空調冷熱源畢業(yè)論文.pdf

1 重慶市醫(yī)院類建筑中央空調工程冷熱源方案分析重慶市醫(yī)院類建筑中央空調工程冷熱源方案分析 摘要摘要 本文在冷熱源方案選擇中綜合考慮和運用諸多方面的技術知識， 主要包括： 國家的能源資源狀況，國家的能源政策；重慶的能源狀況（包括石柱縣的狀況）； 相關設計標準、規(guī)范；各種冷、熱源形式，各種能源轉換設備的種類、工作原理、 性能特點及其適用 場合；冷、熱源設計方案比較中采用的評價準則和指標；能 源利用及冷熱源設備的運行與環(huán)境的關系、保護環(huán)境的設計措施。 因建筑物的空調負荷是變化的，冷、熱源所要提供的冷、熱量在大多數(shù) 情況下都小于設計最大負荷， 機組在部分負荷下工作的效率都小于機組額定負荷 運行 時的效率。所以，本文在選擇冷、熱源設備時，還對空調負荷進行了設計 和計算。 并且以石柱中醫(yī)院工為例進行分析，通過對該工程冷熱源的初投資、能源 供應、技術性能、環(huán)境影響等因素，進行綜合評價分析， 最終認為該類建筑在 該地區(qū)采用風冷熱泵冷水機組最適宜。 關鍵詞關鍵詞 :醫(yī)院、冷(熱)源、方案設計、綜合性 2 目錄目錄 第一章 緒論 3 1、背景 3 2、 我國能源狀況 3 3、 重慶市能源結構狀況及石柱縣的能源結構現(xiàn)狀 4 4、 重慶建筑能耗現(xiàn)狀 5 5、 重慶醫(yī)院類建筑能耗現(xiàn)狀 6 第二章 醫(yī)院建筑空調系統(tǒng)、 冷熱源設計方法及依據(jù) 8 1、 暖通設計規(guī)范及標準 8 2、 設計計算內容及原始資料 9 3、 空調負荷計算 10 4、 空調冷熱源方案確定方法 15 第三章 不同冷熱源方案的性能對比 17 1、風冷熱泵型中央空調系統(tǒng) 17 2、 地源熱泵系統(tǒng) 18 3、 水源熱泵系統(tǒng) 20 4、直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組 24 5、電動單螺桿冷水機組+電熱水鍋爐25 6、冰蓄冷空調系統(tǒng) 26 7、不同方案的適用性分析 27 第四章 典型案例分析 27 1、工程概況 27 2、工程冷熱源方案的技術、經(jīng)濟、環(huán)境影響對比 27 第五章 結論 29 參考文獻 29 3 第一章第一章緒論緒論（能耗）（能耗） 1 1、背景、背景 自 20 世紀 90 年代以來，人類面臨著嚴峻的資源消耗和環(huán)境惡化，節(jié)能已成 為世界的關注焦點。在能源消耗中，建筑業(yè)是能源消耗大戶。據(jù)有關資料顯示， 歐美一些發(fā)達國家，建筑能耗占全國能耗的 30%左右。我國目前建筑能耗所占的 比例遠遠低于發(fā)達國家，但隨著建筑業(yè)的發(fā)展，該比例必將逐年增加，表 1-1 可以看出我國年能耗比例還達不到發(fā)達國家的水平，但預計到 2020 基本上可以 達到發(fā)達國家現(xiàn)有的水平。 表 1-1 歐美各國建筑能耗占總能耗的比例 國家美國英國德國瑞典丹麥荷蘭加拿 大 比利 時 日本 比例31.934.332.833.942.433.931.331.820.3 據(jù)統(tǒng)計，中國城鄉(xiāng)既有建筑面積達 460 億平方米，其中高能耗建筑占到了 99%。 而國內建筑能耗已占我國終端能耗的近三分之一，該比例預計在 2020 年將 接近 40%。 建筑開口部位一般約占建筑表面積的六分之一， 但消耗制冷及采暖空調能源 超過一半。資料顯示，我國單位建筑面積空調用電負荷達 50 瓦/平方米200 瓦/ 平方米，能源浪費極為嚴重，而空調的長時間開啟勢必造成供電高峰，甚至燒壞 電路和配電設施，導致斷電、停電，威脅城市供電安全，在空調消耗大量能源的 同時，更會造成城市熱島效應，加劇環(huán)境惡化程度。因此，如何降低空調能耗已 經(jīng)成為建筑節(jié)能的重中之重。 2 2、我國的能源狀況我國的能源狀況 近年來能源及與之相關的環(huán)境成為全世界各國最為關注的熱點，各國都在 從自己本國的國情出發(fā)來解決能源與環(huán)境問題。對我國來說，由于人均能源資源 短缺（尤其是油、氣、水） ，環(huán)境容量（亦是資源）有限，西部生態(tài)脆弱，這個 問題尤為嚴重， 它將極大的制約我國的可持續(xù)發(fā)展以及為中華民族子孫萬代生生 息息留有生存空間。近年來，我國 GDP 每年以 10的速度發(fā)展，能源消耗急驟 4 增加，環(huán)境、生態(tài)日益惡化。這種對自然無序的、掠奪性索取的發(fā)展模式已難以 為繼，實際上已造成當前十分嚴重的、不可逆轉的后果，大自然的懲罰已經(jīng)不斷 地凸現(xiàn)出來， 并還要繼續(xù)加重。 在這樣的嚴峻形勢下， 每一個能源領域的工作者， 尤其是身上負有責任的各級政府官員，都要充分想到身上的重擔。 我國能源結構現(xiàn)狀具體分析如下： 煤現(xiàn)在是、將來（直到 2050 年或更晚）仍是我國能源的主力，雖然煤在總 能源中所占的比例會逐漸下降（從 75下降到 60） ，但總量仍會不斷增加。 由于我國石油短缺，車用液體燃料還是得從煤基替代燃料上找出路。我國 2005 年進口原油及其成品油約 1.3 億噸，估計 2010 年將進口石油 2.5 億噸，對 外依存度將超過 50，這會引起一系列的能源安全問題。當然，煤炭對我國來 說也是稀缺產(chǎn)品，但相對其他能源資源仍可“忍受”，若每年將煤炭產(chǎn)量的八分 之一用于車用液體燃料（或甲醇，或二甲醚，或煤制油）的生產(chǎn)，從總的能源供 應角度不會帶來很大的不平衡。 