公共建筑節(jié)能設計與應用-暖通空調(diào)部分
公共建筑種類：
a.辦公建筑：寫字樓、辦公樓、行政大樓等。
b.商業(yè)建筑：商場、百貨大樓、銀行，交易中心等。
c.旅游建筑：賓館、酒店、娛樂會所等。
d.科教文衛(wèi)建筑：科技館、博物館、醫(yī)院、大劇院、體育館等。
e.通訊建筑：程控交換機房、數(shù)據(jù)中心等。
f.交通運輸建筑：機場、車站、地鐵等。
基本術(shù)語
1.透明幕墻：可見光可直接透射入室內(nèi)的幕墻。非透明玻璃幕墻。
2.窗墻比：窗戶洞口面積與房間立面單元面積之比。
3.體形系數(shù)：f=建筑物外表面積/建筑物體積
體形系數(shù)與建筑造型有關(guān)，體形系數(shù)越大，傳熱損失也就越大，故建筑外形盡可能簡單，減少過多凹凸面設計。
4.綜合部分負荷性能系數(shù)(IPLV)：（《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189-2015））
基于冷水機組在各種負荷下運行時間比例，進行加權(quán)計算的綜合部分負荷運行效率。
IPLV=1.2%×A 32.8%×B 39.7%×C 26.3%×D（4.2.13）
式中：A――100％負荷時的性能系數(shù)(W/W)，冷卻水進水溫度30℃/冷凝器進氣干球溫度35℃；
B――75％負荷時的性能系數(shù)(W/W)，冷卻水進水溫度26℃/冷凝器進氣干球溫度31.5℃；
C――50％負荷時的性能系數(shù)(W/W)，冷卻水進水溫度23℃/冷凝器進氣干球溫度28℃；
D――25％負荷時的性能系數(shù)(W/W)，冷卻水進水溫度19℃/冷凝器進氣干球溫度24.5℃。
5.可見光透射比：透過透明材料的可見光(380～780納米)光通量與投射在其表面上的可見光光通量之比。太陽光譜300～2500納米
6.遮陽系數(shù)(Sc)：通過玻璃的太陽輻射與通過3mm厚普通無色透明平板玻璃的太陽幅射(630w/m2)的比值，用來表示玻璃遮檔或抵御太陽輻射的能力。
遮陽系數(shù)越小，阻擋太陽輻射的性能越好。
普通玻璃的遮陽系數(shù)較高約在0.9左右，所以要對玻璃進行表面加工，如LOW-E鍍膜玻璃等低輻射玻璃。
鍍膜玻璃：表面鍍Ag,Cr氧化物等，對紅外高反射，對紫外低透射，而可見光透光率較高，將太陽光過濾成冷光源，遮陽系數(shù)較低,但傳熱系數(shù)較高，故不單獨使用。雙層百葉中空玻璃：Sc為0.15～0.9。
室內(nèi)環(huán)境設計計算參數(shù)
GB50736-2012《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》
《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189-2005)（最新標準2015版已發(fā)，但可供設計參考）
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參數(shù) |
冬 季 |
夏 季 |
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溫度(℃) |
一般房間 |
20 |
25 |
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大堂、過廳 |
18 |
室內(nèi)外溫差≤10 |
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風速(m/s) |
0.1≤v≤0.2 |
0.15≤v≤0.3 |
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相對濕度 |
30～60 |
40～65 |
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公共建筑主要空間新風量
建筑熱工設計
2.各氣候區(qū)域代表城市《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189-2015）
3.《公共建筑節(jié)能設計標準》（GB50189-2015）圍護結(jié)構(gòu)熱工設計要求：
(1)對于嚴寒及寒冷地區(qū)，室內(nèi)外溫差較大，體形系數(shù)應≤0.4，以減少傳熱損失。
(2)對于以冬季供熱為主的嚴寒地區(qū)空調(diào)建筑，主要解決圍護結(jié)構(gòu)的保溫問題，對傳熱系數(shù)要求較高; 而對遮陽系數(shù)不作要求，適當提高遮陽系數(shù)反而能提高冬季太陽輻射熱量，有利于節(jié)能。
(3)對于以夏季供冷為主的夏熱冬暖地區(qū)，主要解決圍護結(jié)構(gòu)的隔熱問題，對外窗的遮陽系數(shù)有較高要求。當外氣溫度較低時，由于建筑內(nèi)部得熱較大，過低傳熱系數(shù)反而不利于房間直接向室外散熱，故對傳熱系數(shù)要求相對寬松。
