暖通空调绿色低碳若干问题研究及实践

汇报人：韩靖 在读工程博士，正高级工程师，注册公用设备工程师（暖通空调）、注册咨询工程师（投资）、注册一级造价工程师 机械工业第六设计研究院有限公司，天津大学 一、背景二、方法三、成果四、实践 背景 2025年9月24日，习近平主席在联合国气候变化峰会上的致辞：到2035年，非化石能源消费占能源消费总量的比重达到30%以上风电和太阳能发电总装机容量达到2020年的6倍以上力争达到36亿千瓦。 “双碳" \绿色建筑 建筑能耗、碳排放 ※在全寿命周期内，：节约资源、保护环境减少污染，为人们提供健康、适用、高效的使用空间，最大限度地实现人与自然和谐共生的高质量建筑。 ※安全耐久、健康舒适、生活便利、资源节约、环境宜居、提高与创新 构建能源友好暖通空调系统是在新型能源系统下实现双碳目标的必由之路。 方法 全生命周期、全链条 总体思路 ※项目建议书※可行性研究报告※初步设计※施工图设计※施工※运维※拆除 ※传统分散模式※全过程工程咨询※EPC工程总承包 三、成果 3.1、工程调研与测试 ※水源热机组、系统（机房）性能系数，供冷时分别为4.47、3.21，供暖时分别为4.28、2.94。水源热机组、系统（机房）性能系数，供冷时分别为3.81、2.46，供暖时分别为3.68、2.11。 5 三、成果 3.1、工程调研与测试 多联机空调系统 直燃溴化锂吸收式机组空调系统 冬季房间温度、相对湿度 ※房间温度，供暖时高于20℃、供冷时低于26℃。※2021年10～2022年9月，该办公建筑空调系统全年空调建筑面积能耗强度为35.64kW·h/m²，空调系统供暖季、过渡季、制冷季空调建筑面积能耗强度分别为16.01(44.92%)、3.40 (9.54%)、16.23 (45.54%)kW.h/m?. 房间相对湿度过高，供水温度过高，机组容量过大。 三、成果 3.2、若干问题与初步解决方法 通风与防烟排烟 供热与空调 ※机械排烟系统影响楼层净高问题优化系统结构与利用自然排烟※防烟排烟风机房占用建筑面积问题集成式消防风机※地下汽车库排风量大、实际不运行问题排风量机理与影响因素分析 三、 成果 3.2、i课题、标准、专利、论文等 5项课题、7项标准、18件专利、20篇论文、10余个工程 供热与空调 通风与防烟排烟 ※蓄能型太阳能、土囊源复合热泵系统及运行方法※多源耦合中深层地源热泵系统及运行方法源※空气源、土壤源复合热泵系统及其运行方法※复合式地源热泵供热、制冷系统 ※一种提高空间净高的机械排烟系统※带有通风采光井的地下车库※集成式消防轴流风机※南北通透的住宅单元布置结构 输※用于集中空调系统的室外水力循环装置 ※一种新风与风机盘管联锁的空调系统※一种新风与风机盘管联锁的风机盘管控制器※一种贴附通风的风机盘管加新风空调系统必温湿度独强立控制的节能型组合式空调机组※具备正常、紧急工况转换的全空气一次回风空调系统※全新风吊顶式空调系统 末端 成果 3.3、理论研究 ※供暖换热器附加系数：针对供暖换热器选型大的问题改进限额供热系数计算公式，降低供暖换热器的附加系数，精准匹配末端需求，低于现行标准的规定。 GB50736规定 8.11.3换热器的配置应符合下列规定： 1换热器总台数不应多于四台。全年使用的换热系统中，换热器的台数不应少于两台；非全年使用的换热系统中，换热器的台数不宜少于两台；2换热器的总换热量应在换热系统设计热负荷的基础上以附加系数，宜按表8.11.3取值，供暖系统的换热器还应同时满足本条第3款的要求；3供暇系统的换热器，一台停止工作时，剩余换热器的设计换热量应保障供热量的要求，寒冷地区不应低于设计供热量的65%，严寒地区不应低于设计供热量的70%。 3）供暖换热器应满足：1台停止工作时，寒冷地区A、B区剩余换热器的设计换热量应分别保障供热量的52%、45%，严寒地区A、B、C区剩余换热器的保障供热量不应低于设计供热量的68%、65%.58% 6结论与建议 1）应根据建筑热工分区合理配置供暖换热器。 2）供暖换热器的总换热量应在换热系统设计热负荷的基础上乘以附加系数1.10~1.15。 4）如果按照第3）条计算出的换热器的单台换热量大于按第2）条计算出的换热量，表明换热器已经具备了一定的富余，不用再乘以附加系数。 论文：韩靖等.供热换热器附加系数研究。 三、成果 3.3、理论研究 ※集中空调大温差水系统的节能判定公式：根据理论公式推导得出判定公式。结合实际工程，以集中空调冷水和冷却水系统5℃温差作为基准方案，就集中空调大温差水系统按5℃时的经济比摩阻计算管径（方案1）、取5℃时的管径（方案2），分别运用节能判定公式，并计算各种方案的具体节能量。