【中國制冷網(wǎng)】【關(guān)鍵詞】中央空調(diào)系統(tǒng),節(jié)能機(jī)會(huì),節(jié)能措施,節(jié)能觀念

    【摘要】綜述了中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的諸多機(jī)會(huì)與措施，指出節(jié)能觀念應(yīng)貫穿于中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、選型和運(yùn)行的始終，以達(dá)到z*大限度地節(jié)能。

    1、中央空調(diào)系統(tǒng)的組成

    中央空調(diào)系統(tǒng)是由一系列驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)的動(dòng)件(如水泵、風(fēng)機(jī)及壓縮機(jī))、各種型式的熱交換器(如風(fēng)機(jī)盤管、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(diào)系統(tǒng)一般可分下列五個(gè)循環(huán)：(1)室內(nèi)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說來，構(gòu)成中央空調(diào)系統(tǒng)的元件主要是熱交換器和流體機(jī)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(shè)備。當(dāng)任何一組熱交換器效果不好時(shí)，會(huì)增加系統(tǒng)耗電率(kW/RT)，不是系統(tǒng)耗電量增加，就是冷凍能力下降。而流體機(jī)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?zèng)Q定于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)h，輸送的工作流體流量Q，工作流體循環(huán)所需要的揚(yáng)程H以及效率η，減少其中任何一項(xiàng)，都可達(dá)到節(jié)能的目的。

    2、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的機(jī)會(huì)與措施

    2.1選取合理的設(shè)計(jì)參數(shù)

    2.1.1室內(nèi)溫、濕度從節(jié)能角度出發(fā)來確定室內(nèi)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)是節(jié)能的重要因素?？照{(diào)系統(tǒng)耗能大小除與當(dāng)?shù)厥彝鈿庀髤?shù)、建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)及室內(nèi)發(fā)熱散濕量有關(guān)外，室內(nèi)設(shè)計(jì)溫、濕度標(biāo)準(zhǔn)也是直接影響負(fù)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(fù)荷11.2%［1］，其節(jié)省的冷、熱負(fù)荷是極為可觀的。同樣，在夏季如將室內(nèi)空氣濕度由60%提高到70%，則可節(jié)約能量17%左右。據(jù)資料測(cè)算，僅僅將夏季室溫提高1℃，就可使空調(diào)工程投資總額降低約6%，運(yùn)行費(fèi)用減小8%左右［2］。

    2.1.2新風(fēng)量新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)總負(fù)荷的20%～40%［2］，對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)值高低的取舍，與節(jié)能關(guān)系重大，不可忽視。引進(jìn)新風(fēng)主要是為了滿足人員的衛(wèi)生需求及部分工藝空調(diào)所需維持的室內(nèi)外壓差。而新風(fēng)量的多少直接影響空調(diào)的負(fù)載，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)機(jī)、冷水泵、壓縮機(jī)、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)扇的耗電。

    一般設(shè)計(jì)是以人員z*多及活動(dòng)z*激烈的情況來決定新風(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(diào)時(shí)段都在耗能的狀況下運(yùn)轉(zhuǎn)。較有效的方法是以室內(nèi)空氣中二氧化碳含量來控制新風(fēng)量。

    2.2設(shè)計(jì)合理的圍護(hù)結(jié)構(gòu)與照明

    2.2.1外圍結(jié)構(gòu)增設(shè)外墻及屋頂?shù)谋貙訉?duì)冬、夏兩季節(jié)能有利；減少窗、墻面積比，對(duì)減少夏季冷負(fù)荷有較好的效果，對(duì)南方有利，但對(duì)北方建筑減少冬季能耗有可能不利；增加外遮陽對(duì)夏季冷負(fù)荷或供冷量減少十分有利，但在冬季，由于陽光輻射量減少，有可能導(dǎo)致冬季采暖能耗有較大的增加。對(duì)于這些冬夏季節(jié)互為矛盾的措施，設(shè)計(jì)中應(yīng)特別予以研究和考慮；此外建筑物朝向也是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮的問題。

    2.2.2窗在建筑節(jié)能中，窗的節(jié)能是十分重要的，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全部建筑物散失的熱量中，通過窗散失的熱量占(25～70)%。在窗的設(shè)計(jì)中要滿足的條件是：(1)室內(nèi)足夠的采光要求；(2)絕熱性，即冬天使熱量不散失到戶外，夏天又不使太多的陽光輻射吸收到屋內(nèi)；(3)建筑物的美觀；(4)通風(fēng)功能。窗的設(shè)計(jì)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(jié)能窗是超級(jí)節(jié)能窗，雖然超級(jí)節(jié)能窗比普通窗的價(jià)格高(20～50)%，但以節(jié)能計(jì)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(zhuǎn)化為空調(diào)冷負(fù)荷。對(duì)于空調(diào)面積大、照明容量大的地方，應(yīng)采用照明與空調(diào)的組合系統(tǒng)。采用空調(diào)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(diào)負(fù)荷。