可再生能源（主要是風能、太陽能和生物質能）在 2020 年以前很難在總能 源平衡中占有一定分量的比例，這個情況和歐洲的其他國家在國情上有很大區(qū) 別。一些歐洲國家，他們總能耗已經(jīng)不再增長（或增長很少） ，可再生能源的發(fā) 展逐步替代目前在用的化石能源。而我國卻處于總能耗急劇增長之中，單是發(fā)電 設備（其中主要是燃煤的發(fā)電） ，每年增長的裝機容量是 6080GW，超過三個長 江三峽。在這個高速增長量中，可再生能源所能起的作用是很有限的，更不用說 去替代原有的化石能源消耗。譬如說，按國家規(guī)劃，到 2020 年風力發(fā)電的裝機 容量將達 30GW（是 2005 年的 24 倍） ，考慮到每單位裝機容量的滿負荷工作時間 平均只有 2500 小時，則 30GW 的風電相當于火電 12GW 左右，也就是 2020 年我國 發(fā)電總裝機容量 9501000GW 的 1.2左右。 總之我國能源已到了岌岌可危的地步，現(xiàn)在必須走節(jié)能之路。 3 3、重慶市能源結構狀況及石柱縣的能源結構現(xiàn)狀、重慶市能源結構狀況及石柱縣的能源結構現(xiàn)狀 重慶市能源消費結構中，一直以煤炭為主，煤炭所占比重基本維持在 65% 左右，與全國相似但略優(yōu)于全國水平。2009 年重慶市煤炭比重為 64.3%，石油、 天然氣和電力等優(yōu)質能源僅占 35.7%左右，而世界能源消費結構中，煤炭比重僅 為 30%左右。重慶市一次能源資源主要是煤炭、天然氣和水電為主，天然氣比較 5 豐富，但沒有石油資源。因此，重慶市以煤炭為主的能源消費結構仍將持續(xù)，所 占比重也將維持在 65%左右。 石柱縣工業(yè)以燃煤為主，縣城生活能源以電能、煤炭為主。農村生活用能以 柴薪+秸稈+煤的混合型結構為主,其中柴薪、秸稈等生物質能直接燃燒的比例過 大,全縣平均達到 83%,沼氣、秸稈氣等可再生能源及電、液化氣、天然氣等商品 能的使用比例過低。 4 4、重慶建筑、重慶建筑能耗現(xiàn)狀能耗現(xiàn)狀 據(jù)重慶市建筑節(jié)能協(xié)會的表格調查，重慶的公共建筑能源消耗形勢較為嚴 峻，具有較大的節(jié)能潛力。具體調查情況如下：調查總面積 565.71 萬 m 2，其中 采用集中空調總面積為 385.11 萬 m 2（此處數(shù)據(jù)來源于2007 年中國建筑節(jié)能年 度發(fā)展研究報告）。分別從建筑圍護結構、用能設備、能源管理三方面對重慶 市各類型公共建筑近五年的能源消耗基礎數(shù)據(jù)進行了收集整理， 分析了公共建筑 逐年的能耗情況，圖 1 為重慶市各類型公共建筑 2006 年耗電量折合標煤數(shù)，圖 2 為重慶市各類型公共建筑年能耗密度。從圖 1 看出，2006 年重慶市主要公共建 筑耗能量總計約 786 千噸標煤，其中大型商場和星級賓館耗能量所占比例較大， 分別占總耗能量的 43.1%和 36.5%。從圖 2 看出各類型公共建筑中，大型商場、 星級賓館、有集中空調病房、博物館年能耗密度較大，其中大型商場年能耗密度 354.6 kWh/m 2a，遠遠高于其他類型的公共建筑。 重慶市建筑節(jié)能協(xié)會調查發(fā)現(xiàn)我市公共建筑普遍存在建筑保溫隔熱性能較 差，空調設備選型過大等通病。在能源管理方面差異較大，酒店類建筑明顯好于 其他類型建筑，但也存在一定的不足之處，總體來說，重慶市公共建筑能源消耗 形勢較為嚴峻，具有較大的節(jié)能潛力。 按照回收數(shù)據(jù)分析測算，重慶市主城區(qū)賓館、醫(yī)院、教育、文體設施等公共 建筑測算面積為 1854.61 萬 m 2。這些公共建筑年耗能 78.6 萬噸標煤。如果進行 節(jié)能改造(節(jié)能 50%)，每年可節(jié)能 38.7 萬噸標煤，占重慶市每年節(jié)能指標(180 萬噸標煤)的 21.5%。 6 圖 1 重慶市各類型公共建筑 2006 年耗電量折合標煤數(shù) 圖 2 重慶市各類型公共建筑年能耗密度 5 5、重慶醫(yī)院、重慶醫(yī)院能耗現(xiàn)狀能耗現(xiàn)狀 （1）能耗總體情況 2006 年全重慶市醫(yī)院總耗能約 10.6 萬噸標煤，約占 2006 年全市公共建筑 總能耗的 13.5%。圖 3 為調研的重慶市各醫(yī)院 2006 年能耗密度數(shù)據(jù)（此處數(shù)據(jù) 來源于重慶市統(tǒng)計局編.統(tǒng)計年鑒）。 7 圖 3 重慶市各醫(yī)院 2006 年能耗密度數(shù)據(jù) 從圖 3 可以看出，各個醫(yī)院的能耗密度相差較大，最大的為 155.3kWh/m 2a， 最小的為 26kWh/m 2a，兩者相差近 6 倍，造成這種差距的主要原因有：各醫(yī)院建 筑圍護結構不同;各醫(yī)院的規(guī)模、使用性質、就醫(yī)人數(shù)存在差別，對空調舒適性 要求不同;管理運行水平不同，節(jié)能措施有高有低;空調設計合理性也存在差異， 個別設計負荷過大。醫(yī)院調查的重點是病房能耗，將所有病房分為采用集中空調 的病房和普通病房，采用集中空調病房年平均能耗密度為 108.95 kWh/m 2a， 普 通病房年平均能耗密度為 36.84 kWh/m 2a。 （2） 用能特點 醫(yī)院具有公共建筑的一般特點，但又有自己行業(yè)的特殊性。一方面是傳統(tǒng)的 室內空氣品質問題;另一方面，醫(yī)院中有許多特殊的室內環(huán)境，室內環(huán)境比一般 公共建筑要求較高。