新空調系統論——從傳統空調到系統空調的認知提升.pdf

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1、新空調系統論從傳統空調到系統空調的認知提升創新思想匯報:1)系統論定義新空調;2)系統空調基于什么？3)關鍵技術與設計方案曼瑞德集團CEO/暖通空調分會理事九三學社浙江省經濟工作委副主任全國暖通空調及凈化設備標準化技術委會(SAC/TC143)委員國家標準近零能耗建筑技術標準GB/T51350起草人之一木頭陳立楠“空調”這概念已被泛用，甚至與分體空調機畫上了等號。傳統的空調主要是解決“冷與暖”的問題；制冷強勁，制熱吹風。節能是傳統空調的天花板如何定義新空調？空調全稱為空氣調節器，是指用人工手段對空氣的溫度、濕度、潔凈度、流速等參數進行調節和控制的設備。02032015年分水嶺新空調演化趨勢生物

2、類比：主流的猴子走向盲端，只有某種非主流的（創新的）猴子“側枝變異”，繼續進化為現代智人?？照{技術進化,從1.0到5.0不是取代關系,而是共存。市場趨勢：從日系、美系到中系,是產品到系統的升級設備品牌越來越不重要,服務品牌突顯重要彎道超車：中國的新能源電車實現了彎道超車，全世界90%以上的空調在中國制造*。中系新空調如何彎道超車？基以服務商為主導的技術升級與商業轉型，將加速實現彎道超車。2012年發明專利授權號：CN102538142B輻射與空調冷暖一體化系統2 20 015152015年實用新型專利授權號：CN204648744U室內環境系統2020年實用新型專利授權號：CN21339556

3、7U一種全聯供系統系統空調 十年見證道路且長,行則將至;未來可期2 20 012122 20 02020新空調行業現狀:兩聯供三恒五恒全聯供等系統集成方案（做加法還是做減法？越來越復雜與貴，越來越不穩定）045重構定義“新空調”?用“系統理論”重做一遍空調。chatGPT系統工程論系統工程論是一種跨學科的方法論，旨在將工程、學科和管理學科的原則和技術結合起來，以設計、構建、維護和優化復雜的系統。該方法論強調將整個系統視為一個整體，包括系統的各個部分、組成和過程，以及它們之間的相互作用。系統工程論包括一下幾個方面：系統思維、系統建模、需求管理、項目管理。系統思維:將整個系統視為一個整體,深入系統

4、內在的相互作用和影響。系統建模和仿真:預測和評估系統的性能和行為。系統優化:不斷改進和優化,提高系統的性能和效率,從而實現最佳的設計和性能。需求管理:明確和管理系統的需求,并確保系統設計符合用戶需求。項目管理:管理和協調系統工程的資源、能源、進度、成本和質量等。056什么是系統論？系統論是研究系統的結構、特點、行為、動態、原則、規律以及系統間的關聯，并建立起數學表達的理論體系。系統論的基本思想,是把研究和處理的對象看作一個整體來對待?；凇毕到y論“而構建的”系統空調“將“空調、地暖、新風、調濕、自控”等子系統，與“水路、風路、氣路、電路”之間的關系；做為一個整體的大系統。以把握系統整體,達到最

5、優的目標06“系統空調”基于什么？基礎理論數學表達實踐證明07從傳統空調到系統空調的認知提升制冷必除濕空氣溫度對流傳熱 吹風噪聲 間歇運行/省著用 體感溫度 建筑調溫 含濕量 g/kg 氣流組織設計 連續運行/用著省 溫濕度獨立控制 輻射頂冷99w/m2地冷42w/m2空氣換熱5w/m3 主機超配？風盤510次200w/m2 美學風口 相對濕度 焓值kj/kg 露點溫度 基于一:人體熱舒適理論什么是舒適？舒適指人在環境中保持平靜、安寧的生活狀態，維持身心健康，沒有 煩惱、疾病、焦慮；給人輕松自在、安樂舒服的一種感覺。建筑熱工學定義的“環境熱舒適”標準：熱舒適是人對周圍熱濕環境所做的主觀滿意度評

