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通风和空调节能设计要点

时间:2022-10-08 百科知识 版权反馈
【摘要】:本条文虽然是非强制性条文,但为城乡和住房建设部节能检查条款。本条文内容及室内热环境计算参数、照明功率密度值均与《居住建筑节能50%设计标准》条文6.0.1相同,不再赘述。设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆,且增加了燃气热水锅炉的热效率要求。《居住建筑节能65%设计标准》中另一强制性条文4.3.4条:自然通风的进风口在采暖空调季节应能关闭。

3.3 采暖、通风和空调节能设计要点

3.3.1 居住建筑采暖、通风和空调节能设计要点

(1)《居住建筑节能50%设计标准》(DBJ50—102—2010)设计要点

标准第6章对采暖、通风和空调节能设计作了详细要求,共包含了以下11个强制性条文:

①条文6.0.1 居住建筑采用集中采暖、集中空气调节系统和户式中央空调系统时,在施工图设计阶段,必须对每一个房间进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。

计算时应注意以下要点:

a.应按本标准第3.0.1条及3.0.2条确定室内计算参数。

条文3.0.1 冬季采暖室内热环境计算参数:

采暖空间室内设计参数取18℃;

换气次数取1.0次/h。

条文3.0.2 夏季空调室内设计参数:

空调空间室内热环境计算参数取26℃;

换气次数取1.0次/h。

b.围护结构K值与窗户遮阳系数应与《项目节能设计基本情况表》一致。

c.房间照明功率密度值应符合本标准第7章照明功率密度值的要求,如表3.13所示。

d.计算书应标明计算软件名称与版本;计算、校对、审核人员应签署完整。

②条文6.0.2 居住建筑采用集中采暖、空调系统时,应设计分室(户)温度控制及分户热(冷)量计量设施。

③条文6.0.4 除了符合下列情况之一外,不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源:

a.整套住房夏季不用空调,冬季只需局部位置进行短期采暖的居住建筑。

b.临时性采暖、短暂性采暖、各户采暖同时性小的居住建筑。

表3.13 照明功率密度值

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c.电力充足、供电政策支持地区的居住建筑。

④条文6.0.6 居住建筑当采用电机驱动压缩机的蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备时,在额定制冷工况和规定条件下,其性能系数(COP)不应低于表6.0.6的规定(表6.0.6略)。

⑤条文6.0.7 居住建筑当采用名义制冷量大于7100W、采用电机驱动压缩机的单元式空气调节机、风管送风式和屋顶式空气调节机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备时,在名义制冷工况和规定条件下,其能效比(EER)不应低于表6.0.7的规定(表6.0.7略)。

⑥条文6.0.8 居住建筑当采用蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组及直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备时,应选用能量调节装置灵敏、可靠的机型,其在名义工况下的性能参数应符合表6.0.8的规定(表6.0.8略)。

⑦条文6.0.9 居住建筑当采用房间空调器(热泵型)作为房间空气调节系统的冷热源设备时,其能效比(EER)不应低于表6.0.9的规定(表6.0.9略)。

⑧条文6.0.10 居住建筑当采用转速可控型房间空气调节器作为房间空气调节系统的冷热源设备时,其制冷季节能源消耗效率(SEER)不应低于表6.0.10的规定(表6.0.10略)。

⑨条文6.0.11 居住建筑当采用多联式空调(热泵)机组作为房间空气调节系统的冷热源设备时,在名义工况和规定条件下,其制冷综合性能系数(IPLV(C)),不应低于表6.0.11的规定(表6.0.11略)。

⑩条文6.0.12 居住建筑当采用燃气采暖器进行采暖、空调时,燃气取暖器的热效率应不小于表6.0.12的规定值(表6.0.12略)。

⑪条文6.0.13 采用户式中央空调(冷热水系统)时,对户式中央空调器所配置的水泵应在设备表中标明经详细计算的机外扬程数值。

本条文虽然是非强制性条文,但为城乡和住房建设部节能检查条款。设计时应该提出户式中央空调配套水泵所需的机外扬程,以要求供货厂家提供合理的水泵配套。

(2)《居住建筑节能65%设计标准》(DBJ50—071—2010)设计要点

标准第6章对采暖、通风和空调节能设计作了详细要求,共包含了13个强制性条文:

①条文6.1.1 居住建筑采用集中采暖、集中空气调节系统和户式中央空调系统时,在施工图设计阶段,必须对每一个房间进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。

本条文内容及室内热环境计算参数、照明功率密度值均与《居住建筑节能50%设计标准》条文6.0.1相同,不再赘述。

②条文6.1.2内容与《居住建筑节能50%设计标准》条文6.0.2相同,不再赘述。

③条文6.1.4内容与《居住建筑节能50%设计标准》条文6.0.4相同,不再赘述。

④条文6.4.1 采用户式中央空调(冷热水系统)时,对户式中央空调器所配置的水泵应在设备表中标明经详细计算的机外扬程数值。

本条文虽然是非强制性条文,但为住建部节能检查条款。设计时应该提出户式中央空调配套水泵所需的机外扬程,以要求供货厂家提供合理的水泵配套。

⑤条文6.5.2 居住建筑当采用电机驱动压缩机的蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备时,在额定制冷工况和规定条件下,其性能系数(COP)不应低于表6.5.2的规定(表6.5.2略)。

设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆。

⑥条文6.5.3 居住建筑当采用名义制冷量大于7100W、采用电机驱动压缩机的单元式空气调节机、风管送风式和屋顶式空气调节机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备式,在名义制冷工况和规定条件下,其能效比(EER)不应低于表6.5.3的规定(表6.5.3略)。

设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆。

⑦条文6.5.4 居住建筑当采用水源热泵机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备时,在名义制冷工况和规定条件下,其制冷能效比(EER)和制热性能系数(COP)不应低于表6.5.4的规定(表6.5.4略)。