醫(yī)院中容易產(chǎn)生化學的、生物的和其它的污染，這些污染的 所帶來的健康問題很嚴重。所以，醫(yī)院的室內空氣品質有更高的要求，微生物以 及病菌數(shù)必須保持在一定的指標內，新風量標準更高。醫(yī)院建筑氣流組織要求更 嚴密，為防止交叉感染以及病菌傳播，對設備的要求高。相對于一般公共建筑， 人流量雖然比商場小， 但比辦公建筑等要大， 設備散熱和人體散熱， 冷負荷較大。 醫(yī)院建筑一般環(huán)境優(yōu)雅，種植樹木草皮較一般建筑多，綠色環(huán)境能夠降低建筑能 耗，提高室內熱舒適性。醫(yī)院建筑工作時間比商場建筑和辦公建筑長，日供冷時 間也較多， 所需能耗更大。 現(xiàn)代醫(yī)院越來越追求外形美觀， 窗墻面積比越來越大， 大量的使用玻璃幕墻等材料，而圍護結構熱阻值與一般公共建筑并無區(qū)別，導致 建筑能耗也越來越高，建筑節(jié)能潛力很大。 （3） 建筑圍護結構情況 8 醫(yī)院建筑只有 7.4%采用了外墻外保溫技術，主要是由于所調查的醫(yī)院大部 分為 2005 年以前竣工的建筑，未達到節(jié)能標準要求。92.3%的醫(yī)院建筑采用的是 普通單層玻璃，雙層玻璃和鍍膜玻璃只占很少一部分，所調查的醫(yī)院中沒有一家 使用中空玻璃。主要原因是后者的價格較高，但從節(jié)能角度考慮，采用傳熱系數(shù) 較低的玻璃值得提倡。醫(yī)院建筑外窗大部分使用鋁合金窗，雖然有 57.7%的醫(yī)院 采用了內遮陽技術，但外遮陽技術應用較少，只占 19.2%，更有 23.1%的醫(yī)院沒 用采取任何外窗遮陽措施。各醫(yī)院的屋面保溫技術做得相對較好，48.1%的醫(yī)院 采用外保溫技術，通風屋面和種植屋面分別占 22.2%和 7.4%。 （4）主要用能設備情況 A、集中空調系統(tǒng)運行情況： 醫(yī)院建筑集中空調無論是制冷機組還是水泵大多都采用臺數(shù)控制， 系統(tǒng)根據(jù) 負荷變化的自動調節(jié)能力較差。對于醫(yī)院建筑大部分時間在部分負荷下運行，調 節(jié)能力的缺陷就顯露無疑，導致資源和能耗的雙重浪費。另外，在新風供應的情 況下，有的病人還是把窗戶打開，這就造成了能量的浪費。 醫(yī)院實際用能與建筑設計的用能負荷之間存在著很大的差異， 在絕大多數(shù)的 情況下，用能負荷都小于設計的最大值，從而造成循環(huán)水泵低負荷運行的狀況， 導致用能設備普遍存在“大馬拉小車”的現(xiàn)象，能源浪費嚴重。 B、照明系統(tǒng)調控： 調查范圍內 23.5%的醫(yī)院對樓宇內的照明系統(tǒng)都設置了獨立的集中控制系 統(tǒng)， 5.9%的醫(yī)院對于樓宇的照明控制還設置了專職人員，加強了照明系統(tǒng)的能 源管理。76.5%的醫(yī)院通過調整照度，滿足場地不同時段的需要。節(jié)能燈的使用 率達 88.2%，大大降低了能耗。 第二章第二章醫(yī)院建筑空調系統(tǒng)醫(yī)院建筑空調系統(tǒng)、冷熱源設計方法及依據(jù)冷熱源設計方法及依據(jù) 醫(yī)院類建筑在選擇冷熱源方案時，所選方案首先要滿足工程的空調負荷。 以下是工程負荷計算方法，可為冷熱源方案選擇提供有力依據(jù)。 1 1、設計規(guī)范及標準、設計規(guī)范及標準 （1）甲方提供招標要求及建筑平面圖 9 （2） 醫(yī)院潔凈手術部建筑技術規(guī)范 GB50333-2002 （3）參照潔凈廠房設計規(guī)范GB50073-2001 （4） 采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范GB50019-2003 （5） 潔凈室施工及驗收規(guī)范 JGJ71-90 （6） 通風與空調工程施工質量驗收規(guī)范GB50243-2002 （7） 建筑給水排水及采暖工程施工質量驗收規(guī)范GB50242-2002 （8） 建筑設計防火規(guī)范GB50016-2006 （9） 房屋建筑制圖統(tǒng)一標準GB/T500012001 （10） 采暖通風與空氣調節(jié)制圖標準GBJ114-88 （11） 公共建筑節(jié)能設計標準GB501892005 2 2、設計內容及原始資料（重慶以為例）、設計內容及原始資料（重慶以為例） （1 1）設計內容：）設計內容： 1.空調系統(tǒng)冷、熱、濕負荷的計算。 2.冷熱源選擇、系統(tǒng)配置圖。 （見附錄） （2 2） 、原始資料：、原始資料： 1、室外設計參數(shù) 夏季 空調室外計算干球溫度 36.5空調室外計算溫球溫度 27.3大氣壓力 97.732kPa 冬季 空調室外計算干球溫度 2空調室外計算相對濕度 83%大氣壓力 99.120kPa 1、潔凈手術部各級輔助用房設計技術參數(shù) 表 2手術部主要技術指標 名稱最小靜 壓差 （Pa） 換 氣 次 數(shù) （ 次 / 小 時） 工 作 高 度 截 面 風速 （m/s） 溫度 （） 相對濕 度（%） 最小新風量噪音 dB（A） 最 低 照 度（LX） 對相鄰 低級別 潔凈室 （ m 3h/ 人） （ 次 /h） 10 級 手 術 室 8-0.25 0.30 2225406060652350 級 手 術 室 518 22 -2225356060450350 級 手 術 室 512 15 -2225216060450350 潔 凈 走廊 510 13 -212760-360150 無 菌 藥品 510 13 -212760-360150 無 菌 庫房 510 13 -212760-360350 復 蘇 室 08 10 -22253060-450200 換 車 間 58 10 -212765-355150 緩沖、 洗手 510 13 -212760-360150 噪聲聲級不高于45dB; 空氣中含塵量不大于0.30 mg/m; 室內空氣壓力稍高于室外大氣壓。 