谈谈空调系统的节能问题

工艺与设备广东建材2009年第6期谈谈空调系统的节能问题李世强(广东省工业设备安装公司)摘要:通过空调节能问题的探讨引起各行业对能源浪费的重视希望广大设计者在设计过程中多考虑能耗的节省,为国为民做出有意义的贡献。关键词:能源;能耗;空调节能;节能措施随着经济的快速发展与人民生活水平的不断提高,能耗是空调设计选型的重要因素。制冷机组的能效比越城市建设中现代化建筑的不断增多与新型住宅的蓬勃高耗电量越少,特别是大容量空调系统空调制冷机组发展能源的供给必将大幅度提高。但由于我国目前的耗电量更是惊人。所以选型时根据容量大小尽量选择能能源储存有限与利用率较低,造成能源的极大浪费能效比高的机组。如螺杆式、离心式冷水机组等此类制冷源供给不足。特别是暖通空调能耗,可占到整个建筑物机组的能效比一般都在4.5~5.8之间总能耗的50%,如果我们不采取节能措施,必将给供电(2)根据计算的负荷大小选择容量相同的机组,不要系统造成很大的压力,也会对我国经济的发展产生影选用容量过大的主机。容量过大的主机不能全负荷运响。近年国家一系列建筑节能研讨会的召开、相关建筑转,一来增加设备的投资,二来浪费运转能耗。曾对一些节能与设计标准的颁发,已经证明我国能源的紧张性。空调建筑作过调查,发现不少工程空调设备选型过大,要改善能源问题特别是空调系统能耗问题,必须要有选用台数过多,有的甚至超出将近一倍以上,在使用时待设计者在设计时综合考虑。出现长期大马拉小车现象造成能源的极大浪费。所以空调系统能耗的大小,与建筑物的节能设计、空调设计师在设计时,能满足使用功能的前提下,力争能耗节能设计的考虑有非常大的密切关系。以下就有关空调不超标。节能的问题进行探讨:空调是建筑中能耗最大的一个组成设备,其节能性3空调系统的过程设计对整个建筑的节能产生重要的影响特别是近年来旅游空调系统的节能设计,需要根据工程具体情况对空宾馆、大商场办公楼及公用建筑越来越多加上家庭用调运行季节进行全工况、全过程的分析,找出一个比较空调的剧增,使空调能耗激增夏季空调耗电已日渐成合理的方案,使空调系统在不同的室外气象参数或室内为能耗大户,空调节能已日渐成为刻不容缓的大事状况下都能经济的合理运行,为在运行中节能创造良好空调节能不是独立的,需要结合整个建筑的结构、的条件布局、功能等方面的全盘考虑。主要表现在以下几个方3.1空调水系统的节能设计面。3.11利用变频技术的节能设计1设计参数的确定空调冷冻水泵与冷却水泵也是空调系统的主要能耗设备之一,约占空调系统总能耗的15%~20%。因而水暖通空调工程设计参数的取值,不仅直接影响系统系统的节能十分重要。的造价,也影响着系统的运行效率及运行能耗。在满足首先分析泵的特性及节能原理,泵的轴功率与其转要求的前提尽量降低设计标准,在舒适度相同的情况速的关系如下式所示下,根据实际情况在允许范围内调整室内温湿度的取值,考虑利用热湿环境的各个因素,减少空调系统能耗。N2{n1/n2)(式1)上式表明,泵的轴功率与其转速的立方成正比。很2空调设备的选用明显,由于泵的轴功率与转速的成立方关系,因而通过(1)在空调系统中制冷机组是主要的能耗设备,其能对水中国煤化工率将随着转速的变慢耗量约占整个空调系统的55%-65%,因此制冷机组的而大中CNMHG266广东建材200年第6期工艺与设备当电动机驱动泵时,电动机的轴功率可按下式计用定转速变流量方法与变频调速变流量方法都可以达算:到节能的目的。根据水泵运转性分析,定转速变流量方P=pQH/ncnF×102(式2)法节能不明显变频调速变流量是水系统能量调节的最式中:合理方法。变频调速可使水泵工作效率提高,能源利用P一电动机的轴功率(KW);合理,可大幅度节约水泵的电耗。p一液体的密度(Kg/m随着变频技术的日益成熟,利用变频器、PLC数模Q流量m/s;转换模块、温度传感器温度模块等器件的有机结合,构H泵的扬程(m成温差闭环自动控制系统,自动调节水泵的输出流量nc一传动装置效率为达到节能目的提供可靠的技术条件。nF一泵的效率。水泵变频控制原理:PLC控制器通过温度模块及温调节泵流量的方法:度传感器将空调主机冷冻水(或冷却水)的回水温度和如图1所示,曲线1是阀门全部打开时,供水系统出水温度读入控制器内存,并计算出温差值,然后与空的阻力特性;曲线2是额定转速时,泵的扬程特性。这时调主机冷冻水(或冷却水)的回水温度及出水温度的温供水系统的工作点为A点流量Q,扬程H;由(2)式可差的设定值进行比较,温差大,说明系统负荷大,应提高知,电动机的轴功率与面积0QAH成正比水泵的转速,加快冷冻水(或冷却水)的循环速度和流量,加快热交换的速度;反之,温差小,则说明系统的负荷小,可降低水泵的转速,减缓冷冻水(或冷却水)的循环速度和流量,减缓热交换的速度,以节约电能。3.12利用地源的节能设计地下水源的温度常年基本上保持不变,与室外气温通常存在温差,具有冬暖夏凉的特点。