⑧条文6.5.5 居住建筑当采用蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组及直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组作为集中式空气调节系统的冷热源设备时,应选用能量调节装置灵敏、可靠的机型,其在名义工况下的性能参数应符合表6.5.5的规定(表6.5.5略)。

设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆。

⑨条文6.5.6 居住建筑当采用房间空调器(热泵型)作为房间空气调节系统的冷热源设备时,其能效比不应低于表6.5.6的规定(表6.5.6略)。

设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆。

⑩条文6.5.7 居住建筑当采用转速可控型房间空气调节器作为房间空气调节系统的冷热源设备时,其制冷季节能源消耗效率(SEER)不应低于表6.5.7的规定(表6.5.7略)。

设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆。

⑪条文6.5.8 居住建筑当采用多联式空调(热泵)机组作为房间空气调节系统的冷热源设备时,在名义工况和规定条件下,其制冷综合性能系数(IPLV(C)),不应低于表6.5.8的规定(表6.5.8略)。

本条文《居住建筑节能65%设计标准》的要求与《居住建筑节能50%设计标准》相同。

⑫条文6.5.9 居住建筑当采用燃气采暖器进行采暖、空调时,燃气取暖器的热效率应不小于表6.5.9的规定值(表6.5.9略)。

设计时应注意《居住建筑节能65%设计标准》的要求高于《居住建筑节能50%设计标准》,不能混淆,且增加了燃气热水锅炉的热效率要求。

⑬第4.3.5条,详见第3.1.3节。设计时采用自然通风装置或机械通风系统都可满足要求。

一般来说,机械通风方式换气效果优于自然通风方式,特别是对面积较大的房间。但一次投资较高,自然通风装置工程造价通常为10~20元/m2;机械通风方式工程造价为40元/m2以上。风机运行会产生噪音和能耗,安装风管会降低房间的层高。因此,选择时应综合考虑各种因素。

自然通风器及机械通风系统设计要点详见3.3.2、3.3.3节。

全国其他城市也正在开展对自然通风器及机械通风系统的研究。据了解,吉林省地方标准图《住宅机械新风系统安装选用图集》已经出版、国家标准图《窗式动力通风器》(计划编号20081964—T—607)、国家相关技术标准《建筑通风效果测试与评价标准》等已列入编制计划或正在编制过程中。国家技术标准《家用和类似用途交流换气扇能效限定值及能效等级》即将颁布。

《居住建筑节能65%设计标准》中另一强制性条文4.3.4条:自然通风的进风口在采暖空调季节应能关闭。其中的进风口是指房间的外窗,在过渡季节应开窗通风,在空调采暖季节应关闭。从字面上看容易与本条文中的“卫生通风口”混淆,设计时应注意。

3.3.2 自然通风器设计要点

1)怎样理解条文中的卫生通风口净面积

图3.11为热压通风口(卫生通风口)位置示意图

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图3.11 热压通风口位置示意图

夏季,由上部风口进风,下部风口排风,冬季相反。

自然条件下所产生的热压值计算公式:

夏季空调时段

HT=gH(ρin-ρout

冬季空调时段

HT=gH(ρout-ρin

式中 HT——热压,Pa;

 ρin——室内空气密度,kg/m3

 ρout——室外空气密度,kg/m3

 H——上下通风口的垂直距离,m;

 g——重力加速度。

为了和行业技术标准《建筑用门窗通风器》JG/T233—2008吻合,重庆市地方标准设计图《建筑通风器(自然通风器)》DJBT—054中将卫生通风口统称为自然通风器,并将自然通风器定义为:

在建筑外窗或外墙的上部和下部各设一个通风口,组成一组建筑自然通风器。当房间的采暖空调设施开启,门、窗关闭时,利用热压原理满足房间1次/h换气次数的卫生要求。

由此可见,单个风口的净面积应为:Smin≥0.0016s,且上、下两个风口的净面积应相等,两个风口的净面积相加应为2×0.0016s。

2)自然通风器产品标准、产品类型、选型及安装

(1)自然通风器产品标准

现有产品中,窗式自然通风器一般采用铝合金型材制作,墙式通风器一般采用塑料型材制作。通风器应能方便地启闭、清洁,并易于与门窗、幕墙或墙体安装连接。设计时所选用的形式及颜色应与建筑外立面及室内装饰要求相协调。

《建筑门窗通风器》JG/T233—2008对通风器材质的强度、阻燃性能、产品的外观、操作性能、保温性能、关闭状态下的气密性、水密性、抗风压性、开启及关闭状态下的隔声功能等都作了明确要求,设计时应选用满足标准的产品,墙式通风器也应参照此标准选用。

通风器的通风净面积及通风性能应有检测报告。通风器的检测报告应由权威检测机构出具。通风器的通风性能是指一定压差下(5Pa、2Pa)单位通风净面积的通风量。

(2)窗式通风器选型与安装

窗式通风器按外形主要分为两类:①室外侧无突出部件,推拉窗和固定窗都可用;②室外侧有突出部件,只能用于固定窗。按高度划分:高度9cm左右的通风器有效通风面积约为15000mm2/m;高度14cm左右的通风器有效通风面积为25000~30000mm2/m。当房间面积大,外窗长度小时,可选用高度14cm左右的通风器。

窗式通风器可参照《建筑通风器(自然通风器)》DJBT—054选型。由于通风器必须与外窗紧密结合,窗式通风器订货的长度应由外窗生产厂家核定。

窗式风口要镶嵌在外窗的玻璃上,通风器与外窗必须结合紧密,安装完成后与外窗形成一个整体,通风器在关闭状态下的气密性、水密性、抗风压性、隔声性能应与外窗相同。一般来说,在外窗的招标中应包含窗式通风器,从价格到安装质量应由外窗生产厂家总负责。这样可防止通风器安装质量的责任推诿,最终无人负责的漏洞,也可避免后期单独购买窗式通风器出现价高质量差的局面。

