【中國制冷網(wǎng)】【關(guān)鍵詞】中央空調系統,節能機會(huì ),節能措施,節能觀(guān)念

    【摘要】綜述了中央空調系統節能的諸多機會(huì )與措施，指出節能觀(guān)念應貫穿于中央空調系統設計、選型和運行的始終，以達到z*大限度地節能。

    1、中央空調系統的組成

    中央空調系統是由一系列驅動(dòng)流體流動(dòng)的動(dòng)件(如水泵、風(fēng)機及壓縮機)、各種型式的熱交換器(如風(fēng)機盤(pán)管、蒸發(fā)器、冷凝器及中間熱交換器等)及連接各種裝置的管道(如風(fēng)管、水管及冷媒管)和閥件所組成。中央空調系統一般可分下列五個(gè)循環(huán)：(1)室內空氣循環(huán)；(2)冷水循環(huán)；(3)冷媒循環(huán)；(4)冷卻水循環(huán)；(5)室外空氣循環(huán)?？傮w說(shuō)來(lái)，構成中央空調系統的元件主要是熱交換器和流體機械兩種。熱交換器是作為高低溫兩種工作流體能量交換的設備。當任何一組熱交換器效果不好時(shí)，會(huì )增加系統耗電率(kW/RT)，不是系統耗電量增加，就是冷凍能力下降。而流體機械則是推動(dòng)工作流體循環(huán)的動(dòng)力泵，其耗電量W=QHhr/η。耗電量的多少決定于運轉時(shí)數h，輸送的工作流體流量Q，工作流體循環(huán)所需要的揚程H以及效率η，減少其中任何一項，都可達到節能的目的。

    2、中央空調系統節能的機會(huì )與措施

    2.1選取合理的設計參數

    2.1.1室內溫、濕度從節能角度出發(fā)來(lái)確定室內溫、濕度標準是節能的重要因素?？照{系統耗能大小除與當地室外氣象參數、建筑物的外圍護結構及室內發(fā)熱散濕量有關(guān)外，室內設計溫、濕度標準也是直接影響負荷大小的重要因素。在保證生產(chǎn)工藝與人體健康的條件下，夏季室溫每提高1℃，約可減少熱負荷11.2%［1］，其節省的冷、熱負荷是極為可觀(guān)的。同樣，在夏季如將室內空氣濕度由60%提高到70%，則可節約能量17%左右。據資料測算，僅僅將夏季室溫提高1℃，就可使空調工程投資總額降低約6%，運行費用減小8%左右［2］。

    2.1.2新風(fēng)量新風(fēng)負荷占空調總負荷的20%～40%［2］，對其標準值高低的取舍，與節能關(guān)系重大，不可忽視。引進(jìn)新風(fēng)主要是為了滿(mǎn)足人員的衛生需求及部分工藝空調所需維持的室內外壓差。而新風(fēng)量的多少直接影響空調的負載，從而影響空調系統的風(fēng)機、冷水泵、壓縮機、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)扇的耗電。

    一般設計是以人員z*多及活動(dòng)z*激烈的情況來(lái)決定新風(fēng)量，但實(shí)際使用時(shí)卻幾乎不需要使用這么大的新風(fēng)量，從而造成在絕大部分的空調時(shí)段都在耗能的狀況下運轉。較有效的方法是以室內空氣中二氧化碳含量來(lái)控制新風(fēng)量。

    2.2設計合理的圍護結構與照明

    2.2.1外圍結構增設外墻及屋頂的保溫層對冬、夏兩季節能有利；減少窗、墻面積比，對減少夏季冷負荷有較好的效果，對南方有利，但對北方建筑減少冬季能耗有可能不利；增加外遮陽(yáng)對夏季冷負荷或供冷量減少十分有利，但在冬季，由于陽(yáng)光輻射量減少，有可能導致冬季采暖能耗有較大的增加。對于這些冬夏季節互為矛盾的措施，設計中應特別予以研究和考慮；此外建筑物朝向也是設計時(shí)應考慮的問(wèn)題。

    2.2.2窗在建筑節能中，窗的節能是十分重要的，據統計，在全部建筑物散失的熱量中，通過(guò)窗散失的熱量占(25～70)%。在窗的設計中要滿(mǎn)足的條件是：(1)室內足夠的采光要求；(2)絕熱性，即冬天使熱量不散失到戶(hù)外，夏天又不使太多的陽(yáng)光輻射吸收到屋內；(3)建筑物的美觀(guān)；(4)通風(fēng)功能。窗的設計和發(fā)展經(jīng)歷了單層窗時(shí)期、雙層玻璃階段和鍍膜玻璃階段。目前z*先進(jìn)的節能窗是超級節能窗，雖然超級節能窗比普通窗的價(jià)格高(20～50)%，但以節能計算，它的回收期只有2～4年［3］。

