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1、新空调系统论从传统空调到系统空调的认知提升创新思想汇报:1)系统论定义新空调;2)系统空调基于什么?3)关键技术与设计方案曼瑞德集团CEO/暖通空调分会理事九三学社浙江省经济工作委副主任全国暖通空调及净化设备标准化技术委会(SAC/TC143)委员国家标准近零能耗建筑技术标准GB/T51350起草人之一木头陈立楠“空调”这概念已被泛用,甚至与分体空调机画上了等号。传统的空调主要是解决“冷与暖”的问题;制冷强劲,制热吹风。节能是传统空调的天花板如何定义新空调?空调全称为空气调节器,是指用人工手段对空气的温度、湿度、洁净度、流速等参数进行调节和控制的设备。02032015年分水岭新空调演化趋势生物
2、类比:主流的猴子走向盲端,只有某种非主流的(创新的)猴子“侧枝变异”,继续进化为现代智人。空调技术进化,从1.0到5.0不是取代关系,而是共存。市场趋势:从日系、美系到中系,是产品到系统的升级设备品牌越来越不重要,服务品牌突显重要弯道超车:中国的新能源电车实现了弯道超车,全世界90%以上的空调在中国制造*。中系新空调如何弯道超车?基以服务商为主导的技术升级与商业转型,将加速实现弯道超车。2012年发明专利授权号:CN102538142B辐射与空调冷暖一体化系统2 20 015152015年实用新型专利授权号:CN204648744U室内环境系统2020年实用新型专利授权号:CN21339556
3、7U一种全联供系统系统空调 十年见证道路且长,行则将至;未来可期2 20 012122 20 02020新空调行业现状:两联供三恒五恒全联供等系统集成方案(做加法还是做减法?越来越复杂与贵,越来越不稳定)045重构定义“新空调”?用“系统理论”重做一遍空调。chatGPT系统工程论系统工程论是一种跨学科的方法论,旨在将工程、学科和管理学科的原则和技术结合起来,以设计、构建、维护和优化复杂的系统。该方法论强调将整个系统视为一个整体,包括系统的各个部分、组成和过程,以及它们之间的相互作用。系统工程论包括一下几个方面:系统思维、系统建模、需求管理、项目管理。系统思维:将整个系统视为一个整体,深入系统
4、内在的相互作用和影响。系统建模和仿真:预测和评估系统的性能和行为。系统优化:不断改进和优化,提高系统的性能和效率,从而实现最佳的设计和性能。需求管理:明确和管理系统的需求,并确保系统设计符合用户需求。项目管理:管理和协调系统工程的资源、能源、进度、成本和质量等。056什么是系统论?系统论是研究系统的结构、特点、行为、动态、原则、规律以及系统间的关联,并建立起数学表达的理论体系。系统论的基本思想,是把研究和处理的对象看作一个整体来对待。基于”系统论“而构建的”系统空调“将“空调、地暖、新风、调湿、自控”等子系统,与“水路、风路、气路、电路”之间的关系;做为一个整体的大系统。以把握系统整体,达到最
5、优的目标06“系统空调”基于什么?基础理论数学表达实践证明07从传统空调到系统空调的认知提升制冷必除湿空气温度对流传热 吹风噪声 间歇运行/省着用 体感温度 建筑调温 含湿量 g/kg 气流组织设计 连续运行/用着省 温湿度独立控制 辐射顶冷99w/m2地冷42w/m2空气换热5w/m3 主机超配?风盘510次200w/m2 美学风口 相对湿度 焓值kj/kg 露点温度 基于一:人体热舒适理论什么是舒适?舒适指人在环境中保持平静、安宁的生活状态,维持身心健康,没有 烦恼、疾病、焦虑;给人轻松自在、安乐舒服的一种感觉。建筑热工学定义的“环境热舒适”标准:热舒适是人对周围热湿环境所做的主观满意度评
6、价,GB/T 50785-2012民用建筑室内热湿环境评价标准规定了、III 级热湿环境,其人群满意度分别为90%、75%、低于75%。(见右图)丹麦FangerFanger教授的”人体热舒适”理论:他建立了人体热平衡方程,认为人体代谢产热量与对外散热量达到平 衡(相等或抵消)时,这是人最舒适的时候。基于对”体感温度”的新认知:空气温度(气温)与辐射温度(场温),这两个温度对人体的综合作 用,称之为体感温度。气温和场温对人体热舒适同等重要!当室内气流小于0.2米/秒、湿度30 50%、气温和场温温差小于4时,体感温度近似等于两者的平均值!如下:体感温度(气温+场温)2夏/服装热阻0.5 clo