应特别注意窗式通风器与玻璃的连接是否紧密,防止由于通风器的安装产生安全隐患。

窗式通风器也可以和墙式通风器组成一组自然通风器。一般来说,墙式通风器为上部通风口,窗式通风器为下部通风口,这样不影响家具的摆放。

(3)墙式通风器选型与安装

目前,墙式通风器只有一种类型(见图3.12)。布置墙式通风器时应注意不影响房间的使用和结构安全。

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图3.12 墙式通风器实例图

墙式通风器分室外防雨风罩、穿墙管及室内风口3部分,其产品规格如表3.14所示。应在外墙施工时预埋穿墙管部分。

表3.14 墙式通风器产品规格表

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注:R1:室内面板截面最大直径;

R2:预埋部件截面直径;

L:预埋部件长度。        

(4)常规户型自然通风器布置

常规户型自然通风器布置原则及布置图详见《建筑通风器(自然通风器)》DJBT—054 P06~P16)。

(5)特殊户型自然通风器布置

①两层空间相通的小户型跃层:布置原则——按照热压原理,两个风口之间的高差越大热压也越大;按气流组织原则,两个风口分别安装在不同的外墙面上,房间的换气效果会越好。

②房间没有外窗和外墙(如内书房、餐厅等功能房间):这类房间一般是过厅的形式,经常和卧室等其他房间的多个门相连,或者和楼梯间相连,空间并不封闭,和套内的其他房间有空气流动,人的停留时间一般不是很长,因此,可不设自然通风器。

③房间只有外窗可以安装自然通风器,但外窗长度较短的情况:通风器有15000mm2/m和30000mm2/m两种。可以选用单位长度通风面积较大的通风器T2-U、T2-D配套使用,详见标准图P11。

④面积大于5m2的储藏间是否按空调采暖房间设置自然通风器:应该设通风器。如果房间用于储藏,可能不设空调,在关闭门窗的情况下可以起通风作用;如果房间改做卧室,设有空调,可起到通风换气作用。

⑤封闭阳台面积是否计入通风房间面积:如果房间另设有外窗进行通风,不应计入通风房间面积;如果房间没有其他外窗,只有靠阳台外窗通风换气,就应计入通风房间面积。

⑥中庭上空部分是否要单独设置通风器:没有必要,在上部设通风器不便于风口开关和清洁。在下部安装就能满足卫生要求,高大空间保证1~0.5次/h换气。

⑦地下室空调采暖房间如何设置:如果有外墙或外窗,可以和地上房间一样处理;如果没有外窗或外门,只有设计机械通风系统。

3.3.3 户式机械通风系统设计要点

1)机械通风系统的几种形式

①自然进风,机械排风单向流系统(需在每个通风房间外窗或外墙上设进风口,对建筑外立面影响较大,但室内风管较少);

②机械进风,机械排风双向流系统(每套房间只需设系统总进风口和排风口各一个,对建筑外立面影响较小,但室内风管较多);

③机械送风,自然排风单向流系统(每套房间只设系统总进风口一个,对建筑外立面影响较小);

④带动力的窗、墙式通风器系统(需在每个通风房间外窗或外墙上设进风口,对建筑外立面影响较大,但室内无风管)。

《建筑通风器(户式机械通风)》DJBT—055采用的是自然进风,机械排风单向流系统。

2)自然进风,机械排风单向流系统构成及设计原则

(1)系统构成

由设在外窗或外墙上的房间进风口、房间排风口、通风管道、排风风机箱和设在卫生间外墙上的系统排风口组成(房间面积小的时候,可不设房间排风口和通风管道)。

排风机控制方式有两种:手动控制——两挡风量调节;自动控制——根据室内空气品质对风量进行无级调节。

排风风机箱进风有单孔接口和多孔接口两种形式,设计时可根据户型选择便于布置风管的形式。

(2)气流组织

室外清洁空气由安装在各通风房间外窗或外墙上的风口进入室内,通过房间排风口及通风管道,最后经设在卫生间排风风机箱排出室外(房间面积小时,可不设房间排风口和通风管道,空气通过门窗缝隙渗漏,最终由设在卫生间的排风风机箱排出)。

(3)系统总风量

系统总风量(m3/h)=每户通风面积(m2)×房间净高×1(次/h)

每户通风面积是指:一套户型内卧室、起居室(厅)等所有设置采暖空调房间的总面积(但不含卫生间面积)。

排风机无论采取哪种控制方式,都应保证在采暖空调季节风机最低风量不小于1次/h换气。

由于系统在卫生间的排风量较小,当卫生间使用后产生大量的潮湿或污浊空气须迅速排出,因此不能代替卫生间通风器。

3)机械进风,机械排风双向流系统构成及设计原则

(1)系统构成

送风系统:由设在卫生间外墙上的系统进风口、送排风机箱、送风管道和各通风房间内墙上送风口组成。

排风系统类型一:由各通风房间排风口、排风管道、送排风机箱和设在卫生间外墙上的系统排风口组成(由于系统的送、排风口都设在卫生间的外墙上,设计时应尽可能增大这两个风口之间的间距)。

排风系统类型二:由各通风房间排风口(排风通过房间内门与地面的缝隙渗漏)、送排风机箱和设在卫生间外墙上的系统排风口组成(采用这种系统要特别注意:房间送风口应尽可能远离房间内门,避免送、排风气流短路;系统运行时卫生间门应关闭,才能保证各通风房间的排风进入卫生间,最后经送排风机箱排出)。

