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空調節能新工藝與新設備概述

低溫送風空調:

送風溫度由12-16℃降至4-10℃。

需注意的問題:

1)風口、風管、末端送風裝置表面易結露, 應特別注意保溫。

2)防止低溫空氣直接進入工作區, 或溫度不均而導致熱舒適性差。

空調蓄冷:

實現用電“削峰填穀”。

蓄冷介質:

空調蓄冷(continue):

蓄冰裝置:

盤管式:換熱面是浸在水槽中的盤管(鋼盤管、PVC管)

封裝式:蓄冰介質封裝在球形或板形小容器內, 小容器置於密封罐或開式槽體內

片冰滑落式:板式蒸發器表面凍結薄片冰

冰晶式:用低濃度的乙烯乙二醇或丙二醇溶液製備冰晶

常見蓄冰設備介紹-鋼盤管蓄冰設備:

結冰特性:非完全凍結式

PVC管蓄冰設備:

U型盤管安裝過程極為複雜, 由於連接件易外泄, 所以需要熱熔, 這樣就加大了安裝成本。

冰球蓄冰設備:

冰球, 蕊芯球成本比盤管高, 密封問題。

全負荷蓄冷與部分負荷蓄冷:

全負荷蓄冷:全天所需冷量均由蓄存冷量供給;製冷機在用電高峰時間不運行;

製冷機和蓄冷裝置容量大;運行費用低, 但設備投資高、回收期長、蓄冷裝置占地面積大;

除峰值需冷量大且用冷時間短的建築以外, 一般不宜採用。

部分負荷蓄冷:

全天所需冷量部分由蓄存冷量供給製冷機容量小, 系統合理經濟。

空調蓄冷系統示意圖:

熱泵技術:

空氣源熱泵;水源熱泵;地源熱泵。

要求瞭解各類熱泵的核心技術環節。

熱泵原理:

熱泵:應用冷凝器排出的熱量進行供熱的製冷系統。

熱泵與製冷機的工作原理和過程相同,用途不同。

消耗機械能或熱能,把低位元熱源熱能提升到高位熱源。

節約高位能。

如何理解熱泵?

廢熱源,廉價熱源…

建築的合理用能原則:

溫度對口;梯級利用;使用可再生能源。

溫度對口:建築空調供暖用能所需的溫度,與自然能源即低品位的可再生能源的溫度相當接近、彼此對口

自然能源的來源可包括:土壤、地下水、地表水(湖泊、河流等)、海水、污水及空氣;

建築能耗中有50-60%為低品位能源,應大規模使用自然能源。

建築用能的特點(供暖空調)

低品位能源(Low Grade Energy)

狹窄的溫度範圍(Narrow Temperature Range)

冷凍水溫度:5~12℃;供熱熱水溫度:45~95℃。

地板供暖溫度:60℃以下;

與自然能源溫度接近(Close to Temperature of Natural Energy Resources)

例如:北京地溫全年約14℃左右;污水溫度處理後16℃(冬季)。

自然能源的特點:

自然能源溫度範圍與建築能源相似,屬低品位能源

土壤:13~18℃(北京);空氣:-20~40℃

江河湖水:夏季28~35℃;冬季3~5℃

海水:我國四大海域50~100m範圍內全年維持在20℃左右

城市污水:13~17℃。

自然能源遍佈全國各地,含量巨大;

自然能源利用不會對環境造成污染;

自然能源利用的途徑:熱泵技術。

空氣源熱泵:

目前技術難點(研究熱點):

COP波動大,且供需矛盾;結霜問題。

目前技術難點(研究熱點):

蒸發器的結霜處理;保證壓縮機在很大的壓縮比範圍內都要有良好的性能。

在冬季寒冷且潮濕的地區,應按當地平衡點溫度確定輔助加熱裝置容量。

在北方寒冷地區,室外溫度低於-10℃,不宜採用。

空氣源熱泵在供熱工況下運行時,遇到的最大問題之一就是:氣溫越低、越供不出熱。因此空氣源熱泵有一個平衡溫度。

降低平衡溫度,初投資增加;熱泵長時間處於部分負荷下運行,效率降低。

平衡溫度應根據建築物的保溫情況、當地低於平衡溫度的氣溫出現頻率,以及熱泵機組本身的性能等因素綜合決定。也可選擇多台配置的模組化機組,用台數控制來保持系統的效率,保證採暖需求。

地下水源熱泵:

地下水源熱泵:

特點:取水和回灌都受到地下水文地質條件的限制;

應用條件:當地水源使用政策、水源探測;

核心技術:回灌;

研究熱點:1)更有效的取水和回灌方式;

2)增大水側供回水溫差。

地表水源熱泵:

1)水溫(冬季供熱的可行性)

2)水深;3)距離(經濟性);4)換熱器清洗。

海水源熱泵:

技術核心:海水引入口(過濾、滅菌);防腐。

污水源熱泵:

