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空調節能技術基本概述

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以實際商業建築空調節能改造為例,從減少冷熱負荷、提高冷熱源效率、利用自然冷源、減少水泵電耗、減少風機電耗、改進氣流組織、改善控制七個方面分析了商業建築空調節能的具體技術措施和實施辦法。下文是由小編為大家帶來空調節能技術基本概述,歡迎大家閱讀瀏覽。

空調節能技術基本概述

  1 概述

隨著經濟建設的發展,商用建築(寫字樓、賓館飯店、大中型商場等)大量興建,其中住宅約佔53.8%、商業建築約佔25.4%。目前國內興建的採用中央空調的商用建築普遍存在著高能耗的問題,例如清華大學在1998年對北京市的十家營業較好的大商場進行了全面的測試和統計,這些商場的全年執行能耗平均大約是188 kwh/m2.a,而氣候條件大致相當的日本的同類建築的平均全年能耗大約是135 kwh/m2.a,也就是說北京市的商場的能耗要比日本高出將近40%。空調能耗是商業建築的能耗的主要部分,佔總能耗的50~60%。初步估計目前全國商用中央空呼叫電量為400萬~450萬kW。按重慶和上海的統計,中央空呼叫電量已分別佔全市總用電量的23%和31.1%,給各城市的供配電帶來了沉重的壓力。隨著現代化建設的發展,能源供應會更加緊張,將會導致影響經濟的持續發展。一般中央空調能耗約佔整個建築總能耗的50%左右,對於商場和綜合大樓可能要高達60%以上,因此節約商業建築空調能耗是刻不容緩的。

空調系統的能耗主要有兩個方面,一方面是為了供給空氣處理裝置冷量和熱量的冷熱源能耗,如壓縮式製冷機耗電,吸收式製冷機耗蒸汽或燃氣,鍋爐耗煤、燃油、燃氣或電等;另一方面是為了給房間送風和輸送空調迴圈水,風機和水泵所消耗的電能。

冷熱源的能耗由建築物所需要的供冷量和供熱量決定,建築物的空調需冷量和需熱量的影響因素有室外氣象引數(如室外空氣溫度、空氣溼度、太陽輻射強度等),室內空調設計標準,外牆門窗的傳熱特性,室內人員、照明、裝置的散熱、散溼狀況以及新風量的多少等。風機、水泵的輸送能耗受所輸送的空氣量、水量和水系統、風系統的輸送阻力影響,風系統、水系統的流量和阻力的影響因素有系統型式、送風溫差、供回水溫差、送風和送水流速、空氣處理裝置和冷熱源裝置的阻力和效率等。針對上述影響因素和商業建築的特點,商業建築空調節能的技術措施可歸納為七個方面:減少冷熱負荷、提高冷熱源效率、利用自然冷源、減少水泵電耗、減少風機電耗、改進氣流組織、改善控制。

  2 減少冷熱負荷

冷熱負荷是空調系統最基礎的資料,製冷機、供熱鍋爐、冷熱水迴圈泵以及給房間送冷、送熱的空調箱、風機盤管等規格型號的選擇都是以冷熱負荷為依據的。如果能減少建築的冷熱負荷,不僅可以減小製冷機、供熱鍋爐、冷熱水迴圈泵、空調箱、風機盤管等的型號,降低空調系統的初投資,而且這些裝置型號減小後,所需的配電功率也會減少,這會造成變配電裝置初投資減少以及上述空調裝置日常執行耗電量減少,執行費用降低。所以減少冷熱負荷是商業建築節能最根本的措施。減少冷熱負荷有以下一些具體措施:

2.1 改善建築的保溫隔熱效能

房間內冷熱量的損失通過房間的牆體、門窗等傳遞出去的。改善建築的保溫隔熱效能可以直接有效地減少建築物的冷熱負荷。改善建築的保溫隔熱效能可以從以下幾個方面著手:

確定合適的窗牆面積比例,不要盲目追求大窗戶、全玻璃幕牆。

合理設計窗戶遮陽。

充分利用保溫隔熱效能好的玻璃窗。

2.2 選擇合理的室內設計引數

商業建築空調的主要目的是創造一個舒適的室內空氣環境,滿足人們辦公、學習、娛樂等的舒適及衛生要求。美國供熱製冷空調工程師學會設計手冊(ASHRAE Handbook)的基礎篇裡,給出了人體感覺舒適的室內空氣引數區域,大約是空氣溫度13℃~23℃,空氣相對溼度20%~80%。

如果夏季設計溫度太低或冬季室內設計溫度太高,都會增加建築的冷熱負荷。在滿足舒適要求的條件下,要儘量提高夏季的室內設計溫度和相對溼度,儘量降低冬季的室內設計溫度和相對溼度,不要盲目追求夏季室內空氣溫度過低、過幹,冬季室內設計溫度過高。

2.3 區域性熱源就地排除

商業建築中的有些房間,由於使用功能的需要,會在房間的區域性產生較大的散熱量,例如廚房的灶臺、醫院消毒間的消毒櫃、電話機房的交換機等。在空調系統設計過程中,應考慮在發熱量比較大的區域性熱源附近設定區域性排風,將裝置散熱量直接排出室外,防止熱量散發到室內,以減少夏季的冷負荷。但是在執行中,這些排風機可能沒有開啟或者發生故障並得不到及時的更換和修理,那麼這些區域性熱源就會造成很大的冷負荷,浪費冷量和破壞室內熱環境。

2.4 控制和正確使用室外新風量

由於新風負荷佔建築物總負荷的20%~30%,控制和正確使用新風量是空調系統最有效的`節能措施之一。

由於新風負荷接近總負荷的1/3,所以要嚴格控制新風量的大小。除了嚴格控制新風量的大小之外,還要合理利用新風。春秋季或冬季,有些房間仍需供冷,此時當室外空氣焓值小於室內空氣設計狀態的焓值時,可採用室外新風為室內降溫,可減少冷機的開啟量,節省能耗。

減少新風負荷應從以下兩方面著手:

不要隨意提高最小新風量標準

杜絕非正常渠道引入新風

  3 提高冷源效率

評價冷源製冷效率的效能指標是製冷係數(COP,Coefficient Of Performance ),是指單位功耗所能獲得的冷量。製冷係數與製冷劑的性質無關,僅取決於被冷卻物的溫度T0’ 和冷卻劑溫度Tk’, T0’越高,Tk’越低,製冷係數越高。所以空調系統冷機的實際執行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高,否則製冷係數就會較低,產生單位冷量所需消耗的功量多,耗電量高,增加建築的能耗。提高冷源效率可採取以下一些措施:

3.1 降低冷卻水溫度

由於冷卻水溫度越低,冷機的製冷係數越高。冷卻水的供水溫度每上升1℃,冷機的COP下降近4%。降低冷卻水溫度需要加強執行管理,停止的冷卻塔的進出水管的閥門應該關閉,否則,來自停開的冷卻塔的溫度較高的水使混合後的水溫提高,冷機的製冷係數就減低了。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。

3.2 提高冷凍水溫度

由於冷凍水溫度越高,冷機的製冷效率越高,冷凍水供水溫度提高1℃,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。例如,不要設定過低的冷機冷凍水設定溫度;關閉停止執行的冷機的水閥,防止部分冷凍水走旁通管路,經過執行中的冷機的水量較少,冷凍水溫度被冷機降低到過低的水平。