建筑环境与能源测试技术 第4版 课件 第10章 建筑环境综合测试技术及应用

2026/8/15第10章建筑环境综合测试技术及应用IntegratedTestingTechnologyforBuildingEnvironmentandItsApplications学生在学习工程中应理论联系实际，结合专业实验和实习过程中所见的内容，学会融会贯通，努力培养解决问题的工程能力。本章内容涉及到专业领域中多个设备性能参数的综合运用，密切结合工程实际，对工程运行具有重要的指导价值，学生应全面掌握相关的测试知识。重点：各种设备的性能参数测量难点：各参数的测量原理、方法和所使用的仪器本章导航学习目标学习要求重点难点目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.1暖通空调风系统性能参数检测检测内容：风机单位风量耗功率、新风量和定风量系统平衡度。1风机单位风量耗功率目的:

评估风机运行效率，识别节能潜力。关键参数:风管风量(L)：单位时间内通过风管的空气体积，是衡量风机输送能力的核心指标。电动机功率(N)：风机运行时消耗的电能，直接反映了风机的能效水平。检测仪器：风量：皮托管+微压计，数字式风速计（动压小于10Pa）。功率测量仪器：功率表抽检要求：总数

≥20%不同风量机组

≥1台检测条件：系统正常运行工况。风量测量：方法:风管风量检测法断面选择:气流均匀稳定处，(上游>5D,下游>2D)测点布置矩形风管:划分小截面(≤0.05m²),中心测点圆形风管:同心圆环划分,4点测量10.1暖通空调风系统性能参数检测风量测量：测量要点：皮托管垂直管壁，测头正对气流连接软管通畅无漏气风量计算：吸入端风量和压出端风量的平均值，且两者之差不应大于5%功率测量：要求：风机输入功率应在电动机输入线端同时进行测量，确保获取的是风机实际运行的真实能耗数据。功率计算：2新风量目的:

保障室内空气质量，维持健康舒适环境。重要性:直接影响空气流通和污染物浓度。方法:风管风量检测法(符合《公共建筑节能检测标准》

JGJ/T177—2009附录E)，允许偏差:

±10%抽检要求：总数≥20%不同风量系统≥1个判别：实际检测到的新风量必须落在设计值的正负10%区间内。10.1暖通空调风系统性能参数检测3定风量系统平衡度目的:确保各风口风量符合设计要求，实现均匀送风。问题:管路阻力差异导致实际风量偏离设计值。检测方法：风管风量检测法

或

风量罩法，符合JGJ/T177—2009附录E检测数量：一级支管路:全数检测其余支路≤5个:全数检测其余支路>5个:近端2个、中间区域2个、远端2个。平衡度计算：节能标准:90%受检支路平衡度应在0.9~1.2范围内。调节原理(基于流体力学)：风管阻力与风量平方成正比:

Δp=SQ2，理想状态:分支阻力平衡(Δp1=Δp2)，则风量分配比例固定:调节步骤：启动风机:各阀门开至最大。初步测量:记录各风口实测风量(表10-4)。风量调节:以最小风量风口为基准。从最远端支路开始调节。同时测量基准口和调节口风量，调整阀门使比值接近设计比值。重复直至各风口风量接近设计值。目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测检测内容：冷水(热泵)机组实际性能系数(EER/COP)水系统回水温度一致性水系统供水和回水温差水泵效率冷源系统能效系数(SEER)锅炉运行效率、补水率管道系统保温性能检测工况：基本要求：系统实际运行状态锅炉：燃煤锅炉日平均负荷率：≥60%燃油/燃气锅炉瞬时负荷率：≥30%冷水机组系统负荷≥最大负荷60%单机负荷≥额定负荷80%冷水出水温度：6~9℃冷却水温度：29~32℃10.2暖通空调水系统性能参数检测检测数量≤2台同型号:抽取1台≤3台同型号:抽取2台检测方法每隔5~10min读数一次，连续60min，取平均值。温度计靠近进出口；流量计远离局部阻力(上游10D,下游5D)。输入功率在电机输入端测量。冷水(热泵)机组实际性能系数(EER/COP)1判定依据：

