中央空調系統的節能研究

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摘要:2005年國家提倡加快建設節約型社會,節能降耗成為全社會關注的焦點,因此對中央空調系統應用節能控制技術與節約型社會的建立有著重要的意義。本文從空調設計中的關鍵環節控制、空調使用過程中的節能措施以及中央空調的管理三個方面,對中央空調系統的節能進行了分析和總結,為中央空調系統的節能提供了有意義的看法。

中央空調系統的節能研究

關鍵詞:中央空調;節能;措施

前言  隨著經濟和社會的發展,中央空調在商業和民用建築中的應用越來越廣泛,中央空調是現代建築中不可缺少的能耗執行系統。中央空調系統在給人們提供舒適的生活和工作環境的同時,又消耗掉了大量的能源。隨著裝置功率和數量的增加,其能耗也不斷增大。據統計,我國建築物能耗約佔能源總消耗量的30%。在有中央空調的建築物中,中央空調的能耗約佔總能耗的 70%,而且呈逐年增長的趨勢[1]。因此,研究中央空調系統節能技術意義重大,除了強調使用功能完善外,還應重視節能因素,降低投資、執行費用。

1.空調設計中的關鍵環節控制

1.1 冷熱負荷設計控制

在中央空調系統施工圖設計階段,必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。負荷計算應採用動態的計算方法,依據實際負荷情況選擇合適的冷熱源。由於系統冷熱源及裝置在部分負荷下的效能對系統節能有重要影響,因此,在裝置選型時,一方面要考慮到特定的設計工況,同時還應該強調系統執行工況和部分負荷的系統性能的影響。

設計的空調系統的冷熱負荷設計過大,裝置選型沒有充分考慮空調系統的負荷特點和裝置效能,空調機組容量、管道直徑、水泵配置、末端裝置設計偏大,導致投資、執行費用增大。而很多建築的空調系統都達不到滿負荷執行,即使在最熱月仍有閒置的空調機組。水泵選型過大或水泵選配電機功率過大,低效率執行,浪費能源。多臺冷凍水泵並聯執行時,沒有根據供冷負荷的變化調整開啟臺數,而是無論冷負荷大小,都是按最大冷負荷開動冷凍水泵,白白浪費了電能。

1.2 空調水系統的設計控制

水系統大多是定流量,設計水流量按最大冷負荷和5℃的供回水溫差確定。而實際普遍存在大流量小溫差現象,最大負荷出現的時間很少,絕大部分時間在部分負荷下執行,實際溫差小於設計溫差,實際流量比設計流量大1.5倍以上,大大超過設計流量,水泵電耗大大增加[2]。

設計人員應重視水系統設計,對每個水環路進行水力平衡計算,對壓差相差懸殊的迴路要採取有效措施,保證各環路水力平衡,避免水力、熱力失調現象,認真校對和計算空調水系統相關引數,切實落實節能設計標準的要求值,利用電動二通閥對經過空調末端的水流進行控制,使流量隨負荷變化而變化,積極推廣變頻調速水泵,冬、夏兩用雙速水泵等節能措施。近年來的研究結果表明,加大供回水溫差使輸送系統減少的能耗大於由此導致的裝置傳熱效率下降所增加的能耗,因此對整個空調系統而言具有一定的節能效益,不僅要杜絕大流量、小溫差現象,還要逐步引入小流量、大溫差的設計方法。由於加大供回水溫差,裝置的執行引數發生變化,設計方案要經過技術經濟比較後確定。同時還應該關注冷卻水溫度對空調系統能耗的影響。

   (1)降低冷卻水溫度

    由於冷卻水溫度越低,冷機的製冷係數就越高。冷卻水的供水溫度甸上升1攝氏度,冷機的COP下降近4%[3]。降低冷卻水溫度就需要加強冷卻塔的執行管理。首先,對於停止執行的冷卻塔,其進出水管的閥門應該關閉。否則,因為來自停開的冷卻塔的水溫度較高,混合後的冷卻水水溫就會提高,冷機的製冷係數就減低了。其次,冷卻塔使用一段時間後,應及時檢修,否則冷卻塔的效率會下降,不能充分地為冷卻水降溫。

   (2)提高冷凍水溫度

冷凍水溫度越高,冷機的製冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高1攝氏度,冷機的製冷係數可提高3%,所以在日常執行中不要盲目降低冷凍水溫度。首先,不要設定過低的冷機冷凍水設定溫度。其次一定要關閉停止執行的冷機的水閥,防止部分冷凍水走旁通管路,否則,經過執行中的冷機的水量就會減少,導致冷凍水的溫度被冷機降到過低的水平。

1.3  新風系統的節能設計

    新風系統的合理使用,也可以有效地控制能耗使用量。在滿足衛生條件的情況下,減少新風量或根據實際需要採用變風量系統進行調節。有排風系統的,利用室內能量對新風進行預熱與預冷處理(即熱回收技術)等都能夠有效減少空調系統的能耗。

2.空調使用過程中的節能措施

2.1 空調建築的節能

(1)合理設計圍護結構的構造。建築物內的冷熱量可以通過房間的牆壁、門窗等傳遞出處,因此建築物圍護結構保溫效能在建築的節能中起著很重要的作用。特別是窗的構造,應能起控制日光照射的作用並要限制窗戶牆體的面積;對於窗戶面積比較大的建築物應考慮採用吸熱玻璃、熱反射玻璃或遮陽措施如遮陽板、屋簷、挑簷、窗簾等阻止熱量的吸收。在室外溫度較低的時候可以直接利用自然空氣作為能源,所以窗的構造應能開啟或在其上設定可以開啟的自然通風口[4]。