送、排风机均采用两挡风量调节手动控制方式。送、排风机组合在一个箱体内,可根据需要在箱体内设置全热交换器。

采用第二种类型的排风系统时,由于不设置排风管,送、排风机可单独设置,如:送风机设在储藏室,排风机设在卫生间,这样可以使系统进风口和排风口保持更远的距离。如果风量合适,排风机可以和卫生间换气扇合用。

(2)气流组织

室外清洁空气经系统进风口取风,由送风机、送风管道送入各通风房间,经各房间排风口进入排风管道(或经门缝隙渗漏),最后由设在卫生间的排风机排出室外。

(3)系统总风量

系统总风量(m3/h)=每户通风面积(m2)×房间净高×1(次/h)

4)机械送风,自然排风单向流系统构成及设计原则

(1)系统构成

由外墙上的系统进风口、送风机箱、送风管道和各通风房间内墙上送风口组成。

送风机箱可设在储藏室、厨房、过厅及内走道等地方,应尽量使送风管道不影响卧室、书房及客厅的净高。

(2)气流组织

室外清洁空气经系统进风口取风,由送风机、送风管道送入各通风房间,经门窗缝隙排出室外。

(3)系统总风量

系统总风量(m3/h)=每户通风面积(m2)×房间净高×1(次/h)

5)带动力的窗、墙式通风器系统

这种系统是机械通风系统中最简单的一种形式。将风量为100~150m3/h,功率为5~15W的微型风机组合到窗式或墙式风口中,对各通风房间进行机械送风,空气经门窗缝隙排出。具有系统简单,无风管,耗电小的优点。选择和安装窗式动力通风器时应特别注意避免风机运行振动带来的问题。《动力通风器》国家技术标准已列入编制计划中。

6)确定送、排风机的能效限值及噪声限值

送、排风机箱是系统的核心,选择符合标准的风机才能确保室内通风换气效果,而且使居室内不受风机运行噪声的干扰(特别是夜间运行时)。

风机的噪声限值应按照国家已颁布的技术标准《家用和类似用途电器噪音限值》GB19606—2004确定。

风机的能效比是另一重要性能参数。机械通风系统不但适用于房间空调采暖季节的通风换气,还可用于嘈杂地区不能开启外窗房间的平时通风。风机运行的时间会很长,应具有较高的能效比。

国家技术标准《家用和类似用途交流换气扇能效限定值及能源效率等级》即将颁布。该标准适用范围是:额定输入功率不大于500W,叶轮直径不大于500mm,由交流电动机驱动的换气扇。

根据上述国家技术标准,在《建筑通风器(户式机械通风系统)》DJBT—055表2.1“排风风机箱选型表”中,按房间通风面积的大小,选用了5种不同风量的排风机,排风机风量200~460m3/h,机外余压60~90Pa,对应的风机功率30~70W,噪声40~45dB(A)。

7)自然进风、机械排风系统外墙上的房间进风口形式及选用

房间进风口的净面积应按1~1.5m/s进风风速进行计算。

可根据建筑对外立面的要求,选择颜色,确定房间进风口的形式。

可用于自然进风、机械排风系统房间进风口的有以下几种:

①在3.3.2节介绍的窗式自然通风器和墙式自然通风器,可作为房间进风口。风口面积应按进风风速1~1.5m/s进行核算。墙式自然通风器一般可安装在距地1.5~1.8m的位置。

②《建筑通风器(户式机械通风系统)》DJBT—055P16中,窗式进风器M1。这种进风口镶嵌在外窗窗框与窗户过梁之间,利用窗框与过梁之间的间隙安装。风口分为:室外防雨外气口、室内外连接套筒和室内进风口3个部分。不需在外墙上开孔,也不需占用外窗的面积,但由于窗框与过梁之间缝隙较小,一般只有1.5cm,使室内外连接套筒的断面高度受到限制,选用时应注意核实风口最窄处(连接套筒)的净面积,使选用的风口长度满足进风量要求。风口采用塑料型材制作。

8)机械通风系统外墙上的总进、排风口形式

目前,机械通风系统外墙上的总进、排风口普遍采用圆形风口。其外形与墙式自然通风器相似,由室外防雨风罩、穿墙管及室内风口3部分组成。风口的净面积应按3~4m/s风速进行计算。应在外墙施工时预埋穿墙管部分。

9)风管的安装

风管安装应和建筑结构专业配合。卫生间顶板标高一般比其他房间顶板标高低400mm,因此,排风管的顶标高一般低于梁底,可以不穿梁。这样会大大减少暖通和结构专业设计的繁杂程度,并保证房屋结构的安全。

10)日本住宅新风换气情况简介

2003年7月日本建筑基本法修订:全国强制推行住宅全年24小时换气,换气次数0.5次/h。

2008年5月日本能源节约法修订,推广节能型换气设备(直流马达风机,设全热交换器)。

由于日本经济发达,在推行住宅新风换气的时候,所有住宅全部设有机械通风换气系统,由开发商进行室内装修时一起安装完成,再出售给用户。

日本住宅的外窗和外门气密性很好,习惯上一年四季不开窗自然通风,而全年依靠机械通风进行换气。卧室、书房及客厅的外墙上均设墙式风口自然进风。建筑面积在60~80m2的户型一般不设排风管,而是通过每个房间的门缝渗漏出去,由设在卫生间的集中排风口及排风机箱排出大气。日本厨房一般为开敞式(烹饪时一般不用煎、炸等方法),直接设在客(饭)厅内,同时也设有排油烟机,烹饪时开启排风。客厅通常设两个墙式通风口,以同时满足油烟机和机械通风所需的补风量。