7、实线区 I 级冬/服装热阻1.0 clo虚线区 I 级级热湿环境体感温度范围 约为2228体感温度湿球温度含湿含湿量量 g/kg0 2 4 6 8 10 12 14 16204040%6060%8080%空气流速 m/s1.41.21.00.80.60.40.20冬/服装热阻 夏/服装热阻1.0 clo(实线区)0.5 clo(虚线区)气温上升需要提高空气流速II 级区II 级区18 20 22 24 26 28 30 32体感温度 具备风速控制条件不具备风速控制条件323028262422201816相对相对湿湿度度辐射温辐射温度度 场场温温空气空气流流速速人人体体 代谢代谢率率空气温空气温
8、度度 气温气温服装服装热热阻阻影影响响人体热平衡人体热平衡的的大关大关键键因因素素608基于二:ISO7730热舒适等级与设计指标国际标准ISO7730对热舒适环境分类为A、B、C 三个等级,每个类型的所有指标应同时满足。整体热感整体热感觉觉局部热不舒局部热不舒适适不满意不满意率率PD/%PD/%垂直温垂直温差差冷热地冷热地面面对立面辐射温对立面辐射温差差A 6-0.2PMV+0.2 10 3 10 5B B10-0.5PMV+0.5 20 5 10 5C C15-0.7PMV+0.7 30 10 1510头和脚之头和脚之间间a垂直温垂直温差差 地面温度范地面温度范围围对立面辐射温对立面辐射温
9、差差 热顶热顶棚棚冷墙冷墙面面冷顶冷顶棚棚热墙热墙面面A 21929 5 10 14 23B B 31929 5 10 14 23C C 41731 7 13 18 35a:垂直温差指地面上方0.1m和1.1m之间的温差热舒适等级局部指标示热舒适等级局部指标示例例建筑空间类型建筑空间类型活动代谢率活动代谢率(W/mW/m)热舒热舒适适等等级级体感温度或作业温度体感温度或作业温度最大平均风最大平均风速速a(m/sm/s)夏季(制冷夏季(制冷)冬季(冬季(供暖供暖)夏季(制冷夏季(制冷)冬季(冬季(供暖供暖)70A A24.5 1.022.0 1.00.120.10B B24.5 1.522.0
10、2.00.190.16C C24.5 2.522.0 3 .00.240.21b 幼儿园幼儿园81A A23.5 1.020.0 1.00.110.10 bB B23.5 2.022.0 2.50.180.15 bC C23.5 2.522.0 3.50.230.19 b 百货店百货店93A A23.0 1.019.0 1.50.160.13 bB B23.0 2.019.0 3.00.200.15 bC C23.0 3.019.0 4.00.230.18 b注a:最大平均风速基于40%的湍流强度和空气温度等于有6.2和头和脚之间的垂直空气温差头和脚之间的垂直空气温差确定的作业温度。用于夏季和
11、冬季的相对湿度分别为60%和40%。对于冬季和夏季,区间内较低温度是用来确定最大平均风速的。注b:低于20限制,详见头和脚之间的垂直空气温差头和脚之间的垂直空气温差。注:办公室夏季制冷,A级夏季1,B级1.5,C级2.5;供暖偏差值稍大。热舒适等级典型建筑的示例设计准则热舒适等级PPD/PMV/DR/PDPPD/PMV/DR/PD评价指标 局部平均风速(m/s)T 湍流强度(%)最大允许平均风速与局部空气温度和湍流强度的函数关系t 局部空气温度()吹风感指数:吹风造成的局部不舒适(详见GB/T 50785-2012民用建筑室内热湿环境评价标准)温度与不满意率的关系10 864 18 19 20
12、 21 22 23 24 25 26操作温操作温度度 对应PMV=0,静坐人体(1.2met,1.0clo)8060403020预计预计不满意百分不满意百分比比%018 20 22 24 26 A:DR=10%A:DR=10%102040600.20.10.4t0.30.3T/%0.20.10.40 18 20 22 24 26 tB:DR=20%B:DR=20%204060T/%100.30.20.10.30 18 20 22 24 26 tC:DR=30%C:DR=30%10T/%2040600.4办公办公/会议室会议室教室教室/餐厅餐厅热舒适等级热舒适等级不满意率PPD%热感觉指数PMV