3 3、空調負荷計算、空調負荷計算 此處為確定冷熱源負荷計算公式及計算步驟，具體計算結果由鴻業(yè)軟件計 算。 11 （1 1）冷負荷的計算）冷負荷的計算 外墻冷負荷的計算：外墻冷負荷的計算： 外墻瞬時傳熱形成的冷負荷： LQLQ =KF =KFt t - - （1） 式中： F計算面積，單位： ； 計算時刻，單位：h ； - -溫度波的作用時刻, 單位：h ； t - -作用時刻下，通過外墻或屋面的冷負荷計算溫差，簡稱負荷溫差，單 位： 。 外窗瞬時傳熱冷負荷：外窗瞬時傳熱冷負荷： LQLQ =KF =KFt t（2） 式中：LQ通過外墻和屋面的得熱量所形成的冷負荷，W F外墻和屋面的面積，單位：m 2； 查附錄一 2-4 表 7 在基準條件 aw=18.6w/（m 2oC） ，an=8.72w/（m2oC） ， K玻璃窗傳熱系數(shù)。 t 計算時刻下結構的負荷溫差，單位： oC。 查得知，aw=18.6w/（m 2oC）時，外表面換熱系數(shù)修正值 Ka=1.0. 由供熱工程附錄 2-4 表 8 重慶地區(qū)玻璃窗冷負荷的地點修正值 td=1.0 oC. 透過玻璃窗的日射得熱引起得冷負荷：透過玻璃窗的日射得熱引起得冷負荷： LQLQ =F=F CaCaCsCsCnCnDjDj，maxmaxCLCL（3） 式中： F 窗的面積，m 2 Ca 為有效面積系數(shù)取 0.75 Cs 窗玻璃的遮陽系數(shù)。Cs= =0.86 Cn 窗內遮陽設施的遮陽系數(shù)。 無內遮陽:Cn=1 有效面積為 Fca 由重慶地區(qū)的緯度 2937查的表 2-7 七月份日射得熱因素的最大值 Dj，max： 修正值均可在教材空氣調節(jié)附錄2中查得。 人員散熱引起的冷負荷人員散熱引起的冷負荷: : 12 LQ= =QSC1+QrW（4） 人體顯熱散熱引起的冷負荷： QS= n1n2qsW（5） 人體潛熱散熱引起的冷負荷： Qr=n1n2qrW（6） 式中：QS 人體顯熱散熱引起的冷負荷，單位：W； Qr 人體潛熱散熱引起的冷負荷，單位：W； Qs 不同室溫和勞動性質的成年男子顯熱散熱量，單位：W ； Qr 不同室溫和勞動性質的成年男子潛熱散熱量，單位：W； n1人數(shù)根據(jù)大城市醫(yī)院人流密度約為0.71.2人/ m 2 和醫(yī)院面積可以算 出人數(shù)醫(yī)院人數(shù)取620 n2 群集系數(shù) 醫(yī)院的人屬于極輕度勞動， 查表 2-11， 當室溫為 26 oC 時， 成年男子散發(fā)的顯熱和 潛熱分別為：qs= 61 w/人 ，q r= 73 w/人 以上各參數(shù)由空氣調節(jié)附錄 2 查得。 照明散熱引起的冷負荷：照明散熱引起的冷負荷： 在該設計中，取照明密度為 25W/ 2 m ，所以照明引起的冷負荷為 WCQ LQZM （7） 式中： ZM Q 照明散熱引起的冷負荷，單位：W LQ C 不同時刻下燈具得散熱量，單位：W W 照明總功率，單位：W； 燈罩得隔熱系數(shù)，取值為 1 設備散熱冷負荷：設備散熱冷負荷： 在該設計中，取設備負荷密度為 13 W/ 2 m ，所以設備散熱引起的冷負荷為 WCQ LQSB （8） 式中： SB Q 設備散熱引起的冷負荷，W 13 LQ C 不同時刻下設備的散熱量，W W 設備總功率，W 設備罩的隔熱系數(shù)，取值為 1 （2 2）濕負荷的計算）濕負荷的計算 商場由于人員多，濕負荷主要是由人員散濕引起的，所以在各層商場的濕負 荷計算中，只考慮了人員，而忽略了其它散濕。 濕負荷計算公式： W = =0.278ng10 -3 g/s（9） 式中：n空氣調節(jié)房間內的人數(shù)，單位：人； g每個人的散濕量，單位：g/s 群集系數(shù) （3 3）熱負荷的計算）熱負荷的計算 空調熱負荷是指空調系統(tǒng)在冬季里，當室外空氣溫度在設計溫度條件時，為 保持室內的設計溫度，系統(tǒng)向房間提供的熱量。對于民用建筑來說空調冬季的經(jīng) 濟性對空調系統(tǒng)的影響要比夏季小。因此，空調熱負荷一般是按穩(wěn)定傳熱理論計 算的。房間的熱負荷 Q 主要包括以下幾部分： Q = Q1+ Q2+ Q3（10） 式中：Q1圍護結構耗熱量 Q2冷風滲透耗熱量 Q3冷風侵入耗熱量 維護結構的耗熱量：維護結構的耗熱量： （1）圍護結構的基本耗熱量：atKFq n w t（11） 式中 ： K圍護結構的傳熱系數(shù)，W/K； F圍護結構的計算面積，； n t冬季室內空氣的計算溫度，； w t 冬季室外空氣的計算溫度，； 圍護結構的溫差修正系數(shù)；是用來考慮供暖房間并不直接接觸室外 14 大氣時，圍護結構的基本耗熱量會因內外傳熱溫差的 削弱而減少的修正，其值 取決于鄰室非供暖房間或空間的保溫性能和透氣情況。 (2)維護結構耗熱量的修正 按照暖通規(guī)范的規(guī)定,維護結構的耗熱量修正應考慮朝向修正、風力附加和 高度附加三個方面。 朝向附加耗熱量是考慮建筑物受太陽照射影響而對圍護結構基本耗熱量的 修正。 暖通規(guī)范規(guī)定，朝向修正率宜按下列規(guī)定的數(shù)值選用： 北、東北、西北010；東南、西南 1015； 東、西5；南1530； 風力附加耗熱量是考慮室外風速變化而對圍護結構基本耗熱量的修正。 