根据所选工程实例，集中空调大温差冷水和冷却水系统采用8℃温差时，方案1、方案2与基准方案相比，制冷机房总耗电量降低约10.09%、13.02% ※通风、空调风系统能耗影响向因素：建立基于通风、空调风系统自身特性的风机功率计算公式给出了影响风机功率的因素，分析了风管材质风管规格、局部阻力构件形式及数量、风管各管段计算风量对风机功率的影响 三、成果 3.3、理论研究 ※碳排放计算方法：建立垂直理管地源热泵空调系统碳排放计算方法，计算某工程生命周期内空调系统的碳排放。结果表明：风管、水管、地埋管占生产阶段碳排放比重分别为43.13%、32.38%、7.99%；钻孔施工占地理管施工阶段碳排放的比重为87.06%；生产、运输、施工、运行阶段占空调系统生命周期（20年）碳排放的比重分别为3.41%、0.02%、1.61%、94.96%；空调系统生命周期碳排放随着生命周期增长而增加，但生命周期内年均碳排放前5年有一定程度降低、5年后基本趋于平缓 三.成果 3.3、理论研究 ※一次回风全空气处理过程优化研：基于案例，新风、回风先分开处理、再混合，不需要消耗再热量就能满足设定的送风温差且可利用高温冷源，具有一定的节能性。 成果 3.3、理论研究 ※地下汽车库排风量：根据中国汽车排放标准，优化地下汽车库稀释浓度法排风量计算公式。分析了不同参数对计算结果的影响。将影响较小参数取为固定值，得出了影响较大参数不同取值下的排风量，并给出了工程应用表 成果 3.4、技术 ※多源耦合中深层地源热泵系统及运行方法(已授权) 发明专利证书 A1：中深层地埋管B1：第一换热器B2：第二换热器C1：水源热泵机组C2：空气源/水源双源热泵机组D1：用户侧循环泵组E1：太阳能集热单元F1、F2、F3：定压补水装置 形成太阳能、中深层地源与空气源耦合热泵系统降低初投资，使系统具备供暖、蓄能、供冷等功能。 成果 3.4、技术 ※蓄能型太阳能、、土壤源复合热泵系统及运行方法（已授权） 发明专利证书 A：水源热泵机组（地埋管工况）单元B：垂直埋管换热单元C:用户单元D：太阳能集热单元E：定压补水单元F：储能单元 形成蓄能型太阳能、土壤源复合热泵系统，基于峰谷电价使系统具备短时蓄能供暖、供冷、跨季节蓄能等功能。 成果 3.4、技术 ※复合式地源热泵供热、告制冷系统、空气源、土壤源复合热泵系统及其运行方法(已授权) 解决了地埋管空间有限、地埋管换热效果衰减、地埋管失效等地源热泵系统应用中的问题，提供一种稳定供热、制冷的复合式地源热泵供热、制冷系统。 综合利用空气能、浅层地能，1保证土壤热平衡提高了可再生能源利用率、可靠性。主要部件可集成在一个箱体内 三成果 3.4、技术 ※一种贴附通风的风机盘管加新风空调系统(已授权) ※一种新风与风机盘管联锁的风机盘管控制器、一种新风与风机盘管联锁的空调系统（已授权 改进传统的风机盘管+新风设置方式，空调系统只保障工作区的温度，使得人员区上部具有一定的温度梯度，冷热负荷变小，提高能源利用效率。 从控制器和系统的角度，初步解决现有风机盘管+独立新风系统中风机盘管与新风系统无法联锁控制的问题，节约能源。 四、实践 4.1、国家生物育种中心350亩科研用地一期 4.2、河南地质大厦 ※科研、宿舍、餐厅等，地上总建筑面积约35000m2。 ※科研等，地上总建筑面积约63000m2 ※考虑单体内、单体间同时使用系数后，能源站装机冷负荷由3617kW降低到2786kW（降低约23%)装机热负荷由2901kW降低到2236kW（降低约23%) ※能源中心采用桩间垂直埋管地源热泵+冷水机组供冷、供暖※同时预留有市政热源、所有冷水机组接口条件。 ※太阳能、浅层地能、空气能、储能复合热泵系统供冷、供暖、供生活热水。 四、实践 4.3、国网运维检修用房 4.4、富士康郑州、济源等科技园 ※总建筑面积约15000m² ※生产设施建筑面积约500万m2 ※分区能源站内冷水机组+锅炉供冷、供暖。※新风与回风先分开处理、再混合。※空调冷凝水集中回收利用。 ※空气源热泵供冷供暖。※水系统整体降低阻力：供冷、供暖时，循环水泵扬程分别为28mHz0、21mH,0。 4.5、仁康医院 ※门诊医技、病房楼、感染疾病楼等，地上总建筑面积约62000m²。 ※多种空调系统形式：空气源热泵、冷水机机组+市政热源、多联机供冷供暖。 ※合理选择供暖换热器附加系数。※水系统整体降低阻力：供冷、供暖时，循环水泵扬程分别为28（25）mH20、19（18）mH20※采用专利排烟技术提高走道净高。