13、吹风感指数DR/%温度波动 1不满意率10%090.00.10.20.31 02864102080热顶热顶棚棚冷墙冷墙面面冷顶棚冷顶棚热墙热墙面面不满意百分不满意百分比比%基于三基于三:对局部不舒适的理解“对立面温差”引起的人体局部不舒适:两个对立面之间的表面辐射温度差值,为非对称辐射温度;称为:对立面辐射温差。夏天冷地面与顶棚面的温差,冬天玻璃窗与内墙面的温差,当温差过大,将造成人体局部不舒适。人体对热顶棚或冷墙面所产生的对立面辐射温差更为敏感。顶棚辐射空调:顶地温差14,不满意率达5%局部不舒适不满意百分比%用PMV 和 PPD来表示人体整体的热或冷的不舒适,但是热不满意也可是局部不适。造
14、成局部不适的最普遍的原因是:吹风感,头部和脚部之间的垂直温差过大、地面太热或太冷、对立面温差太大等因素造成的不舒适。0 2 4 6 8 10 不满意百分比%80604020头部和脚部的垂直温差103540 不满意百分比%20 25地面温度15300不满意百分比%40 50 60 70%相对湿度%5 10 15 20 25 30 3540 对立面辐射温对立面辐射温差差 t/t/40208060同等温度下,湿度升高满意度下降。接受度28280.30.20.14060100 1(图片来源:REHVA技术导则7)30202 23 31 18 81086421 806040201086421 05%10
15、%10%地面温度在1929之间仍有10%的人不满意1垂直温差4不满意率10%1011基于四:建筑热平衡理论热平衡三层含义:同外界接触的物体,其内部温度各处均匀且等于外界温度的状况;物体各部分以及物体同外界之间都没有热量交换;物体在同一时间内,吸收和放出的热量恰好相抵消。将热平衡含义可延伸到“建筑”,称之为“建筑热平衡”,从中提取三个关键词:建筑的内部温度均匀(室温恒定)与外界没有热量交换(保温隔热)吸放热量恰好相抵消(数字暖通)11此空调非彼空调 用 着 省 非 省 着 用AIO十项全能关键技术九大系统空调九大系统空调设计方案设计方案如何重做一遍?12热湿膜交换芯夏天祛湿/冬天保湿高效滤网H1
16、3全热交换系统新风|国家十三五计划课题热回收恒温|湿交换恒湿|全新风恒氧|除雾霾恒净|微正压恒风13AIO十项全能High-tech No.2AIOTM智能物联技术直流无刷节能风机Ai变量无极设置风量保温防垢抑菌水槽室内空气离子杀菌回风口/温湿度传感器出风口/温度传感器水温温度传感器变风量、变水温、变风温,控湿调温的风机盘管无阀内置电动阀四排管换热器出风口温度传感器回风口温度/湿度传感器提升水泵防滴水盘AIO十项全能High-tech No.414AIO.变频变温AI物联网输配站追露点变水温瑞士EMS铜塑合金EPP保温防结垢阀门调节搭载4G AIO物联网数字暖通 AIO十项全能High-tec
17、h No.615“建筑调温”自然静音换热,辐射空调板防结露/不发霉抗霉菌硅酸钙板面层厚度10 m m ,低热阻高导热环保保温板厚度25 m m ,0 甲醛抗渗氧,采用记忆环连接工艺PE-Xa1 01.5五层阻氧管包覆厚铝导热基层使表面温度均匀标准板0.61.2米尺寸可定制AIO十项全能High-tech No.816系统空调环境评价体系 一个家庭仅有一个控制器设定一个理想的目标环境“绿色正六边形”最理想环境参数:温度夏天26/冬天22,相对湿度5010%,PM2.525ug/m3,CO2浓度700ppm,甲醛0.07mg/m3梯变指标:温度、湿度、二氧化碳浓度、PM2.5、新风效率、碳中和贡献
18、、甲醛、滤网已用天数。17AIO十项全能High-tech No.9空空品品传传感感器器AIOAIO 4G4G 云云平台平台实时监控|故障预报|节能策略|数据大屏美赑全国系统空调数字暖通手机控制美赑APP系 统 空 调AIO十项全能High-tech No.101819设计方案与实践证明四个新认知/三个设计方案:建筑调温的能力评估温湿度与结露的关系Q吸=Q放建筑热平衡人体散热平衡热舒适19换热温差决定调温能力,辐射空调顶棚表面不宜低于顶棚表面不宜低于17,地面表地面表面不宜低于面不宜低于19。热辐射能力与表面热流密度相关(换热系数w/m ),换热温差指空气温度 与平均辐射面之间的温差。图示:1
19、平米辐射面与空气温差1时,辐射面位置不同所对应的换热系数。地暖房间的换热温差为5,即热辐射能力为11w/m5=55w/m供暖室供暖室温温2020,供冷室供冷室温温2626时时,考考虑到室内舒适性和结露的风虑到室内舒适性和结露的风险险,下表给出了适宜的表面温度下表给出了适宜的表面温度(EN15377-1EN15377-1)辐射面与空辐射面与空气气的的 换热换热温温差差1顶顶冷冷11W墙墙冷冷8W地地冷冷7W顶顶暖暖6W墙墙暖暖8W地地暖暖11W供供冷冷换热换热系数系数供供暖暖换热换热系数系数认知一:建筑调温的能力估算换热系换热系数数(w/m)适宜的表面温度适宜的表面温度()最大热辐射能力最大热辐
