空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方式與水泵調(diào)節(jié)
空調(diào)負(fù)荷
為維持某一環(huán)境，單位時(shí)間內(nèi)，從某一空間除去（或加進(jìn)）的熱量（顯熱和潛熱），稱(chēng)為空調(diào)負(fù)荷。 空調(diào)房間的負(fù)荷來(lái)源于房間外部和內(nèi)部：如：溫差傳熱、太陽(yáng)輻射熱、設(shè)備散熱散濕、人體散熱散濕等。
空調(diào)負(fù)荷是空調(diào)工程設(shè)計(jì)中最基本的、也是最重要的數(shù)據(jù)之一，它的數(shù)值直接影響到空調(diào)方案的選擇，空調(diào)和冷熱源等設(shè)備容量的大小，進(jìn)而影響到工程投資費(fèi)用、設(shè)備能耗、系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用以及空調(diào)的使用效果。
室內(nèi)外空氣計(jì)算參數(shù)
在設(shè)計(jì)一個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，首先要明確設(shè)計(jì)目標(biāo)和設(shè)計(jì)的條件，即：空調(diào)系統(tǒng)要將室內(nèi)空氣控制在什么狀態(tài)之下(表示這個(gè)狀態(tài)的空氣參數(shù)稱(chēng)為空調(diào)設(shè)計(jì)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù))；空調(diào)系統(tǒng)需要在什么氣象條件下運(yùn)行(表示這個(gè)氣象條件的空氣參數(shù)稱(chēng)為空調(diào)設(shè)計(jì)室外空氣計(jì)算參數(shù))。要消除空調(diào)房間內(nèi)部和外部干擾源所造成的影響也與室內(nèi)外空氣參數(shù)有關(guān)，因此在討論空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算問(wèn)題之前，首先要了解空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算用的室內(nèi)外空氣參數(shù)及確定方法。
（一）空調(diào)室內(nèi)空氣參數(shù)的確定：
室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)主要是指作為空調(diào)工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行控制標(biāo)準(zhǔn)而采用的空氣溫度、相對(duì)濕度和空氣流速等室內(nèi)空氣的控制參數(shù)。
與空氣有關(guān)的因素影響人的熱舒適性原因：
1)溫度——人體對(duì)于溫度較為敏感，而室內(nèi)溫度對(duì)人的熱舒適性的影響是通過(guò)與人體表面皮膚的對(duì)流換熱和導(dǎo)熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
2)相對(duì)濕度——出汗是人體在任何氣溫下都存在的生理機(jī)能，只是在氣溫較低時(shí)出汗量較少，往往感覺(jué)不到出汗。而相對(duì)濕度主要影響人體表面汗液的蒸發(fā)，即影響蒸發(fā)散熱量的多少。相對(duì)濕度過(guò)高不僅會(huì)使人感到氣悶，而且汗液不易蒸發(fā)；相對(duì)濕度過(guò)低又會(huì)使人感覺(jué)干燥，引起皮膚干裂，而且易引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病。
3)氣流速度——?dú)饬魉俣葘?duì)人的熱舒適性最明顯的影響是在夏季送冷風(fēng)時(shí)，如果冷空氣的流速過(guò)大，造成吹冷風(fēng)的感覺(jué)時(shí)，會(huì)極不舒適，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)致人生病。
室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)可分為兩類(lèi)：
1）在民用建筑和工業(yè)企業(yè)輔助建筑中以保證人體舒適、健康和提高工作效率為目的的“舒適性環(huán)境空氣參數(shù)”；
2）在生產(chǎn)廠(chǎng)房以及一些研究、試驗(yàn)環(huán)境或設(shè)施中以著重滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝過(guò)程和試驗(yàn)過(guò)程的空氣環(huán)境需求為目的的“工藝性環(huán)境空氣參數(shù)”。
1、人體熱平衡與舒適感