(4)對于寒冷地區(qū)及夏熱冬冷地區(qū)，既有夏季制冷又有冬季制熱，故應同時考慮保溫和隔熱問題，對傳熱系數(shù)和遮陽系數(shù)均需要求。
(5)窗的保溫隔熱性能比外墻要差得多，對于嚴寒及寒冷地區(qū)，室內(nèi)外溫差傳熱的熱量損失占主導地位，需減少窗的傳熱系數(shù)以控制溫差傳熱，其要求高于南方地區(qū)。
對于夏熱冬暖和夏熱冬冷地區(qū)，空調(diào)期間太陽輻射引起負荷為主要矛盾，故對遮陽系數(shù)要求高于北方地區(qū)。
隨著建筑技術(shù)發(fā)展，填充惰性氣體的雙層中空玻璃傳熱系數(shù)可由常規(guī)單層玻璃的6.0w/(m2.k）降為1.5w/(m2.k）。
(6)窗墻比應≤0.7,當窗墻比＜0.4時，玻璃可見光透射比需≥0.4,以免影響房間采光。
(7)夏熱冬暖、夏熱冬冷和寒冷地區(qū)，制冷負荷大的建筑應設外部遮陽。
(8)屋頂水平面太陽輻射最大，相應建筑能耗較大，透明部分面積不應大于屋頂總面積的20%。
(9)外窗可開啟面積不小于窗面積的20%，以便于透氣。
圍護結(jié)構(gòu)熱工性能權(quán)衡判斷：當所設計的建筑體形系數(shù)、窗墻比、傳熱系數(shù)等熱工性能指標不能達到本標準要求時，通過不斷調(diào)整設計參數(shù)及采暖空調(diào)設備效率，并計算能耗，最終使所設計建筑全年能耗不大于參照建筑能耗。
參照建筑：進行熱工性能權(quán)衡判斷時，作為計算HVAC能耗用的假想建筑。
參照建筑的形狀、大小、朝向及內(nèi)部空間劃分和使用功能應與實際建筑相同，但熱工參數(shù)，體形系數(shù)，窗墻比等應符合本標準。
當窗墻比大于規(guī)定值時，人為減少窗面積，多余部分用外墻替代。
當體形系數(shù)大于標準值時，人為減少外立面面積(作絕熱面處理)。
采暖通風和空氣調(diào)節(jié)設計
(一)采暖
1.采暖方式：熱水采暖和蒸汽采暖。
2.蒸汽采暖缺陷：
a.熱能效率：供熱管網(wǎng)存在蒸汽跑冒滴漏損失，尤其由于管網(wǎng)壓降和散熱造成凝結(jié)水損失，熱效率降低20%～40%。
b.衛(wèi)生：管道和散熱器溫度高，灰塵積聚后會發(fā)生生化現(xiàn)象而產(chǎn)生異味而污染空氣，舒適感差，且易燙傷人。
c.供熱品質(zhì)：熱媒溫度調(diào)節(jié)性差，供熱品質(zhì)低。
d.穩(wěn)定性：室內(nèi)干燥，且蒸汽比熱容小，熱惰性低，熱力工況失調(diào)時室溫波動較大。
3.公共建筑集中采暖應采用熱水作為熱媒。
4.常用熱媒工況：95℃/70℃，85℃/60℃，地板輻射供水溫度一般為35℃～70℃。
(二)通風和空氣調(diào)節(jié)
1.空調(diào)區(qū)域劃分原則：
運行時間、溫度、濕度要求等使用條件不同空調(diào)區(qū)，不應劃分在同一空調(diào)風系統(tǒng)中，以便于調(diào)節(jié)和運行管理。
2.全空氣空調(diào)系統(tǒng)適用場合：房間面積或空間較大，人員較多，或有必要集中進行溫濕度控制的空調(diào)區(qū)。如商場、影劇院、餐廳、展覽館、體育館、候車(機)廳等無需分區(qū)來控制溫度空調(diào)場所。
全空氣系統(tǒng)特點：
a.可對空氣溫濕度、潔凈度和噪聲進行集中處理，設備集中，便于維修管理。
b.易于改變新、回風比例，必要時采用全新風運行以獲得最大節(jié)能效益。
新風系統(tǒng)
(1)空調(diào)系統(tǒng)新風比確定
過大的新風機比顯然將增加空調(diào)機組的負荷和能耗，而新風比過小時部分房間的新風量又難以得到保證。
Y=X/(1 X-Z)，修正后系統(tǒng)總新風量在總送風量中比例。
Z=Voc/Vsc, 房間最大新風比。
Voc: 最大新風比房間所需新風量。
Vsc：最大新風比房間所需送風量。
X=Von/Vst, 修正前的系統(tǒng)總新風量在總送風量中比例。
Vot=Y*Vst, 修正后總新風量。
(2)在人員密度較大且變化較大房間，宜采用新風比需求控制，即根據(jù)所檢測的CO2濃度（700～1000ppm）自動控制新風量大小，既符合衛(wèi)生標準，又節(jié)約能耗。
計算舉例：
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房間用途 |
在室人數(shù) |
新風量(m3/h) |
總風量 |
新風比 |
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辦公室1 |
20 |
680 |
3400 |
20 |
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辦公室2 |
4 |
136 |
1940 |
7 |
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會議室 |
50 |
1700 |
5100 |
33.3 |
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接待室 |