6、價，GB/T 50785-2012民用建筑室內熱濕環境評價標準規定了、III 級熱濕環境，其人群滿意度分別為90%、75%、低于75%。(見右圖)丹麥FangerFanger教授的”人體熱舒適”理論：他建立了人體熱平衡方程，認為人體代謝產熱量與對外散熱量達到平 衡（相等或抵消）時，這是人最舒適的時候?；趯Α斌w感溫度”的新認知:空氣溫度（氣溫）與輻射溫度（場溫），這兩個溫度對人體的綜合作 用，稱之為體感溫度。氣溫和場溫對人體熱舒適同等重要！當室內氣流小于0.2米/秒、濕度30 50%、氣溫和場溫溫差小于4時，體感溫度近似等于兩者的平均值！如下：體感溫度（氣溫+場溫）2夏/服裝熱阻0.5 clo

7、實線區 I 級冬/服裝熱阻1.0 clo虛線區 I 級級熱濕環境體感溫度范圍 約為2228體感溫度濕球溫度含濕含濕量量 g/kg0 2 4 6 8 10 12 14 16204040%6060%8080%空氣流速 m/s1.41.21.00.80.60.40.20冬/服裝熱阻 夏/服裝熱阻1.0 clo（實線區）0.5 clo（虛線區）氣溫上升需要提高空氣流速II 級區II 級區18 20 22 24 26 28 30 32體感溫度 具備風速控制條件不具備風速控制條件323028262422201816相對相對濕濕度度輻射溫輻射溫度度 場場溫溫空氣空氣流流速速人人體體 代謝代謝率率空氣溫空氣溫

8、度度 氣溫氣溫服裝服裝熱熱阻阻影影響響人體熱平衡人體熱平衡的的大關大關鍵鍵因因素素608基于二:ISO7730熱舒適等級與設計指標國際標準ISO7730對熱舒適環境分類為A、B、C 三個等級，每個類型的所有指標應同時滿足。整體熱感整體熱感覺覺局部熱不舒局部熱不舒適適不滿意不滿意率率PD/%PD/%垂直溫垂直溫差差冷熱地冷熱地面面對立面輻射溫對立面輻射溫差差A 6-0.2PMV+0.2 10 3 10 5B B10-0.5PMV+0.5 20 5 10 5C C15-0.7PMV+0.7 30 10 1510頭和腳之頭和腳之間間a垂直溫垂直溫差差 地面溫度范地面溫度范圍圍對立面輻射溫對立面輻射溫

9、差差 熱頂熱頂棚棚冷墻冷墻面面冷頂冷頂棚棚熱墻熱墻面面A 21929 5 10 14 23B B 31929 5 10 14 23C C 41731 7 13 18 35a:垂直溫差指地面上方0.1m和1.1m之間的溫差熱舒適等級局部指標示熱舒適等級局部指標示例例建筑空間類型建筑空間類型活動代謝率活動代謝率（W/mW/m）熱舒熱舒適適等等級級體感溫度或作業溫度體感溫度或作業溫度最大平均風最大平均風速速a（m/sm/s）夏季（制冷夏季（制冷）冬季（冬季（供暖供暖）夏季（制冷夏季（制冷）冬季（冬季（供暖供暖）70A A24.5 1.022.0 1.00.120.10B B24.5 1.522.0

10、2.00.190.16C C24.5 2.522.0 3 .00.240.21b 幼兒園幼兒園81A A23.5 1.020.0 1.00.110.10 bB B23.5 2.022.0 2.50.180.15 bC C23.5 2.522.0 3.50.230.19 b 百貨店百貨店93A A23.0 1.019.0 1.50.160.13 bB B23.0 2.019.0 3.00.200.15 bC C23.0 3.019.0 4.00.230.18 b注a：最大平均風速基于40%的湍流強度和空氣溫度等于有6.2和頭和腳之間的垂直空氣溫差頭和腳之間的垂直空氣溫差確定的作業溫度。用于夏季和