當(dāng)人體散熱和體內(nèi)新陳代謝產(chǎn)熱相平衡時(shí)，人的冷熱感覺(jué)良好，體溫會(huì)保持在36.5℃～37℃。一般情況下，凡是有利于人體維持這種熱平衡的環(huán)境，人就感到舒適；反之，就感到不舒適。
2、舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)的確定
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，舒適性空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)應(yīng)符合下表的規(guī)定。
常見(jiàn)居住建筑與公共建筑內(nèi)空調(diào)房間的室內(nèi)空氣參數(shù)
3、工藝性空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)
由于工藝過(guò)程的千差萬(wàn)別，工藝性空調(diào)還可細(xì)分為：一般降溫性空調(diào)、恒溫恒濕空調(diào)、凈化空調(diào)、人工氣候。
各種工藝性空調(diào)的特點(diǎn)：
1)降溫性空調(diào)：對(duì)室內(nèi)空氣溫濕度的要求是保證夏季工人操作時(shí)手不出汗，因此一般只規(guī)定溫度或濕度的上限，對(duì)空調(diào)精度沒(méi)有要求。
如電子工業(yè)的某些車(chē)間，規(guī)定夏季室溫不大于28℃，相對(duì)濕度不大于60%。
2)恒溫恒濕空調(diào)：對(duì)室內(nèi)空氣的溫濕度基數(shù)和精度都有嚴(yán)格要求。如某些計(jì)量室，室溫要求全年保持(20±0.1)℃，相對(duì)濕度保持(50±5)％。
也有的工藝過(guò)程僅對(duì)溫度或相對(duì)濕度一項(xiàng)有嚴(yán)格要求，如紡織工業(yè)某些工藝對(duì)相對(duì)濕度要求嚴(yán)格，而空氣溫度則以勞動(dòng)保護(hù)為主。
3)凈化空調(diào)：不僅對(duì)空氣溫、濕度有一定要求，而且對(duì)空氣中所含塵粒的大小、數(shù)量，甚至微生物種類(lèi)也有嚴(yán)格要求。暖通南社有大量課件，這里不再累述了。
如，醫(yī)院的潔凈手術(shù)室分為四個(gè)等級(jí)，每個(gè)等級(jí)對(duì)細(xì)菌濃度都有明確的指標(biāo)要求。
4)人工氣候：模擬高溫高濕或低溫低濕，甚至高空氣候環(huán)境。
不論何種工藝性空調(diào)，由于其服務(wù)對(duì)象為工業(yè)生產(chǎn)或科學(xué)實(shí)驗(yàn)，因此必須按工藝過(guò)程的特殊要求來(lái)確定室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)。
當(dāng)有人操作時(shí)，在可能的情況下應(yīng)盡量兼顧考慮人體熱舒適的需要。
對(duì)于夏季溫度和相對(duì)濕度低于舒適性空調(diào)的場(chǎng)所，應(yīng)盡量減小室內(nèi)空氣的流速，在工藝條件允許的前提下，應(yīng)盡量提高空氣溫度，這樣不僅可以節(jié)省設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，而且還有利于操作人員的健康。
某些生產(chǎn)工藝過(guò)程所需的室內(nèi)空氣參數(shù)(摘錄)
4、空調(diào)基數(shù)和空調(diào)精度：
空調(diào)基數(shù)是指空調(diào)區(qū)域內(nèi)，按設(shè)計(jì)規(guī)定所需保持的空氣基準(zhǔn)溫度和基準(zhǔn)相對(duì)濕度。
空調(diào)精度是指在空調(diào)區(qū)域內(nèi)溫度和相對(duì)濕度允許的波動(dòng)范圍。
例如，t=(22±1)℃和φ=(50±5)%。其中，空氣溫度22℃和相對(duì)濕度50%為空調(diào)基數(shù)；溫度波動(dòng)范圍±1℃和相對(duì)濕度波動(dòng)范圍±5%為空調(diào)精度。
（二)空調(diào)室外空氣參數(shù)的確定
通常建筑物為自然環(huán)境所包圍，其內(nèi)部必然處于外界大氣壓力、溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向以及日照等氣象參數(shù)的影響之中。空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行中所要用到的一些室外氣象參數(shù)就稱(chēng)之為“室外空氣計(jì)算參數(shù)”。
關(guān)系最密切的主要是一些溫濕度參數(shù)，如計(jì)算通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)或由室內(nèi)傳至室外的熱量時(shí)，涉及到的室外空氣(干球)溫度；計(jì)算加熱或冷卻室外空氣所需熱、冷量以及確定室外新風(fēng)狀態(tài)時(shí)，要涉及到的室外空氣濕球溫度等參數(shù)。