暖 通規(guī)范規(guī)定：在一般情況下，不必考慮風力附加。只對建在不避風的高地、河 邊、海岸、曠野上的建筑物，以及城鎮(zhèn)、廠區(qū)內特別突出的建筑物，才考慮垂直 外圍護結構附加 510。 高度附加耗熱量是考慮房屋高度對圍護結構耗熱量的影響而附加的耗熱量。 暖通規(guī)范規(guī)定：民用建筑和工業(yè)輔助建筑物（樓梯間除外）的高度附加率， 當房間高度大于 4m 時，每高出 1m 應附加 2，但總的附加率不應大于 15。 在此只考慮朝向修正，修正率如下： 北0；東、西-5；南15； 冷風滲透耗熱量：冷風滲透耗熱量： 公式如下：Q=0.278VwCp(tn-tw)（12） 式中：V= Lln L每米門窗縫隙滲入室內的空氣量，按當?shù)囟酒骄L速，m 3 /hm l 門窗縫隙的計算長度， n滲透空氣量的朝向修正系數(shù)， w冬季供暖室外計算溫度下的空氣密度，Kg/ m 3； Cp冷空氣的定壓比熱，C=1KJ/Kg； tn冬季室內空氣的計算溫度，； tw冬季室外空氣的計算溫度，。 15 冷風侵入耗熱量：冷風侵入耗熱量： 不用考慮冷風侵入耗熱量。 熱負荷計算舉例：熱負荷計算舉例： 以下是醫(yī)院的熱負荷計算過程 （1）醫(yī)院外墻面積和窗面積前面已經(jīng)算出，根據(jù)暖通規(guī)范溫差修正系數(shù) a 均取為 1，按照圍護結構基本耗熱量公式atKFq n w t，計算醫(yī)院的維護結 構基本耗熱量列于表中。對于該建筑物，東西朝向修正率取-5%，北向取 0，南 向取-15%，風力附加和高度修正均不予考慮。得出維護結構耗熱量列于表中 （2）根據(jù)暖通規(guī)范 ，重慶市的冷風朝向修正系數(shù)：重慶的為北向：1.0；南 向：0.1；東向：0.1；西向：0.15。在冬季室外平均風速 jp v . =2.4m/S 下，雙， 冷風滲透耗熱量 2 Q等于 2 Q=0.278V)( wnpw ttc 4 4、空調冷熱源方案確定方法、空調冷熱源方案確定方法 重慶市醫(yī)院類建筑的空氣調節(jié)與采暖系統(tǒng)的冷、熱源宜采用集中設置的冷 (熱)水機組或供熱、換熱設備。機組或設備的選擇應根據(jù)建筑規(guī)模、使用特征， 結合當?shù)啬茉唇Y構及其價格政策、環(huán)保規(guī)定等按下列原則經(jīng)綜合論證后確定： （1） 具有城市、區(qū)域供熱或工廠余熱時，宜作為采暖或空調的熱源； （2） 具有熱電廠的地區(qū)，宜推廣利用電廠余熱的供熱、供冷技術； （3） 具有充足的天然氣供應的地區(qū)，宜推廣應用分布式熱電冷聯(lián)供和燃氣 空氣調節(jié)技術，實現(xiàn)電力和天然氣的削峰填谷，提高能源的綜合利用率； （4） 具有多種能源(熱、電、燃氣等)的地區(qū)，宜采用復合式能源供冷、供 熱技術； （5） 具有天然水資源或地熱源可供利用時，宜采用水(地)源熱泵供冷、供熱 技術。 空調采暖系統(tǒng)在公共建筑中是能耗大戶，而空調冷熱源機組的能耗又占整個 空調，采暖系統(tǒng)的大部分。當前各種機組、設備品種繁多，電制冷機組、溴化鋰 吸收式機組及蓄冷蓄熱設備等各具特色。但采用這些機組和設備時都受到能源、 環(huán)境、 工程狀況使用時間及要求等多種因素的影響和制約，為此必須客觀全面地 對冷熱源方案進行分析比較后合理確定。 16 （1） 城市熱源是我國城市供熱的基本政策，北方城市發(fā)展較快，較為 普遍，夏熱冬冷地區(qū)少部分城市也在規(guī)劃中，有的已在實施，具有城市或區(qū)域熱 源時應優(yōu)先采用。我國工業(yè)余熱的資源也存在潛力，應充分利用。 （2）中華人民共和國節(jié)約能源法明確提出：“推廣熱電聯(lián)產(chǎn)，集中 供熱，提高熱電機組的利用率，發(fā)展熱能梯級利用技術，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術和 熱、電、煤氣三聯(lián)供技術，提高熱電綜合利用率”。大型熱電冷聯(lián)產(chǎn)是利用熱電 系統(tǒng)發(fā)展供熱、供電和供冷為一體的能源綜合利用系統(tǒng)。冬季用熱電廠的熱源供 熱， 夏季采用溴化鋰吸收式制冷機供冷， 使熱電廠冬夏負荷平衡， 高效經(jīng)濟運行。 （3） 原國家計委、原國家經(jīng)貿委、建設部、國家環(huán)?？偩致?lián)合發(fā)布的 關于發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)定(計基礎20001268 號文)中指出：“以小型燃氣 發(fā)電機組和余熱鍋爐等設備組成的小型熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)， 適用于廠礦企業(yè)、 寫字樓、 賓館、商場、醫(yī)院、銀行、學校等分散的公用建筑。它具有效率高、占地小、保 護環(huán)境、減少供電線路損和應急突發(fā)事件等綜合功能，在有條件的地區(qū)應逐步推 廣”。分布式熱電冷聯(lián)供系統(tǒng)以天然氣為燃料，為建筑或區(qū)域提供電力、供冷、 供熱(包括供熱水)三種需求，實現(xiàn)天然氣能源的梯級利用，能源利用效率可達到 80以上，大大減少 SO2、固體廢棄物、溫室氣體、NOx和 TSP 的排放，減少占地 面積和耗水量，還可應對突發(fā)事件確保安全供電，在國際上已經(jīng)得到廣泛應用。 我國已有少量項目應用了分布式熱電冷聯(lián)供技術，取得較好的社會和經(jīng)濟效益。 