城市污水熱能特徵:

水溫適宜,相對穩定;水量不穩定;熱能潛力大。

污水源熱泵核心技術—取水:

污水源熱泵核心技術—污水換熱器:

材質:碳鋼;構造:套管式;設計:留有裕量。

套管式換熱器示意圖

餘熱及廢熱源熱泵:

土壤源熱泵:

地表淺層象一個巨大的集熱器,收集47%的太陽能。

利用大地的高熱容性蓄熱(冷),將低熱容性的空氣熱量蓄存在地下。

需要通過熱泵消耗電力做功來充、放熱。

熱平衡:充多少熱用多少熱。熱平衡不僅是負荷的平衡,還與用熱時間長短與熱強度有關。

例:某地冬夏負荷基本相等,但夏季10小時空調,冬季24小時採暖,“時間”上的不平衡;

例:某地夏季負荷是冬季負荷的1倍,冬季白天供熱、夜間利用低谷電力蓄熱,不留“喘息”時間,強度上不平衡。

埋管方式1:水準式

占地面積大;受地表氣候變化的影響,效率較低。

埋管方式2:垂直式

60~200m,占地面積大大減小,應用範圍廣。

埋管方式3:螺旋式

地埋管地源熱泵的制約條件:

初投資較高,系統中增加地埋管換熱器,造價高,受地質條件影響;佔用土地設置地埋管換熱器,在建築容積率高的場合受限;

冷熱負荷的平衡:冷熱負荷不平衡產生地下的熱量積累。注意水泵運行能耗。

地源熱泵的應用:

慎用—大型高負荷密度建築;單純供冷或者單純供熱

宜用—有足夠地面的中、小型建築使用,或者部分使用;冬夏季負荷平衡的建築。

設計與施工應用專用軟體做長期熱類比;

採用專用回填材料與機械反漿回填

夏天冷卻水水溫不能太高,避免土壤被烘乾。

地源熱泵研究熱點:

與建築基礎有機結合,進一步降低初投資;

提高換熱管與土壤間的傳熱能力;

各種熱泵系統特點比較:

各種熱泵系統特點比較:

滯水層跨季蓄能:

利用沙、砂礫熱容量大,穩定性好的特點,用地下水進行跨季節蓄能,是一項新型技術。

滯水層由兩個蓄能井(冷井和熱井)、室內終端設備、太陽能收集器等部分構成。

每年從4~10月,通過井揚水,把冬天貯存的冷量由冷井中提取,直接供給制冷空調系統。同時,把太陽能收集器所獲得的熱量注入到熱井中。

從11月~次年3月,把夏天貯存在熱井中的熱能提出來,直接作為建築物內採暖使用。同時,把供暖回水經過風冷後注入到冷井中。系統全年迴圈運行。

冷吊頂空調:

毛細管:

毛細管特性:

加PCM(相變材料)的冷吊頂,室外空氣作為冷源

加PCM(相變材料)的冷吊頂,土壤作為冷源

帶PCM的冷吊頂/冷卻單元:

帶有除濕能力的冷吊頂:

索斯新型空氣分佈系統:

空調的清洗問題:

高壓水槍清洗後

中央空調風管清洗機

本文來源於互聯網,作者:雷文君。暖通南社整理編輯。

空調蓄冷系統示意圖:

熱泵技術:

空氣源熱泵;水源熱泵;地源熱泵。

要求瞭解各類熱泵的核心技術環節。

熱泵原理:

熱泵:應用冷凝器排出的熱量進行供熱的製冷系統。

熱泵與製冷機的工作原理和過程相同,用途不同。

消耗機械能或熱能,把低位元熱源熱能提升到高位熱源。

節約高位能。

如何理解熱泵?

廢熱源,廉價熱源…

建築的合理用能原則:

溫度對口;梯級利用;使用可再生能源。

溫度對口:建築空調供暖用能所需的溫度,與自然能源即低品位的可再生能源的溫度相當接近、彼此對口

自然能源的來源可包括:土壤、地下水、地表水(湖泊、河流等)、海水、污水及空氣;

建築能耗中有50-60%為低品位能源,應大規模使用自然能源。

建築用能的特點(供暖空調)

低品位能源(Low Grade Energy)

狹窄的溫度範圍(Narrow Temperature Range)

冷凍水溫度:5~12℃;供熱熱水溫度:45~95℃。

地板供暖溫度:60℃以下;

與自然能源溫度接近(Close to Temperature of Natural Energy Resources)

例如:北京地溫全年約14℃左右;污水溫度處理後16℃(冬季)。

自然能源的特點:

自然能源溫度範圍與建築能源相似,屬低品位能源

土壤:13~18℃(北京);空氣:-20~40℃

江河湖水:夏季28~35℃;冬季3~5℃

海水:我國四大海域50~100m範圍內全年維持在20℃左右

城市污水:13~17℃。

自然能源遍佈全國各地,含量巨大;

