【摘要】中央空調(diào)能耗在整個(gè)建筑能耗中占有很大的比重,探討中央空調(diào)的系統(tǒng)節(jié)能方法對(duì)節(jié)能降耗有著重要的作用,本文主要對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的選擇進(jìn)行了探討,并對(duì)使用和技術(shù)上的節(jié)能方法進(jìn)行了介紹。
【關(guān)鍵詞】中央空調(diào) 節(jié)能措施
1.引言
中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可或缺的部分,中央空調(diào)能耗大主要是技術(shù)水平較低和人們的節(jié)能意識(shí)不強(qiáng)造成的??照{(diào)系統(tǒng)效率低下,是造成電能浪費(fèi)的主要原因之一。由于技術(shù)原因是空調(diào)耗能?chē)?yán)重,而人們節(jié)能意識(shí)的淡薄加重了能源的浪費(fèi)。中央空調(diào)的系統(tǒng)的選擇十分重要,要根據(jù)不同的需求選擇不同的系統(tǒng),下面將就中央空調(diào)系統(tǒng)的選擇以及在使用及技術(shù)上的節(jié)能方法進(jìn)行探討。
2.中央空調(diào)系統(tǒng)的選擇
2.1冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)控制
在中央空調(diào)系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)階段,必須進(jìn)行熱負(fù)荷和逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算應(yīng)采用動(dòng)態(tài)的計(jì)算方法,依據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況選擇合適的冷熱源。由于系統(tǒng)冷熱源及設(shè)備在部分負(fù)荷下的性能對(duì)系統(tǒng)節(jié)能有重要影響,因此,在設(shè)備選型時(shí),一方面要考慮到特定的設(shè)計(jì)工況,同時(shí)還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況和部分負(fù)荷的系統(tǒng)性能的影響??照{(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)過(guò)大,設(shè)備選型沒(méi)有充分考慮空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)和設(shè)備性能,空調(diào)機(jī)組容量、管道直徑、水泵配置、末端設(shè)備設(shè)計(jì)偏大,導(dǎo)致投資、運(yùn)行費(fèi)用增大。而很多建筑的空調(diào)系統(tǒng)都達(dá)不到滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,即使在最熱月仍有閑置的空調(diào)機(jī)組。水泵選型過(guò)大或水泵選配電機(jī)功率過(guò)大,低效率運(yùn)行,浪費(fèi)能源。
2.2 采用變風(fēng)量系統(tǒng)
以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求,是要確定向空調(diào)房間輸送經(jīng)過(guò)一定處理的空氣數(shù)量,用以吸收室內(nèi)的余熱和余濕,從而維持室內(nèi)所需要的溫、濕度。當(dāng)室內(nèi)余熱值發(fā)生變化而又需要使室內(nèi)溫度保持不變時(shí),可采用兩種方法:
(1)定風(fēng)量:將送風(fēng)量固定,而改變送風(fēng)溫度;
(2)變風(fēng)量:將送風(fēng)溫度值固定,而改變進(jìn)風(fēng)量。
考慮到現(xiàn)代化樓宇的空調(diào)要求,正從集中式控制向各個(gè)房間進(jìn)行獨(dú)立、個(gè)別控制的方面發(fā)展。變風(fēng)量空調(diào)(VAV)控制系統(tǒng)可以克服定風(fēng)量系統(tǒng)的諸多缺點(diǎn),它可以根據(jù)各個(gè)房間溫度要求的不同進(jìn)行獨(dú)立溫度控制,通過(guò)改變送風(fēng)量的辦法,來(lái)滿(mǎn)足不同房間(或區(qū)域)對(duì)負(fù)荷變化的需要。