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變頻直接地下水熱泵中央空調(diào)的設(shè)計(jì)探討創(chuàng)杰ACT-V6變頻器在中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用中央空調(diào)熱泵冷熱源實(shí)際工程案例淺析(圖)

    2.3選擇合適的空調(diào)方式

    2.3.1變風(fēng)量方式選取切合實(shí)際的空調(diào)方式是節(jié)能的必要途徑。為了達(dá)到節(jié)能的目的，對(duì)于不同性質(zhì)和用途的建筑物，必須采用不同的空調(diào)方式，同時(shí)還應(yīng)講究系統(tǒng)的小型化，使用靈活，便于管理，有利于節(jié)能。特別要注意建筑物朝向、位置的不同，其冷、熱負(fù)荷變化差別很大，應(yīng)采用不同的空調(diào)方式與系統(tǒng)，在諸多空調(diào)系統(tǒng)中，變風(fēng)量系統(tǒng)z*為節(jié)能。根據(jù)粗略測(cè)定，當(dāng)風(fēng)量是滿負(fù)荷設(shè)計(jì)風(fēng)量的50%時(shí)，運(yùn)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，加上沒有冷、熱抵消，節(jié)能效果明顯。

    2.3.2熱源熱泵空調(diào)方式熱回收式閉路水源熱泵空調(diào)方式是室內(nèi)機(jī)組、冷卻塔和熱水器等全套裝置，通過一個(gè)水系統(tǒng)加以組合，用同一個(gè)系統(tǒng)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(diào)方式有三個(gè)優(yōu)點(diǎn)：(1)能進(jìn)行熱回收，可根據(jù)需要開停機(jī)組，有利于節(jié)省能源；(2)可單獨(dú)控制室溫；(3)機(jī)組自帶制冷機(jī)和利用熱回收運(yùn)行，不需集中機(jī)房和大型鍋爐裝置，可節(jié)省機(jī)房面積和節(jié)約投資。對(duì)于南方某些較暖地區(qū)的中等規(guī)模的寫字樓和底層是商場(chǎng)、小餐廳等發(fā)熱量較大的公共場(chǎng)所，而高層是寫字樓、公寓等的建筑物非常適合。廈門汀州大廈采用這種有熱回收裝置的系統(tǒng)收到很好的節(jié)能效果［5］。

    2.3.3噴口側(cè)送風(fēng)方式噴口側(cè)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，由于送風(fēng)射流在噴射過程中，將不斷混入周圍空氣，使流量增加了3～5倍，送風(fēng)溫差可采用8～12℃，同時(shí)在氣流流經(jīng)觀眾席過程中，又與室內(nèi)空氣混合，使流量增加到送風(fēng)量的5～6倍，并不斷將室內(nèi)余熱從座位下的回風(fēng)口帶走，因此，無論從消除室內(nèi)余熱量還是保持應(yīng)有的風(fēng)速來看，噴口側(cè)送的送風(fēng)量比上送風(fēng)可減少(25～30)%［5］，因此是較節(jié)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(jié)能的氣流組織形式，用于體育館空調(diào)時(shí)，由于每個(gè)座椅只送新風(fēng)，誘導(dǎo)室內(nèi)空氣與其充分混合，將室內(nèi)余熱量從建筑物上部排走，避免了燈光和屋頂?shù)瓤照{(diào)負(fù)荷帶入觀眾區(qū)和比賽區(qū)，使空調(diào)負(fù)荷大為減小，空氣處理設(shè)備亦相應(yīng)減小，據(jù)國外資料介紹，夏季可節(jié)省冷負(fù)荷26%以上［5］。

    2.3.5衛(wèi)生間排氣系統(tǒng)從豎井內(nèi)引出一小管在衛(wèi)生間頂部設(shè)置排風(fēng)口，豎井按分區(qū)用管道連接起來，每分區(qū)用一臺(tái)通風(fēng)機(jī)進(jìn)行分區(qū)排氣。這種方式可節(jié)約設(shè)備投資和節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用，而且運(yùn)行噪聲低，很有實(shí)用價(jià)值，且可節(jié)能。