室外空氣計(jì)算參數(shù)
1.室外空氣溫、濕度的變化規(guī)律：室外空氣的干濕球溫度等參數(shù)都是隨季節(jié)、晝夜和時(shí)刻不斷變化的量。
2.室外空氣計(jì)算參數(shù)的確定
室外空氣計(jì)算參數(shù)取什么值，會(huì)直接影響到室內(nèi)空氣狀態(tài)的保證程度和設(shè)備投資。
例如，當(dāng)夏季取用很多年才出現(xiàn)一次，而且持續(xù)時(shí)間較短(幾小時(shí)或幾晝夜)的當(dāng)?shù)厥彝饪諝庾罡吒蓾袂驕囟茸鳛槭彝饪諝庥?jì)算參數(shù)時(shí)，就會(huì)因配置的設(shè)備和相關(guān)裝置容量過(guò)大，長(zhǎng)期不能全部投入使用而形成投資浪費(fèi)。
設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的室外空氣計(jì)算參數(shù)值，通常不是取最不利條件時(shí)的數(shù)值，而是根據(jù)全年少數(shù)時(shí)間不保證室內(nèi)溫濕度在控制標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的原則確定的數(shù)值。
GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》4.1規(guī)定如下：
4.1.2 供暖室外計(jì)算溫度應(yīng)采用歷年平均不保證5 天的日平均溫度。
4.1.3 冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用累年最冷月平均溫度。
4.1.4 冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證1天的日平均溫度。
4.1.5 冬季空調(diào)室外計(jì)算相對(duì)濕度，應(yīng)采用累年最冷月平均相對(duì)濕度。
4.1.6 夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證50小時(shí)的干球溫度。
4.1.7 夏季空調(diào)室外計(jì)算濕球溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證50小時(shí)的濕球溫度。
4.1.8 夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度，應(yīng)采用歷年最熱月14 時(shí)的月平均溫度的平均值。
4.1.9 夏季通風(fēng)室外計(jì)算相對(duì)濕度，應(yīng)采用歷年最熱月14時(shí)的月平均相對(duì)濕度的平均值。
4.1.10 夏季空調(diào)室外計(jì)算日平均溫度，應(yīng)采用歷年平均不保證5 天的日平均溫度。
國(guó)內(nèi)部分主要城市的部分室外空氣氣象參數(shù)
空調(diào)室內(nèi)負(fù)荷計(jì)算
室內(nèi)負(fù)荷又分為冷負(fù)荷和熱負(fù)荷。
冷負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要在單位時(shí)間內(nèi)從室內(nèi)除去的熱量。包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩個(gè)部分。潛熱負(fù)荷為單位時(shí)間內(nèi)排除的水分，又稱(chēng)為濕負(fù)荷。
熱負(fù)荷：維持一定室內(nèi)熱濕環(huán)境所需要在單位時(shí)間內(nèi)向室內(nèi)加進(jìn)的熱量。包括顯熱負(fù)荷和潛熱負(fù)荷兩個(gè)部分。如果只控制溫度，而不控制濕度，則熱負(fù)荷只包括顯熱負(fù)荷。空調(diào)室內(nèi)熱濕負(fù)荷主要來(lái)自：
（1）人體散熱散濕；
（2）照明燈具散熱；
（3）用電設(shè)備散熱；
（4）其他設(shè)備散熱。
空調(diào)室外負(fù)荷計(jì)算
空調(diào)室外熱濕負(fù)荷的計(jì)算
空調(diào)負(fù)荷計(jì)算
空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷：系統(tǒng)負(fù)荷的確定以房間負(fù)荷為主，另外再考慮新風(fēng)負(fù)荷、其他附加負(fù)荷。
新風(fēng)負(fù)荷及各附加冷熱負(fù)荷，從理論上講可以逐一計(jì)算出來(lái)，但很繁瑣且不太準(zhǔn)確，實(shí)際工程中通常以房間總負(fù)荷的10%～50%來(lái)統(tǒng)籌考慮。
2.空調(diào)負(fù)荷的概算