同時(shí),采用變風(fēng)量系統(tǒng)可以使空調(diào)系統(tǒng)輸送的風(fēng)量在建筑物中各個(gè)朝向的房間之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移,解決一天中同一時(shí)間各朝向房間的負(fù)荷并不都處于最大值的問(wèn)題,從而減少系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)風(fēng)量,這樣,空調(diào)設(shè)備的容量也可以減小,既可節(jié)省設(shè)備費(fèi)的投資,也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。資料顯示,采用變風(fēng)量系統(tǒng)可節(jié)省能源達(dá)到30%,并可同時(shí)提高環(huán)境的舒適性。該系統(tǒng)最適合應(yīng)用干樓層空間大而且房間多的建筑。
2.3 利用能量回收系統(tǒng)
壓縮機(jī)工作過(guò)程中會(huì)排放大量的廢熱,熱量等于空調(diào)系統(tǒng)從空間吸收的總熱量加壓縮機(jī)電機(jī)的發(fā)熱量。水冷機(jī)組通過(guò)冷卻水塔,風(fēng)冷機(jī)組通過(guò)冷凝器風(fēng)扇將這部分熱量排放到大氣環(huán)境中去。熱回收技術(shù)利用這部分熱量來(lái)獲取熱水,實(shí)現(xiàn)廢熱利用的目的。熱回收技術(shù)應(yīng)用于水冷機(jī)組,減少原冷凝器的熱負(fù)荷,使其熱交換效率更高;應(yīng)用風(fēng)冷機(jī)組,使其部分實(shí)現(xiàn)水冷化,使其兼具有水冷機(jī)組高效率的特性;所以無(wú)論是水冷、風(fēng)冷機(jī)組,經(jīng)過(guò)熱回收改造后,其工作效率都會(huì)顯著提高。根據(jù)實(shí)際檢測(cè),進(jìn)行熱回收改造后機(jī)組效率一般都是提高5%-15%。由于技術(shù)改造后負(fù)載減少,機(jī)組故障減少,壽命延長(zhǎng)。目前該項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于活塞式、螺桿式冷水機(jī)組。
2.4 合理選擇冷熱源
在制冷機(jī)組的選用中,根據(jù)“提高電力在終端能源消耗中的比重,降低煤炭在一次能源中的比重,有效利用石油和天然氣資源”的國(guó)家能源政策,鼓勵(lì)采用電制冷機(jī)組,限制采用燃煤鍋爐的產(chǎn)品。同時(shí),可積極發(fā)展太陽(yáng)能空調(diào)與燃?xì)饪照{(diào),合理利用其他熱源。
(1)太陽(yáng)能空調(diào):建立在太陽(yáng)能熱水器應(yīng)用的基礎(chǔ)L的太陽(yáng)能空調(diào),可充分利用夏天的太陽(yáng)能,具有很好的經(jīng)濟(jì)性。利用太陽(yáng)能供冷與供熱,不僅可以節(jié)省電力和常規(guī)能源,對(duì)環(huán)境保護(hù)尤其有重要意義。
(2)燃?xì)饪照{(diào):燃?xì)饪照{(diào)具有削減夏季電力高峰、填補(bǔ)夏季燃?xì)獾凸鹊囊嫣帯?/p>
(3)土壤熱源的有效利用:目前我國(guó)南方地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)主要用空氣源熱泵作為冷熱源,由于其“室外機(jī)”受環(huán)境空氣季節(jié)性溫度變化規(guī)律的制約,夏季供冷負(fù)荷越大時(shí)對(duì)應(yīng)的冷凝溫度越高,眾所周知,制冷系統(tǒng)冷卻水進(jìn)水溫度的高低對(duì)主機(jī)耗電量有著重要影響,一般推算,在水量一定情況下,進(jìn)水溫度提高l℃ ,壓縮機(jī)主機(jī)電耗約增加為2%,溴化鋰主機(jī)能耗提高約6%。為此若能尋找到更理想的新熱源形式取代或部分取代目前多采用的空氣熱源,無(wú)疑將有廣泛的應(yīng)用前景和明顯的節(jié)能效果。與地面上環(huán)境空氣相比,地下5米以下全年土壤溫度穩(wěn)定且約等于年平均溫度,可以分別在夏冬兩季提供相對(duì)較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。所以從原理上講,土壤是一種比環(huán)境空氣更好的熱泵系統(tǒng)的冷熱源。
土壤熱源熱泵的主要優(yōu)點(diǎn)有:節(jié)能效果明顯,可比空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)能約20%;埋地?fù)Q熱器不需要除霜,減少了冬季除霜的能耗;由于土壤具有較好的蓄熱性能,可與太陽(yáng)能聯(lián)用改善冬季運(yùn)行條件;埋地?fù)Q熱器在地下靜態(tài)的吸放熱,可減小空調(diào)系統(tǒng)對(duì)地面空氣的熱污染及噪音污染。
3.中央空調(diào)的技術(shù)節(jié)能措施