    2.2.3照明在我國，照明用電量已占總用量的10%以上［4］，照明用電往往直接轉化為空調冷負荷。對于空調面積大、照明容量大的地方，應采用照明與空調的組合系統。采用空調組合燈具，不僅能夠改善照明裝置的工作條件，而且可以減少空調負荷。

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變頻直接地下水熱泵中央空調的設計探討創(chuàng )杰ACT-V6變頻器在中央空調系統的應用中央空調熱泵冷熱源實(shí)際工程案例淺析(圖)

    2.3選擇合適的空調方式

    2.3.1變風(fēng)量方式選取切合實(shí)際的空調方式是節能的必要途徑。為了達到節能的目的，對于不同性質(zhì)和用途的建筑物，必須采用不同的空調方式，同時(shí)還應講究系統的小型化，使用靈活，便于管理，有利于節能。特別要注意建筑物朝向、位置的不同，其冷、熱負荷變化差別很大，應采用不同的空調方式與系統，在諸多空調系統中，變風(fēng)量系統z*為節能。根據粗略測定，當風(fēng)量是滿(mǎn)負荷設計風(fēng)量的50%時(shí)，運行電流約減少26.5%［2］，因而全年的送風(fēng)動(dòng)力比定風(fēng)量方式小得多，加上沒(méi)有冷、熱抵消，節能效果明顯。

    2.3.2熱源熱泵空調方式熱回收式閉路水源熱泵空調方式是室內機組、冷卻塔和熱水器等全套裝置，通過(guò)一個(gè)水系統加以組合，用同一個(gè)系統按照不同房間的不同要求分別供冷或供熱。這種以水為熱源的熱泵空調方式有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)能進(jìn)行熱回收，可根據需要開(kāi)停機組，有利于節省能源；(2)可單獨控制室溫；(3)機組自帶制冷機和利用熱回收運行，不需集中機房和大型鍋爐裝置，可節省機房面積和節約投資。對于南方某些較暖地區的中等規模的寫(xiě)字樓和底層是商場(chǎng)、小餐廳等發(fā)熱量較大的公共場(chǎng)所，而高層是寫(xiě)字樓、公寓等的建筑物非常適合。廈門(mén)汀州大廈采用這種有熱回收裝置的系統收到很好的節能效果［5］。

    2.3.3噴口側送風(fēng)方式噴口側送風(fēng)是體育館的比賽大廳z*廣泛采用的一種送風(fēng)方式，其特點(diǎn)是射程長(cháng)，由于送風(fēng)射流在噴射過(guò)程中，將不斷混入周?chē)諝?，使流量增加?～5倍，送風(fēng)溫差可采用8～12℃，同時(shí)在氣流流經(jīng)觀(guān)眾席過(guò)程中，又與室內空氣混合，使流量增加到送風(fēng)量的5～6倍，并不斷將室內余熱從座位下的回風(fēng)口帶走，因此，無(wú)論從消除室內余熱量還是保持應有的風(fēng)速來(lái)看，噴口側送的送風(fēng)量比上送風(fēng)可減少(25～30)%［5］，因此是較節能的一種送風(fēng)方式。

    2.3.4下送上回方式下送上回方式是一種節能的氣流組織形式，用于體育館空調時(shí)，由于每個(gè)座椅只送新風(fēng)，誘導室內空氣與其充分混合，將室內余熱量從建筑物上部排走，避免了燈光和屋頂等空調負荷帶入觀(guān)眾區和比賽區，使空調負荷大為減小，空氣處理設備亦相應減小，據國外資料介紹，夏季可節省冷負荷26%以上［5］。

    2.3.5衛生間排氣系統從豎井內引出一小管在衛生間頂部設置排風(fēng)口，豎井按分區用管道連接起來(lái)，每分區用一臺通風(fēng)機進(jìn)行分區排氣。這種方式可節約設備投資和節約運行費用，而且運行噪聲低，很有實(shí)用價(jià)值，且可節能。