在工程設(shè)計(jì)的方案設(shè)計(jì)或初步設(shè)計(jì)階段，為了滿(mǎn)足項(xiàng)目報(bào)審、招標(biāo)等對(duì)設(shè)備容量、機(jī)房面積以及投資費(fèi)用等方面的要求，往往需要大致了解空調(diào)系統(tǒng)的供冷量、供熱量、用電量、用水量，以及空調(diào)機(jī)房、制冷機(jī)房、鍋爐房等設(shè)備用房的面積。
Q=概算指標(biāo)×面積
民用建筑和房間空調(diào)負(fù)荷概算指標(biāo)
由于概算指標(biāo)德上下限差別較大，要合理選取只能靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。
夏季空調(diào)送風(fēng)狀態(tài)與送風(fēng)量
送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O的確定，也就是送風(fēng)溫差的確定要從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩個(gè)方面綜合考慮。
確定送風(fēng)溫差時(shí)還要與擬采用的送風(fēng)方式聯(lián)系起來(lái)考慮，因?yàn)椴煌乃惋L(fēng)方式有不同的合適送風(fēng)溫差。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50736-2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定。
空調(diào)系統(tǒng)常用的上送風(fēng)方式的夏季送風(fēng)溫差，應(yīng)根據(jù)送風(fēng)口類(lèi)型、安裝高度和氣流射程長(zhǎng)度以及是否貼附等因素確定。在滿(mǎn)足舒適和工藝要求的條件下，宜加大送風(fēng)溫差。
舒適性空調(diào)的送風(fēng)溫差，當(dāng)送風(fēng)口高度小于或等于5m時(shí)，不宜大于10℃；當(dāng)送風(fēng)口高度大于5m時(shí)，不宜大于15℃。
工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差，宜按下表給出的數(shù)據(jù)采用。
表 工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差與換氣次數(shù)
關(guān)于房間換氣次數(shù)：為了保證空調(diào)效果，需要對(duì)空調(diào)房間的最小送風(fēng)量給予保護(hù)，一般是通過(guò)對(duì)房間換氣次數(shù)的規(guī)定來(lái)體現(xiàn)的。
換氣次數(shù)是房間送風(fēng)量G(m3/h)和房間體積V(m3)的比值，用n(次/h)表示，即：
舒適性空調(diào)的房間換氣次數(shù)每小時(shí)不宜小于5次，但高大空間的換氣次數(shù)應(yīng)按其冷負(fù)荷通過(guò)計(jì)算確定。
工藝性空調(diào)的房間換氣次數(shù)不宜小于上表所列的數(shù)值。
已知空調(diào)房間冷負(fù)荷Q、濕負(fù)荷W和室內(nèi)控制參數(shù)，可按照下列步驟確定夏季送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)和房間送風(fēng)量。
1)計(jì)算熱濕比值ε= Q/W。
2)在焓濕圖上確定出室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N后，過(guò)N點(diǎn)作熱濕比線(xiàn)ε。
3)按照規(guī)范要求選取送風(fēng)溫差ΔtO ，求出送風(fēng)溫度tO=tN-ΔtO，并進(jìn)行校核(為防止送風(fēng)口產(chǎn)生結(jié)露滴水現(xiàn)象，一般要求夏季送風(fēng)溫度要高于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度2－3℃)。
4)根據(jù)送風(fēng)溫度tO，在熱濕比線(xiàn)上找到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。
5)計(jì)算送風(fēng)量，校核換氣次數(shù)。
例：某空調(diào)房間的夏季冷負(fù)荷Q = 3314W，濕負(fù)荷 W=0.264g/s。
要求室內(nèi)全年保持空氣狀態(tài)為tN=(22±1)℃和 φN=(55±5)%，當(dāng)?shù)卮髿鈮簽?01325Pa。？求送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)和送風(fēng)量。
冬季空調(diào)房間送風(fēng)量和送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的確定