6 |
156 |
3120 |
5 |
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合 計 |
80 |
2672 |
13560 |
19.7 |
可知：
Z=33.3%
X=19.7%
Y=X/(1 X-Z)=22.8%
所需新風量Vot為： Vot=Y*Vst=3092m3/h。
新排風全熱回收裝置
設有集中排風系統(tǒng)，且符合以下條件時應設全熱回收裝置，且熱回收效率不低于60%。
a.送風量≥3000m3/h的直流式空調(diào)系統(tǒng)，且新排風溫差≥ 8℃。
b.設計新風量≥4000m3/h的空調(diào)系統(tǒng)，且新排風溫差≥ 8℃。
c.設有獨立新風和排風系統(tǒng)。
空氣過濾氣選用要求
a.粗效過濾器初阻力≤50Pa,終阻力≤100Pa。
b.中效過濾器初阻力≤80Pa,終阻力≤160Pa。
c.全空氣空調(diào)系統(tǒng)應能滿足全新風運行需要。
送風系統(tǒng)輸送功耗：
送風系統(tǒng)單位風量的功耗Ws應不大于下表限值：
Ws=P/(3600ηt)，w/(m3/h)
P: 風機全壓，Pa。
ηt:包括風機，電機和傳動系統(tǒng)在內(nèi)的總效率。
目的：限制空調(diào)送風系統(tǒng)的作用半徑，避免功耗過大。
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系統(tǒng)形式 |
辦公建筑 |
商業(yè)、旅館建筑 |
最高風機余壓 |
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粗效過濾 |
粗中效過濾 |
粗效過濾 |
粗中效過濾 |
辦公 |
商業(yè) |
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兩管制定風量系統(tǒng) |
0.42 |
0.48 |
0.46 |
0.52 |
900 |
980 |
|
四管制定風量系統(tǒng) |
0.47 |
0.53 |
0.51 |
0.58 |
1000 |
1080 |
|
兩管制變風量系統(tǒng) |
0.58 |
0.64 |
0.62 |
0.68 |
1200 |
1280 |
|
四管制變風量系統(tǒng) |
0.63 |
0.69 |
0.67 |
0.74 |
1300 |
1380 |
|
普通機械通風系統(tǒng) |
0.32 |
600 |
||||
空調(diào)冷凍水系統(tǒng)輸送能效比：
單位冷量的水泵功率ER應不大于下表限值：
ER=0.002342H/(△t?η)
H: 水泵揚程，m
△t: 進出水溫差，℃
η:水泵工作點的效率。
目的：降低管道輸配能耗，最遠環(huán)路總長限在200～500m。
制冷輸送能效比按36m揚程，70%水泵效率，5℃供回水溫差。
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管道類型 |
兩管制熱水管道 |
四管制熱水管道 |
空調(diào)冷水管道 |
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嚴寒地區(qū) |
寒冷地區(qū)/夏熱冬冷地區(qū) |
夏熱冬暖地區(qū) |
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ER |
0.00577 |
0.00433 |
0.00865 |
0.00673 |
0.0241 |
流量控制方式：
適用條件：空調(diào)系統(tǒng)較大，阻力較高，各環(huán)路負荷特性或壓力損失相差懸殊。
二次泵宜根據(jù)流量變化采用變流量調(diào)節(jié)方式。
采暖和空調(diào)系統(tǒng)冷熱源
1.鍋爐
a.鍋爐房單臺鍋爐的容量能確保高峰和低谷熱負荷均能高效運行。
b.鍋爐臺數(shù)不宜少于2臺，中小建筑滿足檢修需要時可設1臺。
c.鍋爐熱效率應符合以下指標：
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鍋爐類型 |
熱效率（%） |
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燃煤（類煙煤）蒸汽、熱水鍋爐 |
78 |
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燃油、燃氣蒸汽、熱水鍋爐 |
89 |
2.冷水機組
(1)冷水機組臺數(shù)和容量選擇應考慮空調(diào)負荷的全年變化，滿足季節(jié)和部分負荷要求。
(2)空調(diào)冷負荷大于528kw時，不宜少于2臺。
(3)冬季或過渡季節(jié)時應考慮冷卻塔提供冷凍水。
(4)滿載能效比不應低于下表限值：
來源：暖通南社
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