3.3.4 公共建筑采暖、通风和空调节能设计要点

国家标准及重庆市地方标准《公共建筑节能设计标准》第5章对采暖、通风和空调节能设计作了详细要求(国家标准共包含了6个强制性条文)。本节设计要点中,(1)~(6)点为设计中必须遵守的强制性条文;(7)~(12)点为2009、2010年住建部节能检查条款;(13)~(17)点为推荐节能技术。

(1)国家标准条文5.1.1条(地方标准条文5.1.5条):在施工图设计阶段,必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。

计算要点:

①应按地方标准确定室内计算参数。室内设计参数依据国家标准的要求,结合重庆地区情况确定。

②围护结构K值与窗户遮阳系数应与《项目节能设计基本情况表》一致。

③房间照明功率密度值应符合《建筑照明设计标准》GB50034对照明功率密度值的规定(在本书第3.4.2节也可查到)。

当设计没有确切资料时,房间人员密度应符合国家标准附录表B.0.6-1(地方标准附录表B.6.1-1、B.6.2-1、B.6.3-1取值与该表相同)。

当设计没有确切资料时,房间电气设备功率应符合国家标准附录B.0.7-1(地方标准附录表B.7.1-1、B.7.2-1、B.7.3-1取值与该表相同)。

④计算书应标明计算软件名称与版本;计算、校对、审核人员应签署完整。

(2)国家标准条文5.4.2(地方标准条文5.4.2):除了符合下列情况之一外,不得采用电热锅炉、电热水器作为直接采暖和空气调节系统的热源:

①电力充足、供电政策支持和电价优惠地区的建筑。

②以供冷为主,采暖负荷较小且无法利用热泵提供热源的建筑,且用煤、油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑。

③无集中供热与燃气源,用煤、油等燃料受到环保或消防严格限值的建筑。

④夜间可利用低谷电进行蓄热、且蓄热式电锅炉不在日间用电高峰和平段时间启用的建筑。

⑤利用可再生能源发电地区的建筑。

⑥内、外区合一的变风量系统中需要对局部外区进行加热的建筑。

(3)国家标准条文5.4.3(地方标准条文5.4.3)锅炉的额定热效率,应符合表3.15的规定。

表3.15 锅炉额定热效率

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设计要点:设计文件中的设备表应依据本条文,注明所选用锅炉的热效率。

(4)国家标准条文5.4.5(地方标准条文5.4.5)电机驱动压缩机的蒸汽压缩循环冷水(热泵)机组,在额定制冷工况和规定条件下,性能系数(COP)不应低于表5.4.5的规定(表5.4.5略)。

表中要求与《居住建筑节能50%设计标准》相同。

(5)国家标准条文5.4.8(地方标准条文5.4.9)名义制冷量大于7100W、采用电机驱动压缩机的单元式空气调节机、风管送风式和屋顶式空气调节机组时,在名义制冷工况和规定条件下,其能效比(EER)不应低于表5.4.8的规定(表5.4.8略)。

表中要求与《居住建筑节能50%设计标准》相同。

(6)国家标准条文5.4.9(地方标准条文5.4.10)蒸汽、热水型溴化锂吸收式冷水机组及直燃型溴化锂吸收式冷(温)水机组应选用能量调节装置灵敏,可靠的机型,在名义工况下的性能参数应符合表5.4.9的规定(表5.4.9略)。

表中要求与《居住建筑节能50%设计标准》相同。

(7)国家标准条文5.3.6(地方标准条文5.3.6)设计定风量全空气调节系统时,宜采取实现全新风运行或可调新风比运行的措施,同时应设计相应的排风系统。新风量的控制与工况的转换,宜采用新风和回风的焓值控制方法。

设计要点:空调机组的新风管、新风口大小应能满足系统全新风运行要求,新、回风总管上应分别设置多叶风量调节阀,便于季节转换时进行新、回风比调节。

(8)国家标准条文5.3.14(地方标准条文5.3.16)建筑物内设有集中排风系统且符合下列条件之一,宜设置排风热回收装置。排风热回收装置(全热和显热)的额定热回收效率不应低于60%。

①送风量不小于3000m3/h的直流式空气调节系统,且新风与排风的温度差大于或等于8℃。

②设计新风量不小于4000m3/h的空气调节系统,且新风与排风的温度差大于或等于8℃。

③设有独立新风和排风的系统。

该条文的节能意义:空调区域(或房间)排风中所含有的能量十分可观,加以回收利用可以取得很好的节能效益和环境效益。

当工程情况满足上述条件且热回收的能效比高于该空调系统的能效比时,应设置排风热回收装置。不能单从节约一次投资的角度来考虑问题。

(9)地方标准条文5.3.29(国家标准条文5.3.26)空气调节风系统的作用半径不宜过大。风机的单位风量耗功率(Ws)应按下式计算,并不应大于表3.16中的规定。

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式中 Ws——单位风量耗功率,W/(m3/h);

 P——风机全压值,Pa;

 ηt——包含风机、电机及传动效率在内的总效率,%。

表3.16 风机的单位风量耗功率限值[W/(m3/h)]

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设计要点:空调风系统、机械通风系统应进行系统总阻力计算。为了确保单位风量耗功率满足设计值,设计人员应在图纸的设备表上注明空调机组采用的风机全压、空调机组机外余压与风机最低总效率。当系统较大,设计人员担心风管实际安装后系统总阻力与计算值有差距,建议多考虑一点风压富裕量,并配置风机变频调速器(详3.3.6节——风机单位耗功率限值计算要点)。

(10)地方标准条文5.3.30(国家标准条文5.3.27)应进行水力计算,确定合理的空调冷、热水循环泵的流量和扬程,并选择水泵的设计运行工作点处于高效区。

空气调节冷热水系统的输送能效比(ER)应按下式计算,且不应大于表3.17中的规定值。

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式中 H——水泵设计扬程,m;