當(dāng)冬季空調(diào)房間負(fù)荷為熱負(fù)荷時(shí)，說(shuō)明需要向房間送熱風(fēng)。此時(shí)，送風(fēng)狀態(tài)空氣的溫度和焓值均大于室內(nèi)控制狀態(tài)的溫度和焓值。
從人的一般適應(yīng)能力來(lái)看，耐受吹熱風(fēng)的能力比耐受吹冷風(fēng)的能力強(qiáng)，因此空調(diào)送熱風(fēng)時(shí)的溫差可比送冷風(fēng)時(shí)的送風(fēng)溫差大，于是冬季送熱風(fēng)時(shí)的送風(fēng)量就可以比夏季小。送熱風(fēng)時(shí)的送風(fēng)溫度也不宜過(guò)高，一般應(yīng)不超過(guò)45℃。
冬季減少送風(fēng)量可以少用電，降低運(yùn)行費(fèi)用，尤其是較大的空調(diào)系統(tǒng)，減少送風(fēng)量的經(jīng)濟(jì)效益更顯著。
但是，減少送風(fēng)量時(shí)要注意，送風(fēng)量不能少于房間最少換氣次數(shù)要求的送風(fēng)量。
冬季空調(diào)也可以采用與夏季相同的送風(fēng)量。全年采用固定的送風(fēng)量運(yùn)行管理方便，當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)只需調(diào)節(jié)送風(fēng)參數(shù)即可。
節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求
GB50189-2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》要求如下：
4.1.1 甲類(lèi)公共建筑的施工圖設(shè)計(jì)階段，必須進(jìn)行熱負(fù)荷計(jì)算和逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷計(jì)算。
4.1.2嚴(yán)寒A區(qū)和嚴(yán)寒B區(qū)的公共建筑宜設(shè)熱水集中供暖系統(tǒng)，對(duì)于設(shè)置空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的建筑，不宜采用熱風(fēng)末端作為唯一的供暖方式；對(duì)于嚴(yán)寒C區(qū)和寒冷地區(qū)的公共建筑，供暖方式應(yīng)根據(jù)建筑等級(jí)、供暖期天數(shù)、能源消耗量和運(yùn)行費(fèi)用等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合分析比較后確定。
4.1.3系統(tǒng)冷熱媒溫度的選取應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736的有關(guān)規(guī)定。在經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理時(shí)，冷媒溫度宜高于常用設(shè)計(jì)溫度，熱媒溫度宜低于常用設(shè)計(jì)溫度。
4.1.4當(dāng)利用通風(fēng)可以排除室內(nèi)的余熱、余濕或其它污染物時(shí)，宜采用自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)或復(fù)合通風(fēng)的通風(fēng)方式。
4.1.5符合下列情況之一時(shí)，宜采用分散設(shè)置的空調(diào)裝置或系統(tǒng)：
1 全年所需供冷、供暖時(shí)間短或采用集中供冷、供暖系統(tǒng)不經(jīng)濟(jì)；
2 需設(shè)空氣調(diào)節(jié)的房間布置分散；
3 設(shè)有集中供冷、供暖系統(tǒng)的建筑中，使用時(shí)間和要求不同的房間；
4 需增設(shè)空調(diào)系統(tǒng)，而難以設(shè)置機(jī)房和管道的既有公共建筑。
4.1.6 采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)符合下列要求：
1 應(yīng)根據(jù)氣候特點(diǎn)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證，確定高溫冷源的制備方式和新風(fēng)除濕方式；
2 宜考慮全年對(duì)天然冷源和可再生能源的應(yīng)用措施；
3 不宜采用再熱空氣處理方式。
4.1.7 使用時(shí)間不同的空氣調(diào)節(jié)區(qū)不應(yīng)劃分在同一個(gè)定風(fēng)量全空氣風(fēng)系統(tǒng)中。溫度、濕度等要求不同的空氣調(diào)節(jié)區(qū)不宜劃分在同一個(gè)空氣調(diào)節(jié)風(fēng)系統(tǒng)中。