《

建筑节能与可再生能源利用通用规范》(GB55015-2021)，《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2015)继续有效，但以上标准为准。评价方法：

将实测COP值与标准规定值进行比较，判定机组是否达到节能要求。水系统回水温度一致性检测2检测对象:

与集水器相连的一级支管路。检测位置:系统集水器处。持续时间:≥24h，记录间隔≤1h。允许偏差:冷水系统≤1℃；热水系统≤2℃。水系统供水和回水温差检测3对象:启用的冷水机组或热源设备。测点:靠近被测机组进出口。时间:每隔5~10min读数一次，连续60min，取平均值。要求:节能检测下，温差≥设计温差的80%。10.2暖通空调水系统性能参数检测水泵效率检测4检测对象：系统中启用的循环水泵，需确保设备处于稳定运行状态。检测方法：每隔5~10min读数一次，连续60min，取平均值。流量测点:远离局部阻力(上游10D,下游5D)。压力测点:水泵进出口压力表处。输入功率在电机输入端测量。节能标准：检测计算出的实际效率值应大于设备铭牌额定值的80%。计算公式：冷源系统能效系数检测5定义：单位时间供冷量/单位时间系统总能耗(冷水机组+水泵+冷却塔风机)。检测方法每隔5~10min读数一次，连续60min，取平均值。供冷量测量同前。各用电设备输入功率同时测量并累加。计算公式：目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量定义：由多种功能段组装而成的空气处理设备。重点关注参数额定风量机外余压额定供冷量/供热量噪声1额定风量定义:标准状态下单位时间通过机组的空气体积流量(m³/h)。测量方法:动力测压法（详见第3章内容）2机外余压（详见第3章内容）定义:风机克服内部阻力后能提供的剩余压力(Pa)。意义:反映机组对后续风管系统的驱动能力。噪声（详见第6章内容）来源:风机振动、气流扰动。影响因素:风量、风压越大，噪声越大。3额定供冷量/供热量(焓差法)原理:测量出风口温湿度->查焓湿图/计算焓值->计算。变量:Q(热量),G(风量),hB(回风焓值),hA(出风焓值)。4目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.4水泵与风机性能参数测量核心参数:转速、流量、扬程/全压、轴功率、效率。特性曲线:Q-H,Q-P,Q-η曲线，反映随流量变化的关系。扬程H(水泵):定义:单位质量流体从进口到出口增加的能量除以重力加速度(m)。计算:轴功率P(水泵输入功率)N=N电η电

η电——电动机效率，通常取值为0.90。全效率η(水泵)定义：输入的轴功率N被流体的利用程度计算：

Ne——有效功率，Ne=γQH/1000（kW）。最佳工况点:最高效率点附近，通常为设计工况点。风机参数测量：与水泵类似，测试方法也类同。目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.5冷水机组性能参数测量常用类型：活塞式、螺杆式、离心式、涡旋式、磁悬浮式、溴化锂吸收式、热泵式。常用性能参数制冷量(Q0)冷水进出口温度、压力损失、流量冷却水进出口温度、压力损失、流量耗电功率(P)能效比(EER)测量重点参数：制冷量、流量、EER。1冷冻水冷量与流量2冷却水冷量与流量冷却水冷量=机组制冷量+耗电量3能效比(EER)定义:机组的制冷量与机组耗电量的比值。即:EER=制冷量/耗电量。计算：电驱动:溴化锂吸收式：讨论：EER≠COP？工程应用过中，冷水机组的额定技术参数一般会标注以上内容。在工程问题诊断时，测得相关参数后可以依据公式计算得到其他参数。目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.6冷却塔性能参数测量原理:利用环境空气的吸湿性和蒸发冷却原理降低冷却水温度。分类:按空气与水的接触方式:开式、闭式。按水与空气流动方向:逆流式、横流式、喷射式、蒸发式。按制造的主要材料:玻璃钢、金属。按外形分:方形、圆形。按水质条件分:清水、浊水。主要测量参数：进出口水温冷却水流量进口空气干球温度、相对湿度出口空气湿球温度、干球温度工程应用关注的主要性能指标：冷却效率、冷却能力、汽水比、补水量、电机功率和噪声等内容。10.6冷却塔性能参数测量冷却塔效率

