1.常規電制冷空調系統
目前使用較多的空調形式,經(jīng)過(guò)一個(gè)多世紀的發(fā)展,制冷主機的形式多種多樣,具有制冷效率高等的優(yōu)點(diǎn),它有如下特點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):
?、?系統簡(jiǎn)單,占地比其他形式的稍??;
?、?效率高,COP(制冷效率)一般大于5.3;
?、?設備投資相對于其他系統少。
缺點(diǎn):
?、?冷水機組的數量與容量較大,相應地其他用電設備數量、容量也增加,加大了維護、維修工作量。
?、?總用電負荷大,增加了變壓器配電容量與配電設施費。
?、?所使用電均為高峰電,不享受峰谷電價(jià)政策,運行費用高。
?、?在拉閘限電時(shí)出現空調不能使用的狀況。2003/2004年夏季就因此出現空調主機減半運行情況,造成大部分中央空調達不到使用效果。
?、?運行方式不靈活,在過(guò)渡季節、節假日或休息時(shí)間個(gè)別區域供冷,需要開(kāi)主機運行,形成大馬拉小車(chē),浪費了機組的配置能力,增加了運行費用。
?、?對于大型區域供冷系統較難實(shí)現較好的供冷(供水溫度不能降低),管網(wǎng)的投資大、輸送能耗高、空調品質(zhì)差。
2.冰蓄冷空調系統
冰蓄冷空調是在常規水冷冷水機組系統的基礎上減小制冷主機容量、增加蓄冰裝置,利用夜間低谷低價(jià)電力時(shí)段將冷量通過(guò)冰的形式儲存起來(lái),白天需要供冷時(shí)釋放出來(lái)。該技術(shù)在20世紀30年代開(kāi)始應用于美國。
從美國、日本、韓國、中國臺灣等較發(fā)達的國家和地區的發(fā)展情況來(lái)看,冰蓄冷已經(jīng)成為中央空調的發(fā)展方向。比如,韓國明令超過(guò)2 000㎡的建筑,必須采用冰蓄冷或煤氣空調,日本超過(guò)5 000㎡的建筑物,就在設計時(shí)考慮采用冰蓄冷空調系統。很多國家都采取了獎勵措施來(lái)推廣這種技術(shù),比如韓國轉移1kW高峰電力,一次性獎勵2 000美金,美國一次性獎勵500美金等等。
中國也加大對蓄能技術(shù)的推廣力度,國家計委和經(jīng)貿委特下達《節約用電管理辦法》,要求各單位推廣蓄能技術(shù),并逐步加大峰谷電差價(jià)。全國采用蓄能技術(shù)的空調系統大幅度增加,2001年10月舉辦APEC會(huì )議的10萬(wàn)㎡上??萍汲?,浙江大學(xué)紫金港新校區13萬(wàn)㎡,廣州大學(xué)城500萬(wàn)㎡等大型建筑采用的就是冰蓄冷空調系統。
冰蓄冷中央空調代表當今世界中央空調的先進(jìn)水平,預示著(zhù)中央空調的發(fā)展方向,有如下特點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn):
?、?減少冷水機組容量(降低主機一次性投資),總用電負荷少,減少變壓器配電容量與配電設施費。
?、?制冷主機制冷效率高(COP大于5.3),同時(shí)利用峰谷荷電價(jià)差,大大減少空調年運行費,可節約運行費用35%以上(與熱泵和溴化鋰空調形式比可以節約40%以上)。
?、?減少建筑的配電容量,節約變配電的投資,節約約30%(空調的配電投資);免雙線(xiàn)路的高可靠性費用,節約投資。
?、?使用靈活,部分區域使用空調可由融冰提供,不用開(kāi)主機,節能效果明顯。
?、?可以為較小的負荷(如只用個(gè)別辦公室)融冰定量供冷,而無(wú)需開(kāi)主機。
?、?在過(guò)渡季節,可以融冰定量供冷,而無(wú)需開(kāi)主機,不會(huì )出現大馬拉小車(chē)的狀況,運行更合理,費用節約明顯。
?、?具有應急功能,提高空調系統的可靠性。在拉閘限電時(shí)更能顯示其優(yōu)勢:只要具備帶動(dòng)水泵的電力(如發(fā)電機發(fā)電 限電減電力供電)就能夠融冰供冷,不會(huì )出現空調不能使用的狀況(2003/2004年夏季空調主機減半運行,造成大部分中央空調達不到效果,只有冰蓄冷空調的效果沒(méi)有受到影響)。
?、?制冷溫度低而穩定,空調效果佳,提高大樓的舒適性和品位。
?、?有低溫冷源制冷速度快,上班前啟動(dòng)時(shí)間短。上班前啟動(dòng)時(shí)間越長(cháng),則空調無(wú)效運行越多,無(wú)謂的浪費越大。
?、?作為驅動(dòng)能源,清潔、環(huán)保、穩定、簡(jiǎn)單可靠,且峰谷電差價(jià)在不久的將來(lái)勢必會(huì )更優(yōu)惠(周邊省份在去年已大幅優(yōu)惠,國外的峰谷差更大)。