3.1合理設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能在節(jié)能方面起著重要的作用,因?yàn)榻ㄖ飪?nèi)的冷熱量可以通過(guò)房間的墻壁、門(mén)窗等傳遞出去,進(jìn)而增加或減少空調(diào)的能耗。所以在窗的構(gòu)造上,要能控制日光的照射作用,窗戶(hù)墻體的面積也不應(yīng)太大。如果窗戶(hù)面積比較大,則應(yīng)考慮采用熱反射玻璃、吸熱玻璃或其他遮陽(yáng)措施,如屋檐、挑檐、遮陽(yáng)板、窗簾等來(lái)阻止熱量的吸收。 3.2提高門(mén)窗氣密性,減少房間換氣次數(shù)。比如,采用密閉性良好的門(mén)窗,或在門(mén)窗上加設(shè)密閉條,都可以提高門(mén)窗氣密性。 3.3采用自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)包括冷熱源的能量控制、新風(fēng)量控制、空調(diào)系統(tǒng)的量值控制、設(shè)備的啟停時(shí)間和運(yùn)行方式控制、送風(fēng)溫度控制、溫濕度設(shè)定控制等。自動(dòng)控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和最佳控制,通過(guò)預(yù)測(cè)室內(nèi)外空氣狀態(tài)參數(shù)(溫度、濕度、熱焓、濃度等),以維持室內(nèi)環(huán)境的舒適。
4.空調(diào)使用過(guò)程的節(jié)能措施
4.1選擇合理的室內(nèi)空氣參數(shù)。若空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)為定值時(shí),夏季空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算溫度和濕度越低,房間的計(jì)算冷負(fù)荷就越大,系統(tǒng)耗能也越大。因此,從節(jié)能的角度出發(fā),在滿(mǎn)足舒適前提的下,要盡量提高夏季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度;在冬季,要盡量降低室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度。 4.2新風(fēng)量的調(diào)節(jié)。新風(fēng)負(fù)荷一般要占整個(gè)空調(diào)負(fù)荷的20%-40%,甚至更大。所以把新風(fēng)量調(diào)節(jié)在適合的范圍內(nèi),可以起到節(jié)能的效果。 4.3合理確定開(kāi)停機(jī)時(shí)間。確定最適合的啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間,不僅可以保證室內(nèi)環(huán)境的舒適,而且還可以節(jié)約空調(diào)能耗。啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間應(yīng)根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、氣候變化、房間使用功能等因素來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)控制。如果設(shè)備容量已經(jīng)確定,則應(yīng)按其額定功率考慮預(yù)冷或預(yù)熱時(shí)間,既可以提高冷、熱源的運(yùn)行效率,又可以縮短預(yù)冷或預(yù)熱的時(shí)間。 4.4過(guò)渡季節(jié)用室外空氣作為自然冷源。在夏季室外空氣熱量大于室內(nèi)空氣熱量和冬季室外空氣熱量小于室內(nèi)空氣熱量的情況下,適當(dāng)減少新風(fēng)量可以起到節(jié)能的作用。當(dāng)然,這要在空調(diào)運(yùn)行時(shí)保證衛(wèi)生條件的前提上進(jìn)行操作。當(dāng)供冷期間出現(xiàn)室外熱量小于室內(nèi)空氣熱量時(shí)(過(guò)渡季節(jié)),應(yīng)該采用全新風(fēng)運(yùn)行,這不僅可縮短制冷機(jī)的運(yùn)行時(shí)間,減少新風(fēng)耗能量,同時(shí)可以改善室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量。
4.總結(jié)
中央空調(diào)是建筑中能耗較大的部分,不僅僅要在中央空調(diào)的系統(tǒng)選擇上,而且要在維護(hù)結(jié)構(gòu)上做節(jié)能處理。當(dāng)然在具體工程中,要結(jié)合工程的特點(diǎn),制定不同的節(jié)能設(shè)計(jì)方案。