大型公建的特点:

大型公建:体量大,单体建筑面积≥2万m2,多采用中央空调;大型办公楼、宾馆、购物中心、机场、车站、娱乐中心等。

建筑特点:内部发热量大;无外墙的内区比例大。

能耗特点:采暖能耗低于一般建筑;耗电量远高于一般建筑;空调能耗占较大部分。

北京市大型公建的耗电量调查结果:

建筑类型 耗电指标
住宅

/m2/年

上海10~20度/m2/年

一般办公建筑 20~50度/m2/年
大型办公楼 >100度/m2/年
五星酒店 100~200度/m2/年
购物中心

 

200~300度/m2/年

 

大型公共建筑耗电量是住宅的10倍以上;尽管面积总量不大,但其电耗占建筑总电耗的20~25%。

北京市大型公共建筑的参考用电指标(单位:kWh/(m2.年)

  政府办公楼 甲级写字楼 酒店 商场
中央空调 30 40 50 80
照明 15 30 20 65
办公设备 20 20 5 10
电梯 5 5 10 15
饮水机及电开水器 5 / / /
生活热水循环泵 / / 10 /
全年总用电量(不包括特殊功能性房间的用电 75 95 95 160

空调系统能耗一般占建筑总能耗的40%~60%。

大型公建的能耗高的主要原因:

1.不合理的建筑设计产生的问题:

大面积的玻璃幕墙,带来大量的太阳得热量,也导致冷负荷过高;

不能开窗,不能自然通风,不良的室内空气质量,完全依赖空调,导致空调冷量过高;

大量的无外窗空间或不与室外连接的内区,照明,通风高能耗。

2.中央空调系统不合理地设计与运行产生的问题

⑴不合理的空调系统结构

水泵不合理的空调系统结构、风机用电量过大;

各空间风量平衡设计不当,导致局部新风量过大;

不能充分利用室外低温冷却,冷机运行时间过长;

冷源配置不合理,导致相当多的时间低效运行。

⑵中央空调系统运行管理问题:

不合理的运行制度或运行方式导致空调系统运行时间过长。

⑶技术方案本身有问题

⑷设计意图未能得到落实

⑸设备安装及系统调试不合格

⑹运行管理方法不科学

大型公建的节能潜力:

降低大型公共建筑能耗:

⑴新建大型公共建筑能耗为目前的40%

改善新建建筑的建筑设计,采用新的节能的机电系统;

改善管理;

⑵既有的大型公共建筑能耗降低30%

改进机电系统;改善管理。

中央空调系统的设计问题:

1.中央空调系统的设计要点:

分区问题;冷热源设计问题;水系统设计问题;风系统设计问题;气流组织问题;控制系统问题。

负荷特性差异较大的房间应该分别设置空调系统

例如:大中型建筑物选制冷机的容量与台数时,应大小搭配,按过渡季节最小负荷选一台小制冷机,这样可以满足小负荷时机组节能高效运行。

不同房间的运行时间和室内热扰差异较大时,需要分区考虑,否则会“众口难调”

例如:电视台,如演播室、中心设备机房、片库资料室的室内热扰不同,不分区容易出现一边冷、一边热的局面。

冷机选型偏大,长时间处于部分负荷工况运行:

 

冷热源设计问题——设备选型过大;

冷热源设计问题——冷机的旁通:

冷热源设计问题——冷却塔旁通:

水系统设计问题—冷却水泵选型过大:

冷却水泵选型偏大,为防止电机烧毁,只能关小阀门;

工况点严重偏离设计点,效率普遍为30%~50%。

只需17m的扬程,却选了51m扬程的泵。

水系统设计问题—冷却水泵选型过大:

需要扬程43m,选了70m的泵改成闭式系统后,需要扬程23m,仍然选了40m的泵

水系统设计问题—冷冻水泵扬程过大:

一般楼内用户侧阻力为5~20米左右;消除二次泵过大的扬程,降低二次泵出口阀门开度,仅为10%左右;二次泵的电耗大量浪费在阀门,作了无用功。

风系统设计问题:

变风量风道设计采用了定风量方式:

症状:近端房间风量过大,而远端房间风量不足,达不到设计要求。

原因:设计为变风量系统,但主送风道设计成长距离枝状渐缩风道,导致远近静压差太大。特别是近端需求风量小,远端需求风量多时,空气流速越到末端越高,静压更小。而近端VAV末端关到下限风量都偏大。

建议:采用环形风道或者不变径风道,利用复得的静压减少远近压差。

采用环形风道,使风道接近于静压箱的效果:


风系统设计问题—新风不足问题:

现象:某商场,有中央空调和采暖系统,冬季采暖系统不用,室内仍然过热。

设计说明书上写明过渡季和冬季过热时可以增加新风百分比或者走全新风,但把新风阀门开到最大也无法增加新风百分比

原因:

新风道尺寸和风机压头是按照最小新风量设计的,无法再增加新风量。

室内气流组织问题:

室内空间较大,上送上回送风时,冬季热风送不下来。

例:某银行,冬季上下温差达到16℃(13~29℃),风口距地面有4.2米的高度,风口面积过大,而且采用上送上回的送风方式,导致了热风上浮。

 

夏季造成头部吹风感:

例,某开放式空间办公楼:原设计采用条缝风口形成窗侧空气幕,结果造成窗前人员的吹风感。

 

系统控制设备问题:

存在的问题:硬件先进,缺乏软件,自控变手控;BAS系统只测不控,久而久之测量功能也丧失了;BAS系统误操作,不节能反而费能。

空调设计人员只注重单点设计:

没有提出详细的工艺要求,特别是工况转换以及如何进行阀的调节没有描述,比如,什么叫做过渡季?什么阀能够控什么参数?

中央空调系统的运行管理:

不合理的运行方式:

不能正确转换冷机运行状态,导致冷机长时间低效运行;

大多数时间输配系统实现“大流量,小温差”,造成输配系统耗电较大;

不适当的温湿度设定,“夏天太冷,冬天太热”,造成室内温度不均匀,舒适性较差;

不能按照需求启停,不能有效利用过渡季节。

某酒店建筑全年分项耗电量统计:

 

中央空调系统的设计要点与运行管理

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