11、冬季的相對濕度分別為60%和40%。對于冬季和夏季，區間內較低溫度是用來確定最大平均風速的。注b：低于20限制，詳見頭和腳之間的垂直空氣溫差頭和腳之間的垂直空氣溫差。注：辦公室夏季制冷，A級夏季1，B級1.5，C級2.5；供暖偏差值稍大。熱舒適等級典型建筑的示例設計準則熱舒適等級PPD/PMV/DR/PDPPD/PMV/DR/PD評價指標 局部平均風速（m/s）T 湍流強度（%）最大允許平均風速與局部空氣溫度和湍流強度的函數關系t 局部空氣溫度（）吹風感指數：吹風造成的局部不舒適(詳見GB/T 50785-2012民用建筑室內熱濕環境評價標準)溫度與不滿意率的關系10 864 18 19 20

12、 21 22 23 24 25 26操作溫操作溫度度 對應PMV=0，靜坐人體（1.2met，1.0clo）8060403020預計預計不滿意百分不滿意百分比比%018 20 22 24 26 A:DR=10%A:DR=10%102040600.20.10.4t0.30.3T/%0.20.10.40 18 20 22 24 26 tB:DR=20%B:DR=20%204060T/%100.30.20.10.30 18 20 22 24 26 tC:DR=30%C:DR=30%10T/%2040600.4辦公辦公/會議室會議室教室教室/餐廳餐廳熱舒適等級熱舒適等級不滿意率PPD%熱感覺指數PMV

13、吹風感指數DR/%溫度波動 1不滿意率10%090.00.10.20.31 02864102080熱頂熱頂棚棚冷墻冷墻面面冷頂棚冷頂棚熱墻熱墻面面不滿意百分不滿意百分比比%基于三基于三:對局部不舒適的理解“對立面溫差”引起的人體局部不舒適：兩個對立面之間的表面輻射溫度差值,為非對稱輻射溫度;稱為：對立面輻射溫差。夏天冷地面與頂棚面的溫差,冬天玻璃窗與內墻面的溫差,當溫差過大,將造成人體局部不舒適。人體對熱頂棚或冷墻面所產生的對立面輻射溫差更為敏感。頂棚輻射空調:頂地溫差14,不滿意率達5%局部不舒適不滿意百分比%用PMV 和 PPD來表示人體整體的熱或冷的不舒適，但是熱不滿意也可是局部不適。造

14、成局部不適的最普遍的原因是：吹風感,頭部和腳部之間的垂直溫差過大、地面太熱或太冷、對立面溫差太大等因素造成的不舒適。0 2 4 6 8 10 不滿意百分比%80604020頭部和腳部的垂直溫差103540 不滿意百分比%20 25地面溫度15300不滿意百分比%40 50 60 70%相對濕度%5 10 15 20 25 30 3540 對立面輻射溫對立面輻射溫差差 t/t/40208060同等溫度下，濕度升高滿意度下降。接受度28280.30.20.14060100 1（圖片來源：REHVA技術導則7）30202 23 31 18 81086421 806040201086421 05%10

15、%10%地面溫度在1929之間仍有10%的人不滿意1垂直溫差4不滿意率10%1011基于四:建筑熱平衡理論熱平衡三層含義:同外界接觸的物體,其內部溫度各處均勻且等于外界溫度的狀況;物體各部分以及物體同外界之間都沒有熱量交換;物體在同一時間內,吸收和放出的熱量恰好相抵消。將熱平衡含義可延伸到“建筑”,稱之為“建筑熱平衡”,從中提取三個關鍵詞：建筑的內部溫度均勻(室溫恒定)與外界沒有熱量交換(保溫隔熱)吸放熱量恰好相抵消(數字暖通)11此空調非彼空調 用 著 省 非 省 著 用AIO十項全能關鍵技術九大系統空調九大系統空調設計方案設計方案如何重做一遍？12熱濕膜交換芯夏天祛濕/冬天保濕高效濾網H1