20、射能力(w/mw/m)适宜的换热温差适宜的换热温差()供暖供冷供暖最高值供冷最低值供暖供冷供暖供冷地面中心区地面中心区域域96地面周边区地面周边区域域2156墙墙面面88401716072209顶顶棚棚6910021020 30地面供暖和顶棚供冷的基本特性曲地面供暖和顶棚供冷的基本特性曲线线对于地面供冷,有太阳直射到的地面,地面供冷能力将会超过100w/m3002003 34 4 5 5换热温差换热温差热流密热流密度度 W/mW/m20考虑舒适性与结露风险考虑舒适性与结露风险,辐射辐射空调功率空调功率设计时
21、,限值为设计时,限值为:顶棚顶棚99W/m2,地面地面42W/m2 超过功率限值,将容易引发结露。当辐射空调设计能力不足时,应采用新风空调或全空气补充供冷量。对流换热功率估算:每立方空气输送5w温湿度与结露、发霉的关系室内结露:暖湿气流遇到冷壁面,凝结成水露珠。必须同时存在“暖气空气与冷壁面”两个条件才会结露,仅有一个条件不结露。现象:回南天/梅雨季/地下室。室内发霉:结露在皮层或夹层,引起发霉。认知二:结露不等于发霉,结露堆积在皮层或空气夹层,才会滋生霉菌。采用硅酸钙板的辐射空调板,热阻小、表面温度均匀;无皮层、无空气夹层结构,杜绝结露引起发霉,设立最后一道安全屏障。5mg系统空调防结露控制
22、逻辑:1)追露点变水温,供水温度不低于露点温度,且不低于16;确保空调板表面温度比露点温度高,留足安全余量。2)等温除湿风温22,新风空调补冷风温不低于14,风管保温厚度要求20mm。本图片来自 德国被动房研究所相对湿度100%:易结露相对湿度80%:易发霉2122认知三:当建筑处于热平衡状态,Q吸=Q放从而降低建筑对(保温隔热性能)围护结构的要求。建筑热负荷削峰,确保主机与末端功率更小配置实践证明:钢铁家的五恒FCS系统,每平米能耗28.2W,达到“Q吸=Q放”建筑热平衡状态。大部分时间使用低谷电价,100平米每月采暖费小于200元。(钢铁/白浅/联想/童学/大隐/非凡/龙葵等7位同事家,安
23、装了系统空调)22散热热平衡(120W)人体热舒适(1:1:2)生命永远是一个散热体,恰当的散热比例1:1:2才能维持体温的相对恒定即为人体散热平衡状态下的热舒适。注:对流27%,呼吸与蒸发25%,辐射散热占比48%人体的产热量和散热量相等即为热平衡。人体在正常代谢过程中,不断产热和散热,散热量和产热量达到平衡,才能维持体温的相对恒定,保证机体各器官组织执行正常的生理机能。认知四:对流与辐射末端换热能力,理想的功率配置约为1:1,且两者具备变水温变功率调控。生命永远是一个散热体三种散热比例和散热热平衡与热舒适的关系2324地面调温:冬天低温热水地暖(28)脚感暖,夏天高温冷水地面供冷(28W/
24、m2);对流换热:盘管换气次数为13次变风量(1545W/m2),无吹风感超静音运行。两联供Plus系统空调25五恒设计指标:恒温/恒湿/恒氧/恒净/恒风恒温:体感温度1,垂直温差3;恒湿:湿度4060%;恒氧:CO2浓度800ppm/甲醛0.07mg/m3;恒净:新风口PM2.510g/m3;恒风:卧室微正压5Pa,30dB(A)五恒FCS系统空调26系统配置:地面调温+双旁通全热交换新风+调湿全空气,无风机盘管、无顶棚辐射空调。春秋季与夏季夜间,根据室内外焓差自动旁通;全空气内置水盘管制冷/除湿压缩机。末端功率:夏天地面辐射供冷28W/m2;全空气供冷5w/m3,最大制冷量5300W,60
25、%风速3180w。按套内100平米计算:(辐射2800+对流3180)10060W/m2。最符合”人体散热平衡热舒适”理论。Fair 新风系统空调27总结:系统空调论用系统论的原理和方法,解决传统空调的问题,所以称为“系统空调”。对建筑表面温度,空气的温度、湿度、洁净度、新鲜度以及流速等要素进行调节和关联控制。且具备:建筑表面调温,节能省钱零碳,数字化反馈迭代。人体散热平衡,恒温恒湿恒氧,无风感静音空调。系统空调基于:建筑热平衡和人体热舒适理论而构建的新系统空调27两联供三联供三恒五恒全联供系统空调全国招商/一城独签(诚邀:2023年中国制冷展/4月7-9日/上海新国际博览中心W2F41)2829ThanksThanks两联供三联供三恒五恒全联供系统空调All in one