目前國家正在制定的國家十一五規(guī)劃、國家中長期能源規(guī)劃、國家中 長期科技規(guī)劃，都把分布式燃氣熱電冷聯(lián)供作為發(fā)展的重點。 大量電力驅動空調的使用是導致高峰期電力超負荷的主要原因之一。同 時由于空調負荷分布極不均衡、全年工作時間短、平均負荷率低，如果為滿足高 峰期電力需求大規(guī)模建設電廠，將會導致發(fā)輸配電設備的利用率低、電網(wǎng)的技術 和經(jīng)濟指標差、供電的成本提高。隨著國家西氣東輸?shù)忍烊粴夤こ痰慕ㄔO，夏季 天然氣出現(xiàn)大量富余，北京冬季供氣高峰和夏季低谷的供氣量相差 78 倍。為 平衡負荷，不得不投巨資建設調峰儲氣庫，天然氣輸配管網(wǎng)和設施也必須按最大 供應能力建設，在夏季供氣低谷時，造成管網(wǎng)資源的閑置和浪費?？梢娙細馀c電 力都存在峰谷差的難題。但是燃氣峰谷與電力峰谷有極大的互補性。發(fā)展燃氣空 調和樓宇冷熱電三聯(lián)供可降低電網(wǎng)夏季高峰負荷，填補夏季燃氣的低谷，同時降 17 低電力和燃氣的峰谷差，平衡能源利用負荷，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置，是科學合理 地利用能源的雙贏措施。 在應用分布式熱電冷聯(lián)供技術時，必須進行科學論證，從負荷預測、技術、 經(jīng)濟、環(huán)保等多方面對方案做可行性分析。 （4） 當具有電、城市供熱、天然氣，城市煤氣等能源中兩種以上能源 時，可采用幾種能源合理搭配作為空調冷熱源。如“電+氣”、“電+蒸汽”等， 實際上很多工程都通過技術經(jīng)濟比較后采用了這種復合能源方式， 投資和運行費 用都降低，取得了較好的經(jīng)濟效益。城市的能源結構若是幾種共存，空調也可適 應城市的多元化能源結構，用能源的峰谷季節(jié)差價進行設備選型，提高能源的一 次能效，使用戶得到實惠。 （5） 地源熱泵是一種以低位熱能作能源的中小型熱泵機組，具有可利用地 下水、 地表水或工業(yè)廢水作為熱源供暖和供冷，采暖運行時的性能系數(shù)COP一般 大于 4，優(yōu)于空氣源熱泵，并能確保采暖質量。水源熱泵需要穩(wěn)定的水量，合適 的水溫和水質，在取水這一關鍵問題上還存在一些技術難點，目前也沒有合適的 規(guī)范、標準可參照，在設計上應特別注意。采用地下水時，必須確保有回灌措施 和確保水源不被污染，并應符合當?shù)氐挠嘘P保護水資源的規(guī)定。 第三章第三章 不同冷熱源方案的性能對比不同冷熱源方案的性能對比 冷熱源是空調系統(tǒng)的關鍵設備， 冷熱源的形式直接決定了建筑空調系統(tǒng)的能 耗特點及對外部環(huán)境的影響情況， 本章針對性的提出了幾種代表性冷熱源方案并 對其進行技術性評價。 本文列舉了重慶市醫(yī)院類建筑常用的冷熱源方案：風冷熱泵型中央空調系 統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)（包括地源熱泵和水源熱泵）、直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組、 電動單螺桿冷水機組+電熱水鍋爐、冰蓄冷空調系統(tǒng)，具體性能特點如下： 1、風冷熱泵型系統(tǒng)風冷熱泵型系統(tǒng) 風冷熱泵型中央空調是以室外空氣為“熱源”，通過機械做功，輸出熱量， 解決中央空調的冷熱水供應，調節(jié)室內空氣溫度。所謂“熱泵”，凡是可以在低 18 溫環(huán)境下吸收熱量，并將其位能提高后，向高溫環(huán)境輸出熱量的裝置機械，都可 稱作“熱泵”。 其優(yōu)點是可省略冷卻塔冷卻， 水泵組成的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)， 節(jié)能、 節(jié)水還可降低總投資。 風冷熱泵空調： 風冷熱泵空調是處于制冷模式時，冷凝器通過風扇向空氣散放冷凝熱，蒸發(fā)器 向室內供冷凍水。當處于供熱模式時，位于室外的部分為蒸發(fā)器，它從室外空氣中 吸收熱量，室內的部分變?yōu)槔淠?，它向用戶提供熱?風冷熱泵型空調系統(tǒng)的應用條件為： （1）冬季室外空調計算溫度應在 -10以上，機組蒸發(fā)溫度 -8，連續(xù)運作 時間 110。（2）冬季空氣溫度較低，即每年累計除霜時間 500 1000， 每干空氣累計除霜量 7 20。對長江中下游地區(qū)此條件比較適宜。風 冷熱泵型中央空調系統(tǒng)的主機是風冷式冷 (熱 )水機組。 對一般使用面積在 1001202 房間，機組功率采用 3主機，以每增加 20302 遞增 0.75計算， 就可初步確定機組選用功率， 其制冷能力 10.8 19.5，熱能力達 11.5 21.3，。 風冷熱泵空調系統(tǒng)的設計關鍵是必須按最佳平衡點溫度 (即風冷熱泵的傳 熱量等于建筑物耗熱量的室外計算溫度值 )來選用熱泵。是否增設輔助熱源，要 視冬季室外溫度而定。如果室外溫度在平衡點以下，要添加輔助熱源。輔助熱源 一般采用電加熱器。 其制冷工況為環(huán)境溫度 35， 回水溫度 12， 出水溫度 7； 制熱工況為環(huán)境溫度 7，回水溫度 40，出水溫度 45。 其次，設計的關鍵是防霜和除霜?，F(xiàn)在常用的防霜辦法是增設輔助室外換熱 器； 常用的除霜方法是用電子膨脹閥來轉換工況用熱氣反沖。由于除霜必然引起 能耗加大和熱水溫度的波動，因此要合理安排除霜周期。 另外，設計時也必然考慮機組的安裝位置和噪聲控制。一般機組安裝位置要 進風通暢，風速控制在 3 4/,排風不受阻擋，尤其是出風口的上方不應有 阻擋物，否則會引起排風氣流短路，熱保護動作而停機。 