    2.4配置優(yōu)質(zhì)的節能設備

    2.4.1主機為了安全起見(jiàn)，絕大部分的冷水主機容量要比實(shí)際尖峰熱負載大20%以上，再加上實(shí)際尖峰熱負載在全年出現的頻率相當低，全年平均的熱負載大約是尖峰熱負載的(60～70)%，使得全年平均的熱負載只有冷水主機容量的(50～60)%，造成冷水主機大部分時(shí)間都在低負載下運轉。冷水主機負載率在60%以下運轉是不佳的。

    由于生產(chǎn)制造技術(shù)的提高，近年來(lái)新上市的冷水主機的耗電率比20年前所生產(chǎn)的冷水主機降低約35%左右，因此在適當時(shí)候將舊主機換成高效率的冷水主機是非?？尚械?。根據實(shí)例，某用戶(hù)為了解決CFC冷媒的問(wèn)題將一臺已經(jīng)運轉約15年的350RT的冷水主機換成可滿(mǎn)足尖峰需求的300RT的冷水主機，設備投資約可在4年左右回收［6］。配置多臺壓縮機的冷水機組具有明顯節能效果。因為這樣的機組在部分負荷時(shí)仍有較高的效率，而且，機組起動(dòng)時(shí)可以實(shí)現順序起動(dòng)各臺壓縮機，每臺壓縮機的功率小，對電網(wǎng)的沖擊小，能量損失小。

    此外，可以任意改變各臺壓縮機的起動(dòng)順序，使各臺壓縮機的磨損均衡，延長(cháng)使用壽命。適當地調整冷水主機的設定溫度可收到較好的節能效果。冷水溫度越高，則主機耗電率越低。每提高1℃，節電約3%。在調高冷水設定溫度時(shí)，需符合負荷端的溫度要求。調高冷水的設定溫度有兩種方法：一是冷水溫度隨室外氣溫設置；二是冷水溫度隨熱負載設置。

    2.4.2泵與風(fēng)機及其變頻調速變頻調節技術(shù)是泵類(lèi)和風(fēng)機普遍采用的一項重要的節能措施。事實(shí)證明，泵類(lèi)和風(fēng)機變速運行節能量是顯著(zhù)的。

    在二次泵的空調供冷、供暖水系統設計中，一般是通過(guò)壓差信號對二次泵進(jìn)行臺數控制，以實(shí)現變流量調節。但根據實(shí)際空調工程來(lái)看，由于水泵實(shí)際工作點(diǎn)往往不能處于效率z*高點(diǎn)，即使流量減小了，實(shí)際用電量減少并不多。而采用變頻調速裝置調節流量可收到良好的節能效果。北京某飯店采用變頻調速裝置已獲得顯著(zhù)的節電效益，該飯店共選用3臺變頻調速裝置，分別對冷凍水泵、冷卻水泵和供暖水泵進(jìn)行變流量調節，投入運行一年就節電50萬(wàn)kW.h，而3套變頻調速裝置的投資費是13萬(wàn)元，投資回收期不足2年［5］。變頻調速可在非峰值負荷時(shí)減少送風(fēng)量，從而可節省動(dòng)力消耗。

    據檢測，當運行風(fēng)量減至設計風(fēng)量的50%時(shí)，運行電流約減少25.5%［5］，因而全年空調運行消耗的電力比定風(fēng)量方式小得多。如送風(fēng)面積大或房間多，設計時(shí)可將變風(fēng)量系統分為兩個(gè)或數個(gè)系統，以使控制更靈活，調節更方便，節能效果更顯著(zhù)。

    2.4.3管件引流三通是利用近環(huán)路過(guò)大的余壓能量來(lái)引射遠環(huán)路介質(zhì)而共同前進(jìn)的一種特殊的管件，適用于一切單管或雙管冷水空調系統、冷卻水閉式循環(huán)系統和熱水采暖系統，安裝在回水管的合流三通處，可克服“老匯流三通”工作的缺陷(具有較大余壓的近環(huán)路支管流束沖入三通后阻礙了遠環(huán)路支管流束進(jìn)入匯合管。工程設計上為了解決該問(wèn)題，常常是擴大遠路管徑以減少阻力消耗，加大循環(huán)水泵的場(chǎng)程和流量以強制遠環(huán)路介質(zhì)匯擾)。

    引流三通的作用不僅保證了閉路循環(huán)系統中各環(huán)路的水力平衡，更重要的是使系統阻力降低，減小了循環(huán)壓頭，從而節省了運行費用，一般可節省電量(15～30)%［5］。

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變頻直接地下水熱泵中央空調的設計探討創(chuàng )杰ACT-V6變頻器在中央空調系統的應用中央空調熱泵冷熱源實(shí)際工程案例淺析(圖)