 ΔT——供回水温差,℃;

 η——水泵在设计工作点的效率,%。

表3.17 空气调节冷热水系统的最大输送能效比(ER)

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设计要点:

①空调冷、热水系统水力计算是合理选择水泵扬程主要依据,如:某大型医院的外科大楼空调系统冷水泵扬程45m,阻力消耗不了,流量过大,导致电流过大,水泵电机被毁。

②设备表中应标明水泵工作点效率及系统的输送能效比(ER)(详3.3.5节——空调水系统输送能效比(ER)计算要点)。

③通过管网水力平衡计算,明确各并联环路之间的计算压力损失相对差额是否大于15%,以便进行管路调整或设置水力平衡装置。

(11)国家标准条文5.3.28(地方标准条文5.3.31)空气调节冷热水管的绝热厚度,应按现行国家标准《设备及管道保冷设计导则》GB/T15586的经济厚度和防表面结露厚度的方法计算,建筑物内空气调节冷热水管亦可按本标准附录C的规定选用。

设计要点:

①附录C中的管道绝热材料之一——柔性泡沫橡塑不适用于60℃以上介质温度。

②当选用柔性泡沫橡塑作为管道保温材料时,应在设备材料表中注明:该材料为难燃材料,烟密度等级小于50(详《高层建筑设计防火规范》GB50045—95(2005版)第8.5.7条、《建筑设计防火规范》GB50016—2006第10.3.16条)。

(12)国家标准条文5.3.29(地方标准条文5.3.32)空气调节风管绝热材料的最小热阻应符合相应的规定(见表3.18),或通过计算确定绝热材料的经济厚度。

表3.18 室内空气调节风管绝热层的最小热阻

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根据条文说明,离心玻璃棉是目前空调风管绝热最常用的材料。当风管内温度为15℃,离心玻璃棉密度为32~48kg/m3,按上表可以推算得离心玻璃棉计算经济厚度为28mm。当风管内温度为5℃,按上表可以推算得离心玻璃棉计算经济厚度为39mm。

设计应注意的是,有的设计人员选用柔性泡沫橡塑作为风管保温材料是不恰当的。按《高层建筑设计防火规范》第8.5.7条及《建筑设计防火规范》第10.3.16条,风管宜采用不燃材料进行保温。

(13)国家标准条文5.3.4,5.3.5(地方标准条文5.3.4,5.3.5)下列全空气空气调节系统宜采用变风量空气调节系统。

①同一个空气调节风系统中,各空调区的冷、热负荷差异和变化大,低负荷运行时间较长,且需要分别控制各空调区温度。

②建筑内区全年需送冷风。

设计变风量全空气空气调节系统时,应采用变频自动调节风机转速的方式,并应在设计文件中标明每个变风量末端装置的最小送风量。

该条文的节能意义:变风量空调系统具有控制灵活、节能等特点,它能根据空调区负荷的变化,自动改变送风量;随着系统送风量的减少,风机的输送能耗相应减少。

设计时应注意,设备表中应标明每个变风量末端装置必须的最小送风量。以确保给空调区输送的新风量满足卫生标准的要求。

(14)国家标准条文5.3.18.5(地方标准条文5.3.22.5)系统较小、各环路负荷特性或压力损失相差不大时,宜采用一次泵系统;在确保系统运行安全可靠且具有较大的节能潜力和经济性的前提下,一次泵宜采用变速调节方式。

设计时应注意:当采用一次泵变流量系统时,设备表中应标注冷水机组允许的最小流量,供控制系统设计时采用,以确保系统及设备运行的安全可靠。

(15)国家标准条文5.3.18.6(地方标准条文5.3.22.6)系统较大、阻力较高、各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时,应采用二次泵系统;二次泵宜根据流量需求的变化采用变频调速变流量调节方式。

根据条文说明,当系统较大、阻力较高(如:系统高差在100m左右)、各环路压力损失相差悬殊(相差50kPa)时,采用二次泵系统可做到“量体裁衣”,避免无谓的浪费。而且二次泵的设置不受制冷机最小流量的约束,可方便地采用变流量控制和各环路的自由起停控制,负荷侧的流量调节范围也可以更大;尤其当二次泵采用变频控制时,其节能效果更好。

(16)水源热泵技术:根据《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003第7.3.3条:水源热泵机组采用地下水、地表水时,应符合以下原则:

①机组所需水源的总水量应按冷(热)负荷、水源温度、机组和板式换热器性能综合确定。

②水源供水应充足稳定,满足所选机组供冷、供热时对水温和水质的要求,当水源的水质不能满足要求时,应采取相应的有效的过滤、沉淀、灭菌、阻垢和防腐等措施。

③采用集中设置的机组时,应根据水源水质条件确定水源直接进入机组换热器或另设板式换热器间接加热,采用分散小型单元式机组时,应设板式换热器间接换热。

第7.3.4条水源热泵机组采用地下水作水源时,应采用闭式系统;对地下水应采用可靠的回灌措施,回灌水不得对地下水资源造成污染

(17)冰蓄冷低温送风技术:根据《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003第7.5.1条:在执行峰谷电价差较大的地区,具有下列条件之一,且经综合技术经济比较合理时,宜采用蓄冷蓄热空气调节系统:

①建筑物的冷、热负荷具有显著的不均衡性,有条件利用闲置设备进行制冷、制热;

②逐时负荷的峰谷差悬殊,使用常规空气调节会导致装机容量过大,且经常处于部分负荷下运行;

③空气调节负荷高峰与电网高峰时段重合,且在电网低谷时段空气调节负荷较小;