2 2、 地源熱泵系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng) 地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源（也稱地能，包括地下水、土壤或地 表水等）的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能空調系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高 19 品位能源（如電能） ，實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉移。地能分別在冬季作為熱泵 供暖的熱源和夏季空調的冷源，即在冬季，把地能中的熱量取”出來，提高溫度 后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到地能中去。通常，地源 熱泵能耗 1kw 的能量， 用戶可以得到比普通中央空調多的熱量或冷量。 專家表示， 地源熱泵作為具有高新技術含量的節(jié)能系統(tǒng)，利用土壤的恒溫特性，具有節(jié)省能 耗、綠色環(huán)保、舒適程度高等特點，并且經(jīng)濟實用，非常適用于我國北方地區(qū)。 地源熱泵系統(tǒng)特點： （1） 利用可再生能源：屬可再生能源利用技術 地源熱泵從常溫土壤或地表水 （地下水）中吸熱或向其排熱，利用的是可再生的清 潔能源，可持續(xù)使用。 （2） 高效節(jié)能，運行費用低：屬經(jīng)濟有效的節(jié)能技術 地源熱泵的冷熱源溫度 一年四季相對穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空 氣溫度低，這種溫 度特性使得地源熱泵比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)運行效率要高 40%，因此要 節(jié)能和節(jié)省運 行費用 40%左右。另外，地能溫度較恒定的特性，使得熱泵機組運行 更可靠、 穩(wěn)定，也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。在制熱制冷時，輸入 1KW 的電量 可以 得到 4-5KW 以上的制冷制熱量。運行費用每年每平方米僅為 1826 元，比 常規(guī)中央空調系統(tǒng)低 40%左右。 （3）節(jié)水省地：1）以土壤(水)為冷熱源，向其放出熱量或吸收熱量，不消耗水 資源，不會對其造成污染。2）省去了鍋爐房及附屬煤場、儲油房、冷卻塔等設 施，機房面 積大大小于常規(guī)空調系統(tǒng)，節(jié)省建 筑空間，也有利于建筑的美觀. （4）環(huán)境效益顯著 該裝置的運行沒有任何污染，可以建造在居民區(qū)內，在供熱 時，沒有燃燒，沒有排 煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料廢物的場地，不會 產(chǎn)生城市熱島效應，對環(huán)境非 常友好，是理想的綠色環(huán)保產(chǎn)品。 （5） 運行安全穩(wěn)定，可靠性高：地源熱泵系統(tǒng)在運行中無燃燒設備，因此不可 能產(chǎn)生二 氧化碳、一氧化碳之類的廢氣，也不存在丙烷氣體，因而也不會有發(fā) 生爆炸的危險，使用安 全。燃油、燃氣鍋爐供暖，其燃燒產(chǎn)物對居住環(huán)境污染 極重，影響人們的生命健康。由于土 壤深處溫度非常恒定，主機吸熱或放熱不 受外界氣候影響，運行工況非常穩(wěn)定，優(yōu)于其它空 調設備。不存在空氣源熱泵 供熱不足，甚至不能制熱的問題。整個 系統(tǒng)的 維護 費 用 也 較 鍋爐制冷 20 機系統(tǒng)大大減少，保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。維修量極少，折舊費和維修費 也都大大地低于傳統(tǒng)空調。 （6）一機兩用，應用范圍廣地源熱泵系統(tǒng)可供暖、制冷，一套系統(tǒng)可以代替原 來的鍋爐加制冷機的兩套裝置或系 統(tǒng)。可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等 建筑，更適合于住宅的采暖、供冷。 （7）自動運行地源熱泵機組由于工況穩(wěn)定，所以可以設計簡單系統(tǒng)，部件較少， 機組運行簡單可靠，維護費用低；自動控制程度高，可無人值守；此外，機組使 用壽命長，均在 20 年以上。 地源熱泵系統(tǒng)優(yōu)點： （1）環(huán)保：利用土壤溫度，不用地下水，沒有交叉污染。 （2）能效比高：普通風冷機器需要在零下十幾度的環(huán)境制熱，在零上三十五度 以上的 環(huán)境下制冷， 能效比相對比較低,室溫控制困難。 地源空調利用土壤溫度， 相對恒 溫,一年四季都是將十度到十五度之間的水進行轉換，能效比較高。 （3）節(jié)能：傳統(tǒng)空調冬季用鍋爐采暖，能效比僅為 1：1。地源空調能效比可達 1：5，省電 4/5。夏季也可省電 1/2。機器可分多級控制，根據(jù)溫度自動卸載， 運行節(jié)能。 （4）運行穩(wěn)定：機器在室內，無風吹雨淋，工作環(huán)境好。地下水溫也基本恒定， 無起伏波動。機器故障率低。 （5）可分戶計量。 （6）不用鍋爐和冷卻塔。 （7）地下?lián)Q熱系統(tǒng)不用后期維護，系統(tǒng)后期維護費用低。