ηv1定义:

实际冷却效果与理论最大冷却效果之比。意义：反映冷却塔在特定工况下的实际冷却能力相对于理想状态的接近程度。越高越好2冷却塔冷却能力Q定义：单位时间内冷却塔从循环冷却水中带走的热量。意义：直接反映冷却塔的制冷/降温能力大小。是衡量冷却塔处理能力的关键指标。汽水比λ3定义:

进入冷却塔的空气质量流量

GSK

与循环水质量流量

GLQ

之比。意义：反映单位质量的冷却水被多少空气质量所包围进行换热。影响传热效率和能耗。冷却塔补水量ΔG4定义:

单位时间内，空气流经冷却塔后，湿空气中增加的水分含量，即蒸发损失的水量。ΔG=GC−GR=GK(d2−d1)意义:反映冷却塔的蒸发损失和补水需求。直接影响运行成本和水处理负担。目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.7换热器性能参数测量常见类型:

间壁式（常用）、直接接触式、蓄热式、热管式等。研究热点：提高换热性能以响应节能要求。测量装置：主要测量参数冷热流体的质量流量(m1,m2):

通过流量计测量体积流量再换算。热流体进出口温度(t1,t1′):

用温度传感器测量。冷流体进出口温度(t2,t2′):

用温度传感器测量。换热面积(A):

几何特征参数。性能参数计算：依据测量参数，可计算得到以下性能参数：热流体放热量(Q1):01冷流体吸热量(Q2):02平均换热量(Q):03热平衡误差(Δ):04对数平均温差(Δtm):05传热系数(K):06目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.8散热器性能参数测量作用:

是供暖系统中用于向室内释放热量的主要设备。原理:

与换热器类似，但一侧流体(空气)通常为自然对流。热媒:

常用低温热水。目标:

测量散热器的散热量和传热系数等关键性能参数。散热器主要技术参数表序号性能参数符号单位1散热器型号

2额定工况散热量QW3传热系数KW/（m2·℃）4单片散热面积fm25单片重量mrkg6单片水容量mskg7总片数n

8总散热面积Am29总重量Mrkg10总水容量Mskg计算公式：基于水侧：基于空气侧：简化：试验装置：依据:ISO标准要求，需在专用试验台上进行。热源:

电锅炉(提供稳定热水，标准工况:进水95°C,回水70°C,室温18°C(此时ΔT=64.5℃)。循环系统:

水泵、板式换热器、热量表、阀门等。被测对象:

待测散热器(如铝合金散热器)。测量仪器:

高精度电子秤、铂电阻温度计、压力表。精度要求流量:±0.017%热量:±0.5%温度:±0.2℃目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.9高效空调制冷机房性能参数检测背景:

制冷机房是建筑能耗主体，其能效直接影响整体能耗和碳排放。目标:

在“双碳”战略下，建设高效制冷机房，提升能源利用效率。关键:

精确测量关键性能参数，构建评价体系。核心评价指标：冷源系统季节能效比(SEER_sys)冷水机组季节能耗比(SECR)冷水机组综合部分负荷性能系数(IPLV)冷冻/冷却水输送能效比(WTF_chw/WTF_cw)意义:

量化能效表现，指导优化、低碳转型和可持续发展。测量参数：冷冻水侧冷冻水流量(超声波流量计)冷冻水供回水温度(温度传感器)冷冻水泵能耗(电功率计)系统总冷量(由流量、温差计算)冷却水侧&系统能耗冷却水流量(超声波流量计)冷却水供回水温度(温度传感器)冷却水泵能耗(电功率计)