④有避峰限电要求或必须设置应急冷源的场所。

第7.5.3条:冰蓄冷系统形式,应根据建筑物的负荷特点、规律和蓄冰装置的特性等确定。

第7.5.13条:蓄冰空气调节系统供水温度及回水温度,宜满足下列要求:

①选用一般内融冰系统时,空气调节供回水宜为7~12℃。

②需要大温差供水(5~15℃),宜选用串联式蓄冰系统。

③采用低温送风系统时,宜选用3~5℃的空气调节供水温度;仅局部有低温送风要求时,可将部分载冷剂直接送至空气调节表冷器。

④采用区域供冷时,供回水温度宜为3~13℃。

3.3.5 空调水系统输送能效比(ER)计算要点

国家标准《公共建筑节能设计标准》中第5.3.27条中规定了全国严寒地区,夏热冬冷(寒冷地区)、夏热冬暖地区两管制及四管制空调水系统最大输送能效比,重庆市地方标准《公共建筑节能设计标准》中第5.3.28条,根据重庆市的具体情况做了简化处理,采用了其中夏热冬冷(寒冷)地区两管制空调水系统最大输送能效比。

重庆地方标准《公共建筑节能设计标准》中第5.3.28条:

应进行水利计算,确定合理的空调冷、热循环泵的流量和扬程,并选择水泵的设计运行工作点处于高效区。

空气调节冷热水系统的输送能效比(ER)应按下式计算,且不应大于表3.19的规定值。

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式中 H——水泵设计扬程,m;

 ΔT——供回水温差,℃;

 η——水泵在设计工作点的效率,%。

表3.19 空气调节冷热水系统的最大输送能效比(ER)

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1)两管制空调冷水系统的最大输送能效比(ER)的确定

根据《公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材》,能效比按如下条件计算:

空调系统的冷水供回水管道总长度为:500m;

管道阻力=管道摩擦阻力+管道局部阻力

    =500×摩阻(1+0.3(局阻))

    =14000mm=14m        

供回水温差:5℃;

水泵效率:70%。

因此,空气调节冷水系统的输送能效比(ER)按下式计算:

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2)空调冷水系统总阻力计算时的常见问题

表3.20 两管制空调冷水系统的总阻力计算表

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对照表3.20,计算空调冷水系统总阻力时经常出现以下问题:

(1)错误认为

管道局部阻力=管道沿程摩擦阻力×50%,且其中包括了:过滤器局阻、机房阀门局阻、空调末端控制阀门局阻。

经计算发现,管路中的弯头、三通等管道附件的局部阻力之和一般为管道沿程阻力的30%~50%,并不包含阀门、过滤器等阻力。计算时这一部分阻力被忽略掉,导致水泵扬程小于实际的系统总阻力。

(2)过低估计水过滤器及水处理装置的阻力

按《建筑给水排水设计规范》GB50015—2009第3.6.14条:“水过滤器阻力为0.01MPa(1m水柱)”。在表3.20中,水过滤器的阻力取值为:3m,显然这个取值中还包括了水处理装置的阻力。因此,计算时应根据具体情况进行取值。

(3)忽略空调末端机组控制阀的阻力

表3.20中,空调末端机组及控制阀门的阻力为9m。其中末端机组的阻力按冷水流量计算一般为3~5m,而电子二通阀等阀门的阻力为3~5m。

3)两管制空调热水系统的输送能效比的确定

根据《公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材》能效比按如下条件计算(参见表3.21):

表3.21 空调两管制热水管道系统的最大输送能效比ER计算表

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空调系统的热水供回水管道长度为:500m;

热/冷水流量比:1/3;

热水管道阻力=(冷水管道阻力)×(1/3)2=14×(1/3)2≈2m;

热水供回水温差:15℃;

水泵效率:65%。

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4)热水系统阻力计算中的常见问题

设备及阀门等的局部阻力未按热水系统的流速进行计算。

从表3.22可以看出,各种设备的阻力随机组负荷的变化值很大。在多数情况下,重庆地区冬季空调热负荷约为夏季空调冷负荷的1/2,热水系统供回水温差一般为10℃,由此,热水流量大约是冷水流量的1/4。在两管制空调水系统中,夏季冷水流速为1.0~2m/s时,冬季热水流速为0.25~0.5m/s。如果仍按冷水流速计算设备阻力是非常不准确的。

表3.22 空调设备设备压力损失值

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注:以上数据由部分空调厂家样本提供。

两管制空调水系统管径选择应综合考虑冷、热水循环的水流速度,使热水流速不至于太低,给空调机组的控制带来困难。

5)关于两管制空调热水系统最大输送能效比的探讨

由于该条文编制时的条件确定为:系统总阻力:18m,供回水温差:15℃,水泵效率:65%,因此得到两管制空调热水系统最大输送能效比=0.00433。

在实际工程中,大多数热水系统总阻力超过18m,一般都在22m以上;根据空调器厂家样本的要求,热水供回水温差一般定为10℃,如果水泵效率取:65%,则热水系统ER=0.002342×22/(10×0.65)=0.0079>0.00433,不能满足标准要求,只能采用提高水泵的效率的方法来满足要求,按照公式:

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这个结果表明,当热水供回水温差小于10℃时,靠提高水泵效率不可能达到标准的要求,只有加大热水供回水温差才能解决。但是风机盘管等空调末端机组的热水供回水温差一般限定为10℃。

《全国民用建筑工程设计技术措施——暖通空调·动力》2009版表5.7.9中已将该数值改成了0.00618,根据上述情况,建议重庆地方标准《公共建筑节能设计标准》对此进行调整。

3.3.6 风机单位风量耗功率限值计算要点

国家标准《公共建筑节能设计标准》中第5.3.25条中规定了办公建筑和商业旅馆建筑两管制、四管制定风量及变风量空调系统的风机单位风量耗功率限值。重庆市地方标准《公共建筑节能设计标准》中第5.3.29条,根据重庆市的具体情况做了简化处理,采用了其中两管制定风量及变风量空调系统的风机单位风量耗功率限值。重庆地方标准《公共建筑节能设计标准》中第5.3.29条。

