “源輸配末端”三者的相互

3、耦合，密不可分 冷源直燃機作為建筑空調供冷的應用，應取消；熱力驅動型吸收機組，適合于有“余熱”或“廢熱”的場所或區域。熱源建筑“電氣化”趨勢下，熱泵供熱是未來的發展方向 空調系統設計思想與原則 節能在滿足需求的條件下提升系統能效，節約電能；包括化石能源發電的節約（節流）、低碳或零碳能源的充分利用（開源）。Design concepts for HVAC systems 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 系統與空調方式 空調系統設計主要關注點 中央空調系統空調末端采用集中制備和輸配的冷熱水對空氣進行處理 設計工況能效高、集中運行管理、綜合效益較好；適用于各用戶使用時間和使

4、用方式大致相同的建筑。分散式空調系統（包括多聯機系統等）空調末端采用分散式主機提供的冷熱媒對空氣進行處理 應變能力強；適用于各用戶使用時間和使用方式差異性較大的建筑。溫濕度獨立控制空調系統按照“高質高用、低質低用”的能源應用原則 高溫冷源（高溫冷水或高蒸發溫度冷媒直膨機）負擔室內顯熱冷負荷；低溫冷源（低溫冷水、鹽溶液或通風排濕）負擔室內潛熱冷負荷；與常規系統相比，整體系統節能20%35%。Focus on the energy efficiency of HVAC systems 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 中央空調系統與多聯機的能耗比較與方案選擇 空調系統設計主

5、要關注點 典型氣象年夏季綜合COP計算結果2009年 北京地區辦公建筑，不同加班時間（負荷率）情況 全年無加班 全年加班平均負荷率10%全年加班平均負荷率5%#螺桿式機組：COP=4.6；#離心式機組：COP=5.1；#多聯機（單元式）：COP=2.6（暫不考慮長度修正）在1621530114m2時，如果不考慮加班問題，或者平均加班時間在大約1.5H以內時，可采用螺桿機，其年COP高于多聯機；反之則多聯機高于由兩臺螺桿機組成的傳統系統；在24323m240569m2時，采用三臺螺桿機比兩臺離心機更節能；大于40569m2時，建議采用離心機組（采用“離心+螺桿”的搭配方式對節能更有利）。建筑暖通

6、空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 分散與集中 空調系統設計主要關注點 嚴寒地區，不應采用區域集中供冷（水）系統。其他地區采用區域集中供冷（水）系統時，冷水供冷半徑不宜超過1.5km。系統形式 常規系統 區域供冷系統 方式 冷機直接供冷（末端）冷機直接供冷系統 冷機間接供冷系統 冰蓄冷系統 一次水（末端）二次水 一次水 二次水（末端）一次水 二次水（末端）水溫（）7/12 5.5/12.5 4.5/11.5 7/12 3/12 5.5/12.5 效率計算 冷水輸配系統效率 37.04 63.29（1500m干管長度）22.73（1500m干管長度）42.11（1500m干管長度）

7、制冷機組效率 5.90 6.08（1500m干管長度）5.96（1500m干管長度）4.48（1500m干管長度）總效率 5.089 5.549（1500m干管長度）4.721（1500m干管長度）4.049（1500m干管長度）以常規系統的效率為基礎，折算可及的設計供冷半徑/干管長度（m）200/400(見規范的計算規定)1830/3660 夏熱冬冷地區、夏熱冬暖地區和溫和地區：（1）不應采用城市集中供熱（水）系統；（2）夏熱冬冷地區 采用區域集中供熱（水）系統時，熱水供應半徑不應超過2.0km；（3）夏熱冬暖地區和溫和地區，不應采 用區域集中供熱。以居住建筑為主的區域，不應采用區域供冷。建