16、3全熱交換系統新風|國家十三五計劃課題熱回收恒溫|濕交換恒濕|全新風恒氧|除霧霾恒凈|微正壓恒風13AIO十項全能High-tech No.2AIOTM智能物聯技術直流無刷節能風機Ai變量無極設置風量保溫防垢抑菌水槽室內空氣離子殺菌回風口/溫濕度傳感器出風口/溫度傳感器水溫溫度傳感器變風量、變水溫、變風溫，控濕調溫的風機盤管無閥內置電動閥四排管換熱器出風口溫度傳感器回風口溫度/濕度傳感器提升水泵防滴水盤AIO十項全能High-tech No.414AIO.變頻變溫AI物聯網輸配站追露點變水溫瑞士EMS銅塑合金EPP保溫防結垢閥門調節搭載4G AIO物聯網數字暖通 AIO十項全能High-tec

17、h No.615“建筑調溫”自然靜音換熱，輻射空調板防結露/不發霉抗霉菌硅酸鈣板面層厚度10 m m ,低熱阻高導熱環保保溫板厚度25 m m ,0 甲醛抗滲氧,采用記憶環連接工藝PE-Xa1 01.5五層阻氧管包覆厚鋁導熱基層使表面溫度均勻標準板0.61.2米尺寸可定制AIO十項全能High-tech No.816系統空調環境評價體系 一個家庭僅有一個控制器設定一個理想的目標環境“綠色正六邊形”最理想環境參數：溫度夏天26/冬天22，相對濕度5010%，PM2.525ug/m3，CO2濃度700ppm，甲醛0.07mg/m3梯變指標：溫度、濕度、二氧化碳濃度、PM2.5、新風效率、碳中和貢獻

18、、甲醛、濾網已用天數。17AIO十項全能High-tech No.9空空品品傳傳感感器器AIOAIO 4G4G 云云平臺平臺實時監控|故障預報|節能策略|數據大屏美赑全國系統空調數字暖通手機控制美赑APP系 統 空 調AIO十項全能High-tech No.101819設計方案與實踐證明四個新認知/三個設計方案：建筑調溫的能力評估溫濕度與結露的關系Q吸=Q放建筑熱平衡人體散熱平衡熱舒適19換熱溫差決定調溫能力,輻射空調頂棚表面不宜低于頂棚表面不宜低于17,地面表地面表面不宜低于面不宜低于19。熱輻射能力與表面熱流密度相關（換熱系數w/m ），換熱溫差指空氣溫度 與平均輻射面之間的溫差。圖示：1

19、平米輻射面與空氣溫差1時，輻射面位置不同所對應的換熱系數。地暖房間的換熱溫差為5，即熱輻射能力為11w/m5=55w/m供暖室供暖室溫溫2020，供冷室供冷室溫溫2626時時,考考慮到室內舒適性和結露的風慮到室內舒適性和結露的風險險,下表給出了適宜的表面溫度下表給出了適宜的表面溫度（EN15377-1EN15377-1）輻射面與空輻射面與空氣氣的的 換熱換熱溫溫差差1頂頂冷冷11W墻墻冷冷8W地地冷冷7W頂頂暖暖6W墻墻暖暖8W地地暖暖11W供供冷冷換熱換熱系數系數供供暖暖換熱換熱系數系數認知一:建筑調溫的能力估算換熱系換熱系數數(w/m)適宜的表面溫度適宜的表面溫度（）最大熱輻射能力最大熱輻

20、射能力（w/mw/m）適宜的換熱溫差適宜的換熱溫差（）供暖供冷供暖最高值供冷最低值供暖供冷供暖供冷地面中心區地面中心區域域1172919994296地面周邊區地面周邊區域域117351916542156墻墻面面88401716072209頂頂棚棚61127174299791015040302010021020 30地面供暖和頂棚供冷的基本特性曲地面供暖和頂棚供冷的基本特性曲線線對于地面供冷，有太陽直射到的地面，地面供冷能力將會超過100w/m3002003 34 4 5 5換熱溫差換熱溫差熱流密熱流密度度 W/mW/m20考慮舒適性與結露風險考慮舒適性與結露風險,輻射輻射空調功率空調功率設計時