對于大型多建筑區域供冷,可以低溫供水,降低送水能耗、減少管網(wǎng)投資;同時(shí)與每一建筑一個(gè)供冷站的形式比可以節約投資、減少管理費用、減少機房面積。(如廣州大學(xué)城500萬(wàn)㎡,浙江大學(xué) 紫金港新校區13萬(wàn)㎡,杭州商學(xué)院10萬(wàn)㎡,杭州市民中心58萬(wàn)㎡等)。
可以為末端提供低溫冷水,降低末端的投資;加強除濕能力,大幅提高空調舒適性;如果采用低溫送風(fēng)系統,更是可以節約末端的風(fēng)機能耗、提高空調品質(zhì)、減少風(fēng)管的尺寸和投資。
空調系統智能化程度高,可以實(shí)現系統的全自動(dòng)運行,而且具備與大樓的BAS接口,是目前世界上最先進(jìn)的空調系統。
缺點(diǎn):
?、?如果主機和蓄冷裝置等設備均布置于制冷機房?jì)?,蓄冰裝置需要占用一定的空間(解決辦法:可以埋在綠化帶下,布置在汽車(chē)坡道下等無(wú)用空間)。
?、?機房設備投資比常規水冷電制冷和溴化鋰機組系統稍高。
?、?冰蓄冷只能夏天供冷,需要供熱系統(可以采用熱網(wǎng)換熱供暖,熱網(wǎng)容量遠低于溴化鋰機組所需,只有50%左右容量)。
3.水源熱泵空調系統
屬于可再生能源利用技術(shù)
水源熱泵是具備了利用地球水體所儲藏的太陽(yáng)能資源作為冷熱源,進(jìn)行能量轉換的供暖空調系統。其中可以利用的水體,包括地下水或河流、地表部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個(gè)巨大的集熱器,收集了47%的太陽(yáng)輻射能量,比人類(lèi)每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過(guò)土壤間接的接受太陽(yáng)輻射能量),而且是一個(gè)巨大的動(dòng)態(tài)能量平衡系統,地表的土壤和水體自然的保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中地近乎無(wú)限的或地能成為可能。所以說(shuō),水源熱泵利用的是清潔的可再生能源地一種技術(shù)。
便于計量和收費
空調用電負荷在用戶(hù)位置,因此便于空調的計量與收費。這對于用戶(hù)合理使用空調系統,節約空調系統的能耗,公平、公正、公開(kāi)地攤派空調運行管理是很有利的。
運行安全可靠
水源熱泵機組的空調系統是可以基本保證全年按用戶(hù)的需要開(kāi)啟空調系統,特別是春秋空調過(guò)渡季節均能運行,也就相當于四管制空調系統。一般,水源熱泵供、回水溫度一年四季相對穩定,其波動(dòng)的范圍遠遠小于空氣溫度的變動(dòng)。水體在夏季作為空調的冷源,在冬季作為空調的熱源,水體溫度較恒定的特性使得熱泵機組運行更可靠、穩定,也保證了系統的高效性和經(jīng)濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點(diǎn)問(wèn)題。
高效節能
水源熱泵機組可利用的環(huán)境水體溫度冬季為12~22℃,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高。而夏季水體溫度為18~35℃,水體溫度比環(huán)境溫度低,所以制冷的冷凝溫度降低,機組效率提高。
應用靈活
有的建筑物內,特別在過(guò)渡季節,部分區域需要供冷,部分區域需要供熱,水源熱泵可以同時(shí)供冷和供熱,可以實(shí)現建筑內冷熱量的轉移和平衡,從而系統少用能源。
水地源空調以其卓越的節能環(huán)保特點(diǎn)得到了廣泛認可。在短短幾年間,水地源熱泵中央空調在大中城市的發(fā)展如火如荼,特別是在北京、山東、長(cháng)三角等經(jīng)濟發(fā)達區域,已經(jīng)成為節能環(huán)保高檔空調系統的象征。目前正快速向中西部地區發(fā)展,各地紛紛建立水地源空調示范工程,政府也積極鼓勵企事業(yè)單位選用水地源熱泵空調。
當前,氣候變暖嚴重威脅到人類(lèi)的可持續發(fā)展,應對氣候變化已成為全球面臨的重大挑戰。氣候變化的原因除了自然因素外,同人類(lèi)的活動(dòng),特別是同使用化石燃料、排放二氧化碳的程度密切相關(guān)。
節能必然成為衡量未來(lái)建筑品質(zhì)的必要指標,“低碳排放”的概念正受到環(huán)保行業(yè)學(xué)術(shù)研究機構的普遍重視。
中央空調系統作為建筑耗電最大的一個(gè)設備,其節能減排的必要性應該首當其沖的。根據《中國節能技術(shù)政策大綱》,發(fā)展地熱源、水源、空氣源熱泵技術(shù)和污水源熱泵技術(shù),一般情況下不應采用直接電供暖方式。提倡蓄冷、蓄熱空調和供暖,盡量利用電網(wǎng)低谷負荷。
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