相對于水源熱泵的每 年需要對井維護來說,后期維護費用極低. 缺點：需要一定的面積埋管，且對埋 管技術要求較高。 3 3、水源熱泵水源熱泵系統(tǒng)系統(tǒng) 水源熱泵是以水為介質來提取能量實現(xiàn)制熱和制冷的一個或一組系統(tǒng)。 針對 水源熱泵機組，就是通過消耗少量高品位能量，將地表水中不可直接利用的低品 位熱量提取出來，變成可以直接利用的高品位能源的裝置。 水源熱泵是利用太 陽能和地熱能來制冷、供熱，應該說其屬熱泵中“地源熱泵”的一種。 經(jīng)過嚴格 測試及不同地區(qū)熱泵的應用實例測算，水源熱泵制熱的性能系數(shù)在 3.14.7 之 21 間，制冷的性能系數(shù)在 3.56.7 之間。 地球表面淺層水源（如深度在 1000 米以內的地下水、地表的河流、湖泊和 海洋）吸收了太陽進入地球的輻射能量，這些水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源 熱泵機組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉移到水源中，由于水源溫度 低，所以可以高效地帶走熱量，而冬季，則從水源中提取能量，由熱泵原理通過 空氣或水作為制冷劑提升溫度后送到建筑物中。 通常水源熱泵水泵消耗 1kW 的能 量，用戶可以得到 4kW 以上的熱量或冷量。 水源熱泵根據(jù)對水源的利用方式的不同，可以分為閉式系統(tǒng)和開式系統(tǒng)兩 種。 閉式系統(tǒng)是指在水側為一組閉式循環(huán)的換熱盤管，該組盤管一般水平或垂直 埋于湖水或海水中，通過與湖水或海水換熱來實現(xiàn)能量轉移（該組盤管直接埋于 土壤中的系統(tǒng)稱為土壤源熱泵，也是地源熱泵的一種）；開式系統(tǒng)是指從地下或 地表中抽水后經(jīng)過換熱器直接排放的系統(tǒng)。 水源熱泵無論是在制熱還是制冷過 程中均以水為熱源和冷卻介質，即用切換工質回路來實現(xiàn)制熱和制冷的運行。然 而， 更為方便的是由水回路中的三通閥來完成。雖然在水源熱泵系統(tǒng)圖中表示了 水源直接進入蒸發(fā)器（制冷時為冷凝器），在某些場合，為避免污染封閉的冷水 系統(tǒng)（通常是處理過的），需間接地用一個換熱器來供水；另一種方法是利用封 閉回路的冷凝器水系統(tǒng)。水作為熱泵制熱、制冷過程的介質，滿足以下兩個條 件即可利用:一是水的溫度在 730之間，二是水量要充足。 水源水可以是各種工業(yè)用廢水、生活用水、海水、江、河水等，甚至是各種 工業(yè)余熱。提取水中的熱（冷）量比較簡單易行的方式是打井，利用井泵提取地 下水作為循環(huán)介質。冬季時，以地下水為“熱源”，源源不斷的將 7以上的地 下水通過熱泵機組的蒸發(fā)器提出大約 4以上的熱量， 使其降至 3再注回地下， 水在地下滲流過程中又吸收地下熱量， 溫度又升至 7以上， 然后又被提升上來， 如此不斷循環(huán)，機組吸收的熱量再被機組的冷凝器釋放出來，用以加熱供暖的水 系統(tǒng)，使供水溫度可達 55以上，此溫度成為空調供暖（國家標準 45）和地 板熱供暖（國家標準 40）的最佳溫度；夏季時，利用地下水（水溫低于 14） 做冷卻水，而常規(guī)制冷設備是利用冷卻塔循環(huán)冷卻，水溫一般都在 3040, 夏季的地下水只有 1418，要比循環(huán)冷卻水溫度低于 1622，從而提高 了機組的工作效率，達到了節(jié)能、降耗的作用。過渡季節(jié)，應用中央空調可以考 22 慮將地下水抽取上來直接作為冷媒輸入系統(tǒng)，不需要機組開機運行，可以節(jié)省大 量的能源。 水源熱泵的特點: 地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器，收集了 47%的太陽輻射能 量， 比人類每年利用能量的 500 倍還多（地下的水體是通過土壤間接地接受太陽 輻射能量），而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng)，地表的土壤和水體自然地保 持能量接收和發(fā)散的相對的均衡。 這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或 地熱能成為可能。水源熱泵機組以水為載體，在冬季采集來自湖水、河水、地 下水及地熱尾水，甚至工業(yè)廢水、污水的低品位熱能，取得能量供給室內取暖； 在夏季把室內的熱量取出，釋放到水中，以達到夏季空調供冷的目的。由于水源 熱泵技術利用地表水作為空調機組的冷熱源，所以其具有以下優(yōu)點： (1）環(huán)保效益顯著水源熱泵是利用了地表水作為冷熱源，進行能量轉換 的供暖空調系統(tǒng)。 供熱時省去了燃煤、 燃氣、 然油等鍋爐房系統(tǒng)， 沒有燃燒過程， 避免了排煙、排污等污染；供冷時省去了冷卻水塔，避免了冷卻塔的噪音、霉菌 污染及水耗。所以說，水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術。 (2）高效水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為 1222，水體溫度比 環(huán)境空氣溫度高，所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高，能效比也提高。而夏季水體為 1835，水體溫度比環(huán)境空氣溫度低，所以制冷的冷凝溫度降低，使得冷卻效 果好于風冷