自然能源利用不會對環境造成污染;

自然能源利用的途徑:熱泵技術。

空氣源熱泵:

目前技術難點(研究熱點):

COP波動大,且供需矛盾;結霜問題。

目前技術難點(研究熱點):

蒸發器的結霜處理;保證壓縮機在很大的壓縮比範圍內都要有良好的性能。

在冬季寒冷且潮濕的地區,應按當地平衡點溫度確定輔助加熱裝置容量。

在北方寒冷地區,室外溫度低於-10℃,不宜採用。

空氣源熱泵在供熱工況下運行時,遇到的最大問題之一就是:氣溫越低、越供不出熱。因此空氣源熱泵有一個平衡溫度。

降低平衡溫度,初投資增加;熱泵長時間處於部分負荷下運行,效率降低。

平衡溫度應根據建築物的保溫情況、當地低於平衡溫度的氣溫出現頻率,以及熱泵機組本身的性能等因素綜合決定。也可選擇多台配置的模組化機組,用台數控制來保持系統的效率,保證採暖需求。

地下水源熱泵:

地下水源熱泵:

特點:取水和回灌都受到地下水文地質條件的限制;

應用條件:當地水源使用政策、水源探測;

核心技術:回灌;

研究熱點:1)更有效的取水和回灌方式;

2)增大水側供回水溫差。

地表水源熱泵:

1)水溫(冬季供熱的可行性)

2)水深;3)距離(經濟性);4)換熱器清洗。

海水源熱泵:

技術核心:海水引入口(過濾、滅菌);防腐。

污水源熱泵:

城市污水熱能特徵:

水溫適宜,相對穩定;水量不穩定;熱能潛力大。

污水源熱泵核心技術—取水:

污水源熱泵核心技術—污水換熱器:

材質:碳鋼;構造:套管式;設計:留有裕量。

套管式換熱器示意圖

餘熱及廢熱源熱泵:

土壤源熱泵:

地表淺層象一個巨大的集熱器,收集47%的太陽能。

利用大地的高熱容性蓄熱(冷),將低熱容性的空氣熱量蓄存在地下。

需要通過熱泵消耗電力做功來充、放熱。

熱平衡:充多少熱用多少熱。熱平衡不僅是負荷的平衡,還與用熱時間長短與熱強度有關。

例:某地冬夏負荷基本相等,但夏季10小時空調,冬季24小時採暖,“時間”上的不平衡;

例:某地夏季負荷是冬季負荷的1倍,冬季白天供熱、夜間利用低谷電力蓄熱,不留“喘息”時間,強度上不平衡。

埋管方式1:水準式

占地面積大;受地表氣候變化的影響,效率較低。

埋管方式2:垂直式

60~200m,占地面積大大減小,應用範圍廣。

埋管方式3:螺旋式

地埋管地源熱泵的制約條件:

初投資較高,系統中增加地埋管換熱器,造價高,受地質條件影響;佔用土地設置地埋管換熱器,在建築容積率高的場合受限;

冷熱負荷的平衡:冷熱負荷不平衡產生地下的熱量積累。注意水泵運行能耗。

地源熱泵的應用:

慎用—大型高負荷密度建築;單純供冷或者單純供熱

宜用—有足夠地面的中、小型建築使用,或者部分使用;冬夏季負荷平衡的建築。

設計與施工應用專用軟體做長期熱類比;

採用專用回填材料與機械反漿回填

夏天冷卻水水溫不能太高,避免土壤被烘乾。

地源熱泵研究熱點:

與建築基礎有機結合,進一步降低初投資;

提高換熱管與土壤間的傳熱能力;

各種熱泵系統特點比較:

各種熱泵系統特點比較:

滯水層跨季蓄能:

利用沙、砂礫熱容量大,穩定性好的特點,用地下水進行跨季節蓄能,是一項新型技術。

滯水層由兩個蓄能井(冷井和熱井)、室內終端設備、太陽能收集器等部分構成。

每年從4~10月,通過井揚水,把冬天貯存的冷量由冷井中提取,直接供給制冷空調系統。同時,把太陽能收集器所獲得的熱量注入到熱井中。

從11月~次年3月,把夏天貯存在熱井中的熱能提出來,直接作為建築物內採暖使用。同時,把供暖回水經過風冷後注入到冷井中。系統全年迴圈運行。

冷吊頂空調:

毛細管:

毛細管特性:

加PCM(相變材料)的冷吊頂,室外空氣作為冷源

加PCM(相變材料)的冷吊頂,土壤作為冷源

帶PCM的冷吊頂/冷卻單元:

帶有除濕能力的冷吊頂:

索斯新型空氣分佈系統:

空調的清洗問題:

高壓水槍清洗後

中央空調風管清洗機

本文來源於互聯網,作者:雷文君。暖通南社整理編輯。

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