制冷系统总用电量(电能计量装置)环境参数室内回水温度(温度传感器)冷却水输送热量(由流量、温差计算)干(湿)球温度(干(湿)球温度传感器)10.9高效空调制冷机房性能参数检测01

冷源系统季节能效比定义:

制冷季节总供冷量与冷源系统总能耗之比。意义:

反映整个冷源系统(包括冷水机组、水泵、冷却塔等)在整个制冷季的综合能效水平。越高越好。计算公式：

SEER-sys——冷源系统季节能效比(kW/kW)；Qs——冷源系统制冷季的总供冷量(kW·h)；∑Nsi——冷源系统各用电设备制冷季累计消耗电量(kW·h)02

冷水机组季节能耗比定义:

制冷季冷水机组自身能耗占冷源系统总能耗的比例。意义:

反映冷水机组在冷源系统中的能耗占比，以及自然冷却技术的利用程度。越小越好(意味着更多自然冷却)。计算公式：

SECR——冷水机组季节能耗比(kW/kW)；Nsc——冷水机组制冷季的总能耗(kW·h)；∑Nsi——冷源系统各用电设备制冷季累计消耗电量(kW·h)应用:

评估冷水机组在整体系统中的节能贡献和自然冷却策略的有效性。注：SEER-sys

优于单一EER指标，更能反映全年实际运行能效。10.9高效空调制冷机房性能参数检测03

冷水机组综合部分负荷性能系数(IPLV)定义:基于冷水机组在不同负荷百分比下的性能系数(COP)加权计算得出的单一数值，反映其部分负荷运行效率。意义:

克服传统COP(额定工况满负荷)的局限，更全面地评价冷水机组在实际变负荷运行下的能效。越高越好。计算公式：04冷冻水输送系数(WTF_chw)定义:制冷季总供冷量与冷冻水泵总能耗之比。意义:专门评价冷冻水泵(包括一级泵、二级泵、加压泵等)的能效表现。越高越好.计算公式：应用:

评估冷冻水输配系统的能耗水平，指导水泵选型和运行优化。

Qs:制冷季总供冷量(kW·h)(同SEER_sys分子)Nchp:制冷季冷冻水泵总能耗(kW·h)A,B,C,D:分别代表100%,75%,50%,25%负荷时的性能系数(W/W)。负荷点对应的冷却水/冷凝器进水温度有明确规定。10.9高效空调制冷机房性能参数检测05冷却水输送系数(WTF_cw)定义:制冷季冷却水输送的热量与冷却水泵总能耗之比。意义:

专门评价冷却水泵的能效表现。越高越好。越高越好。计算公式：Qcw:制冷季冷却水输送的热量(kW·h)-可通过冷却水流量、进出口温差计算得到。Ncw:制冷季冷却水泵总能耗(kW·h)

应用:

评估冷却水输配系统的能耗水平，指导水泵选型和运行优化。目录10.1暖通空调风系统性能参数检测10.2暖通空调水系统性能参数检测10.3组合式空调机组性能参数测量10.4水泵与风机性能参数测量10.5冷水机组性能参数测量10.6冷却塔性能参数测量10.7换热器性能参数测量10.8散热器性能参数测量10.9高效空调制冷机房性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测10.10数据中心冷却系统性能参数检测数据中心电能利用效率(PUE)1定义:

数据中心总耗电量与IT设备耗电量的比值。意义:

衡量数据中心整体能效的核心指标。越接近1，表示非IT设备能耗越低，能效水平越高。计算：

Ptotal:数据中心总耗电量(kW·h)PIT:数据中心IT设备耗电量(kW·h)-需按准则准确测量应用:

行业通用指标，用于评估数据中心整体能源效率水平。背景:

数据中心是高能耗、高碳排放行业，冷却系统能耗占比高(>30%)。目标:

提高制冷系统能效，推动绿色低碳发展。关键:

精确测量关键性能参数，进行科学评价。核心评价指标：电能利用效率(PUE)冷却系统综合性能系数(GCOP)碳利用效率(CUE)水利用效率(WUE)可再生能源利用率(RER)意义:系统化解析能耗特征，指导