8、筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 中央空調水（輸配）系統設計核心目標：大溫差、小流量 空調系統設計主要關注點 一級泵變速調節系統關注：1）控制策略，2）冷機對水流量變化的適應性 二級泵系統并非“天生節能系統”與設計和運行密切相關！少數末端 能力不夠 末端控制閥 選擇過大 一、二級泵 揚程不合理 末端定供水溫度條件下的工況分析（末端水量連續調節時）末端變供水溫度條件下的工況分析（末端水量連續調節時）大流量 小溫差 合理確定水泵安全系數 1 1、實際系統需求的工況點：、實際系統需求的工況點：A A點（點（B1B1泵曲線）泵曲線）2 2、計算工況點：、計算工況點：B B點（點（

9、B2B2泵曲線）泵曲線）3 3、選泵參數：、選泵參數：C C點（點（B3B3泵曲線）泵曲線）4 4、實際運行工況點：、實際運行工況點：D D點，點，水泵軸功率大幅增加水泵軸功率大幅增加40%40%以上以上（23.4kW 23.4kW 33.8kW33.8kW）建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 空調設備選擇核心：以設計點的實際應用工況為裝機容量的依據 空調設備及產品標準 產品國標工況需要不同行業之間協調 水冷冷水機組：冷水機組國標工況30/35，冷卻塔國標工況32/37。應協調 空氣源熱泵（供熱）：國標工況7(DB)/6(DB)。全國范圍看，冬季氣候滿足此工況的城市極少，

10、重點應放在“低環溫”條件下 產品國標工況的適宜性符合中國國情 空調設備產品標準的調整核心：協調與適宜 目前的工程設計標準（包括相關節能設計標準），均未有效的強調此點 相關產品技術資料中變工況的參數信息有限，設計人員很難全面把握 產品標準的全面性多聯機全性能曲線*同一冷負荷率條件下，存在不同的系統COP（陰影部分）*建議：多聯機產品標準中，應給出上下“包絡線”（或4個不同負荷率時的COP上、下值）1234(25%)(50%)(75%)(100%)室內機開啟臺數（系統冷負荷率）COPsCOPmin1COPmin2(10%)上包絡線（蒸發面積不變）下包絡線（室內機臺數變化）product stand

11、ards against actual operating conditions 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 空調設備選擇核心：以設計點的實際應用工況為裝機容量的依據 空調設備及產品標準 產品國標工況需要不同行業之間協調 水冷冷水機組：冷卻水水溫的重點關注冷水機組國標工況30/35，冷卻塔國標工況32/37 空氣源熱泵（供熱）：國標工況7(DB)/6(DB)，全國范圍看，冬季氣候滿足此工況的城市極少 重點應放在“低環溫”條件下 產品國標工況的適宜性需要針對中國實際來確定 空調設備產品標準的調整核心：協調與適宜 目前的工程設計標準（包括相關節能設計標準），均未有效的

12、強調此點 相關產品技術資料中變工況的參數信息有限，設計人員很難把握 產品的市場監管核心：誠信與法規 產品性能的“虛標”現象 產品及系統性能的現場檢測技術與方法研究 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 控制系統的實際情況 空調系統的控制與運維 大多數建筑只是實現了基本的控制要求，能耗管理缺失需要從系統應用模式等改進“大數據”不夠“透明化”、基礎數據不足、分析應用不夠各地能耗監測平臺的數據公開與共享 控制策略的制定 暖通空調設計師的“弱項”強化全年運行的設計理念 設計行業內部分工模式理順“交叉學科”的專業關系 群智能控制系統的應用 無中心扁平化的新型系統構架 保證絕大部分通用

13、控制模式滿足要求的“傻瓜相機”運維管理 重點：運維管理人員的能力建設 Automatic control systems for and the key requirements for operation and maintenance management 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗 空調工程設計師眼中的“冷媒”空調系統用冷媒 冷媒隨著產品整體應用設計師對冷媒的關注重點：“限制性”條款上 空調系統對冷媒的要求 穩定性：多聯機系統，不宜采用混合冷媒，不應采用非共沸冷媒 安全性：毒性、火災危險性、運行監測及泄露后處理措施 能效性：在產品整體應用后的得到的實際能效 環境友好性：ODP、GWP潛值從“雙碳”目標出發，未來對GWP的關注會更多一些 demands of HVAC designers for refrigerant applications 建筑暖通空調工程的能效與能耗建筑暖通空調工程的能效與能耗