空气调节风系统的作用半径不宜过大。风机的单位风量耗功率(Ws)应按下式计算,并不应大于表3.23中的规定。

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式中 Ws——单位风量耗功率,W/(m3/h);

 P——风机全压值,Pa;

 ηt——包括风机、电机及传动效率在内的总效率,%。

表3.23 风机的单位风量耗功率限值[W/(m3/h)]

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1)两管制定风量系统风机的单位风量耗功率限值的确定

表3.24 各种空调风系统的最高全压标准值(Pa)

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注:①本表根据国家标准《公共建筑节能设计标准》第5.3.26条条文说明编制。

②办公建筑的风管长度按不超过90m考虑,商业建筑的风管长度按不超过120m考虑。

根据《公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材》,举例说明两管制定风量系统(初效过滤)最高全压值(参见表3.24)的计算过程:

空气过滤器阻力100Pa(根据国家标准《空气过滤器》GB/T14295—1993规定取值);

冷盘管风阻153Pa(根据《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019—2003,采用当迎面风速2.5m/s时,两管制六排管表冷器湿工况的阻力参数);

箱体内其他阻力50Pa(主要为空调箱体内的一些气流突变或改变流向等引起的阻力);

风管阻力260Pa(按风管长度90m计算,包括摩阻和局阻);

消声设备阻力150Pa(采用ZP100型消声器,送风二个,回风一个,每个阻力50Pa);

风口阻力(含出风口动压)30Pa。一般风口的全压损失在15~25Pa,适当放到30Pa进行计算。

富裕量37Pa,用以弥补风机压头选择时考虑不周之处。

以上各项之和为780Pa,即为办公建筑二管制(初效过滤)定风量系统的最高全压值。

空调系统使用的风机绝大多数为离心风机,其效率较高,采用皮带传动,计算公式中的取值为0.52。

因此,二管制定风量系统风机的单位风量耗功率限值=780/(3600×0.52)=0.42。

2)空调系统的风机单位风量耗功率计算实例

有的设计人员根据“风机单位风量耗功率”的字面意思,简单的用风机的功率和风量两个性能参数进行计算:Ws=风机额定耗功率/风机额定风量。其实这样得到的计算结果和条文中Ws的意义相差甚远,既不能衡量风系统的能耗是否符合要求,也不能衡量风机的能效等级。

例3.1 某办公建筑的二管制定风量空调系统,采用两台柜式空调器。计算这两个系统的风机单位风量耗功率是否满足标准要求。空调箱性能参数如下:

柜式空调箱一:风量=6000m3/h,机组出口静压=250Pa,风机功率=1.5kW;

四排管,采用高效离心多翼风机,三相异步电机;

柜式空调箱二:风量=6000m3/h,机组出口静压=350Pa,风机功率=2.5kW;

四排管,采用高效离心多翼风机,三相异步电机。

计算过程如下:

①风机总效率:

按《通风机能效限定制及能效等级》GB19761—2009表1,该型号风机最低效率为0.59;

根据《实用供热空调设计手册》第二版表12.2~表12.8“风机的传动效率”,采用联轴器联接,传动效率:0.98;

电机效率按80%考虑,风机总效率=0.59×0.98×0.8=0.46。

②计算系统一(柜式空调箱一)风机单位风量耗功率Ws1:

空调箱内阻力:初效尼龙过滤网100Pa+四排管91Pa+箱体内其他阻力50Pa=241Pa;

空调风系统总阻力(风机全压):空调箱内阻力241Pa+风机出口静压250Pa=491Pa;

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③计算系统二(柜式空调箱二)风机单位风量耗功率Ws2:

空调箱内阻力:初效尼龙过滤网100Pa+四排管91Pa+箱体内其他阻力50Pa=241Pa;

空调风系统总阻力(风机全压):空调箱内阻力241Pa+风机出口静压350Pa=591Pa;

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如果按字面意义来计算风机单位风量耗功率:

系统一(柜式空调箱一):风机耗功率/风机风量=1500/6000=0.25W/(m3/h);

系统二(柜式空调箱二):风机耗功率/风机风量=1500/6000=0.25W/(m3/h)。

从上面可以看出,当两台风机的全压值不同时,用这样的计算方式来比较风机的节能性能是没有意义的,其计算结果也是错误的。

例3.2 某大型商业建筑的二管制定风量空调系统,采用一台组合式空调器。计算系统的风机单位风量耗功率是否满足标准要求。空调器性能参数如下:

风量=40000m3/h,风机叶轮直径矱710,机组出口静压=250Pa,风机功率=1.5kW,初、中效过滤,高效离心风机,三相异步四级电机,六排管。

计算如下:

①风机总效率按52%考虑;

②按照厂家产品样本,空调箱内阻力=500Pa;风管部分计算总阻力=550Pa;

系统总阻力=500+550=1150Pa(已经超过表3.24中商业建筑空调系统最高全压标准值);

③系统风机单位风量耗功率Ws=P/(3600×η)=1150/(3600×0.52)=0.61>0.52 W/(m3/h)(不满足标准要求);

④由于空调系统风机单位风量耗功率计算值未能满足标准要求,因此需提高风机的总效率,风机总效率应为:η=P/(3600×Ws)=1150/(3600×0.52)=61.4%;

⑤对设计的指导作用:

应在设备表中注明对风机总效率的要求,给设备订货或招标提供依据。

当系统较大,设计人员担心风管实际安装后系统总阻力与计算值有差距时,建议多考虑一点风压富裕量,并配置风机变频调速器。

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