    2.4配置優(yōu)質(zhì)的節(jié)能設(shè)備

    2.4.1主機(jī)為了安全起見，絕大部分的冷水主機(jī)容量要比實(shí)際尖峰熱負(fù)載大20%以上，再加上實(shí)際尖峰熱負(fù)載在全年出現(xiàn)的頻率相當(dāng)?shù)?，全年平均的熱?fù)載大約是尖峰熱負(fù)載的(60～70)%，使得全年平均的熱負(fù)載只有冷水主機(jī)容量的(50～60)%，造成冷水主機(jī)大部分時(shí)間都在低負(fù)載下運(yùn)轉(zhuǎn)。冷水主機(jī)負(fù)載率在60%以下運(yùn)轉(zhuǎn)是不佳的。

    由于生產(chǎn)制造技術(shù)的提高，近年來新上市的冷水主機(jī)的耗電率比20年前所生產(chǎn)的冷水主機(jī)降低約35%左右，因此在適當(dāng)時(shí)候?qū)⑴f主機(jī)換成高效率的冷水主機(jī)是非?？尚械?。根據(jù)實(shí)例，某用戶為了解決CFC冷媒的問題將一臺(tái)已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)約15年的350RT的冷水主機(jī)換成可滿足尖峰需求的300RT的冷水主機(jī)，設(shè)備投資約可在4年左右回收［6］。配置多臺(tái)壓縮機(jī)的冷水機(jī)組具有明顯節(jié)能效果。因?yàn)檫@樣的機(jī)組在部分負(fù)荷時(shí)仍有較高的效率，而且，機(jī)組起動(dòng)時(shí)可以實(shí)現(xiàn)順序起動(dòng)各臺(tái)壓縮機(jī)，每臺(tái)壓縮機(jī)的功率小，對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，能量損失小。

    此外，可以任意改變各臺(tái)壓縮機(jī)的起動(dòng)順序，使各臺(tái)壓縮機(jī)的磨損均衡，延長使用壽命。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整冷水主機(jī)的設(shè)定溫度可收到較好的節(jié)能效果。冷水溫度越高，則主機(jī)耗電率越低。每提高1℃，節(jié)電約3%。在調(diào)高冷水設(shè)定溫度時(shí)，需符合負(fù)荷端的溫度要求。調(diào)高冷水的設(shè)定溫度有兩種方法：一是冷水溫度隨室外氣溫設(shè)置；二是冷水溫度隨熱負(fù)載設(shè)置。

    2.4.2泵與風(fēng)機(jī)及其變頻調(diào)速變頻調(diào)節(jié)技術(shù)是泵類和風(fēng)機(jī)普遍采用的一項(xiàng)重要的節(jié)能措施。事實(shí)證明，泵類和風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行節(jié)能量是顯著的。

    在二次泵的空調(diào)供冷、供暖水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般是通過壓差信號(hào)對(duì)二次泵進(jìn)行臺(tái)數(shù)控制，以實(shí)現(xiàn)變流量調(diào)節(jié)。但根據(jù)實(shí)際空調(diào)工程來看，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(diào)速裝置調(diào)節(jié)流量可收到良好的節(jié)能效果。北京某飯店采用變頻調(diào)速裝置已獲得顯著的節(jié)電效益，該飯店共選用3臺(tái)變頻調(diào)速裝置，分別對(duì)冷凍水泵、冷卻水泵和供暖水泵進(jìn)行變流量調(diào)節(jié)，投入運(yùn)行一年就節(jié)電50萬kW.h，而3套變頻調(diào)速裝置的投資費(fèi)是13萬元，投資回收期不足2年［5］。變頻調(diào)速可在非峰值負(fù)荷時(shí)減少送風(fēng)量，從而可節(jié)省動(dòng)力消耗。

    據(jù)檢測(cè)，當(dāng)運(yùn)行風(fēng)量減至設(shè)計(jì)風(fēng)量的50%時(shí)，運(yùn)行電流約減少25.5%［5］，因而全年空調(diào)運(yùn)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(shè)計(jì)時(shí)可將變風(fēng)量系統(tǒng)分為兩個(gè)或數(shù)個(gè)系統(tǒng)，以使控制更靈活，調(diào)節(jié)更方便，節(jié)能效果更顯著。

    2.4.3管件引流三通是利用近環(huán)路過大的余壓能量來引射遠(yuǎn)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(diào)系統(tǒng)、冷卻水閉式循環(huán)系統(tǒng)和熱水采暖系統(tǒng)，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(yuǎn)環(huán)路支管流束進(jìn)入?yún)R合管。工程設(shè)計(jì)上為了解決該問題，常常是擴(kuò)大遠(yuǎn)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(qiáng)制遠(yuǎn)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(tǒng)中各環(huán)路的水力平衡，更重要的是使系統(tǒng)阻力降低，減小了循環(huán)壓頭，從而節(jié)省了運(yùn)行費(fèi)用，一般可節(jié)省電量(15～30)%［5］。

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