21、，限值為設計時，限值為:頂棚頂棚99W/m2,地面地面42W/m2 超過功率限值，將容易引發結露。當輻射空調設計能力不足時,應采用新風空調或全空氣補充供冷量。對流換熱功率估算:每立方空氣輸送5w溫濕度與結露、發霉的關系室內結露：暖濕氣流遇到冷壁面，凝結成水露珠。必須同時存在“暖氣空氣與冷壁面”兩個條件才會結露，僅有一個條件不結露?，F象:回南天/梅雨季/地下室。室內發霉：結露在皮層或夾層，引起發霉。認知二:結露不等于發霉，結露堆積在皮層或空氣夾層,才會滋生霉菌。采用硅酸鈣板的輻射空調板,熱阻小、表面溫度均勻;無皮層、無空氣夾層結構,杜絕結露引起發霉,設立最后一道安全屏障。5mg系統空調防結露控制

22、邏輯:1)追露點變水溫,供水溫度不低于露點溫度,且不低于16；確?？照{板表面溫度比露點溫度高,留足安全余量。2)等溫除濕風溫22,新風空調補冷風溫不低于14,風管保溫厚度要求20mm。本圖片來自 德國被動房研究所相對濕度100%：易結露相對濕度80%：易發霉2122認知三:當建筑處于熱平衡狀態，Q吸=Q放從而降低建筑對（保溫隔熱性能）圍護結構的要求。建筑熱負荷削峰,確保主機與末端功率更小配置實踐證明:鋼鐵家的五恒FCS系統,每平米能耗28.2W,達到“Q吸=Q放”建筑熱平衡狀態。大部分時間使用低谷電價,100平米每月采暖費小于200元。（鋼鐵/白淺/聯想/童學/大隱/非凡/龍葵等7位同事家,安

23、裝了系統空調）22散熱熱平衡(120W)人體熱舒適(1:1:2)生命永遠是一個散熱體，恰當的散熱比例1:1:2才能維持體溫的相對恒定即為人體散熱平衡狀態下的熱舒適。注:對流27%，呼吸與蒸發25%，輻射散熱占比48%人體的產熱量和散熱量相等即為熱平衡。人體在正常代謝過程中,不斷產熱和散熱,散熱量和產熱量達到平衡,才能維持體溫的相對恒定,保證機體各器官組織執行正常的生理機能。認知四:對流與輻射末端換熱能力,理想的功率配置約為1:1,且兩者具備變水溫變功率調控。生命永遠是一個散熱體三種散熱比例和散熱熱平衡與熱舒適的關系2324地面調溫:冬天低溫熱水地暖(28)腳感暖,夏天高溫冷水地面供冷(28W/

24、m2);對流換熱:盤管換氣次數為13次變風量（1545W/m2）,無吹風感超靜音運行。兩聯供Plus系統空調25五恒設計指標：恒溫/恒濕/恒氧/恒凈/恒風恒溫:體感溫度1,垂直溫差3;恒濕:濕度4060%;恒氧:CO2濃度800ppm/甲醛0.07mg/m3；恒凈:新風口PM2.510g/m3;恒風:臥室微正壓5Pa,30dB(A)五恒FCS系統空調26系統配置:地面調溫+雙旁通全熱交換新風+調濕全空氣,無風機盤管、無頂棚輻射空調。春秋季與夏季夜間,根據室內外焓差自動旁通;全空氣內置水盤管制冷/除濕壓縮機。末端功率:夏天地面輻射供冷28W/m2;全空氣供冷5w/m3,最大制冷量5300W,60

25、%風速3180w。按套內100平米計算:(輻射2800+對流3180)10060W/m2。最符合”人體散熱平衡熱舒適”理論。Fair 新風系統空調27總結:系統空調論用系統論的原理和方法，解決傳統空調的問題，所以稱為“系統空調”。對建筑表面溫度,空氣的溫度、濕度、潔凈度、新鮮度以及流速等要素進行調節和關聯控制。且具備：建筑表面調溫,節能省錢零碳,數字化反饋迭代。人體散熱平衡,恒溫恒濕恒氧,無風感靜音空調。系統空調基于:建筑熱平衡和人體熱舒適理論而構建的新系統空調27兩聯供三聯供三恒五恒全聯供系統空調全國招商/一城獨簽(誠邀:2023年中國制冷展/4月7-9日/上海新國際博覽中心W2F41)2829ThanksThanks兩聯供三聯供三恒五恒全聯供系統空調All in one