根据地质资料显示,地下15m以下水源的温度保持在16℃左右。因而空调系统若采用地源热泵系统,将地下水源的温度带到地上,作为空调系统的冷却源和热源,达到夏天制冷、冬天图制热的效果。今欲将流量减少为Q,主要调节方法有两种通常的做法是,在地下挖多个约15m的深井,将管(1)转速不变,将阀门关小,这时阻力特性如曲线3道做成U型管,然后将U型管伸入到井里。系统流程图所示,工作点移至B点:流量Q,扬程H,电动机的轴功如图2所示率与面积0QBH4成正比(2)阀门开度不变,降低转速,这时扬程特性曲线如立曲线4所示,工作点移至C点:流量仍为Q,但扬程为H,电动机的轴功率与面积0QCH成正比通过对比以上两种调节方法,可以明显看出,采用调节转速的方法调节流量,电动机所用的功率将大为减少,是一种能够显著节约能源的方法。随着季节性的变化,在实际的运转中空调制冷主机是长期处于部分负荷下运行的,通常中央空调系统中冷2冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载,而与冷由图2可知,将地下16℃左右的水源温度带到地冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载,上水系统有随着负荷变化而改变流量的能力是水系统节所需中国煤化工直接调节大气温度能的主要关健,这就要求水泵具有良好的调节性能。采同时YHsNMHG用大地作为冷热源,1而质,成为一种环保的267工艺与设备广东建材200年第6期空调节能新技术。34空调末端装置的节能设计地源热泵系统大大提高一次能源的利用率,比传统在智能建筑中,采用楼宇设备自动化系统BAS)对的空调系统运行效率要高约40%~60%,能够节省30%~空调末端装置进行控制,对中央空调系统末端的新风40%的费用机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视3.2直冷式空调系统的节能设计和使用的“精细化”控制。直冷式空调大部分应用于中小型办公楼、餐馆、商楼宇自动系统(BAS)控制的核心是变流量控制器,店等商业性场所及家庭住宅,在空调用电量方面敢占较在控制器中建立知识库、模糊控制模型和模糊运算规大的比例。釆用变频技术是最合理的节能措施,室内温则,形成智能模糊控制。通过DC(直接数字控制器)采度达到设定值时压缩机保持低频率运转,以达到节能的集空调末端设备运行的各种参数将检测到的相关量进目的。行PID(比例、积分微分)运算,根据控制参数的变化,3.3新风系统的节能设计利用空调末端设备的控制执行机构进行控制新风系统的合理使用,可以有效控制能耗的使用通过对空调末端设备进行自动化控制,达到一定的量。新风负荷一般占整个空调负荷20%40%,在满足卫节能效果,可节能10%-15%生条件的情况下减少新风量,根据实际类采用变风量4空调使用的节能措施进行调节,有排风系统的利用宰内能量对新风进行预热与预冷处理(即热回收技术)等都能够有效的减少空调(1)正确设置室内参数对于舒适性空调而言,人的舒适感有一个较宽的范围。在运行过程中,室内参数设置系统的能耗不必过低,根据资料介绍,夏季室内温度提高1℃,可以在传统的组合式空气处理机组(AHU中加入各种能量回收功能段的办法,已经成为一种标准的组合,已经节约能耗10%~15%,由此可以看出,夏季适当提高室内设置温度与冬季适当降低室内设置温度,都获得良好的是实际应用多年的成熟产品。节能效果HOG(2)合理利用环境囚素,也能够节约能耗。如果在室外温度比较低时(尤其在夜间)注意房间的通风、白天注意采用遮阳措施、空调运行时尽量关闭门窗等都是节能的有效措施图3带转轮热交换器的全新风空气处理机组总之,空调系统节能是一项比较艰巨的综合性工1)当室外温度在2℃以上时,可以启用能量回收作,不但与空调工程设计的合理性相关,同时与建筑设装置问收排风中的冷量,用以预冷从室外引进的新风,计方面有着密切的关系。空调节能是每一个设计者都应降低对制冷主机的冷量要求负起的责任。我国现在是一个能源紧张的国家,采用合(2)当室外气温在12~24℃之间时,建筑物内一般理的节能方式节约空调能耗,对国家来说,可以节约资有余热,此时完全可以充分利用室外的新风消除余热,源、保护环境,并且可以避免不必要的电力投资;对用户从而减少对制冷主机提供冷量的需求亦即所谓的过渡来说可以减少运行费用的开支。因此空调节能对国对季节。当室外温度在12-24℃的上限,全新风仍无法满民都具有非常重要的意义。●足全部消除室内余热时,可依靠空调系统的制冷主机再提供少量的冷源;而当室外温度在12~24℃的中低范【参考文献】围时,可以采用全新风或者新风与部分回风相混合的方[1陆耀庆主编(用供热空调设计手册》中国建筑业出版社式制冷主机完全可以停止使用,此时的能耗只为机械2杨吕智等主编暖通空调工程设计力法与系统分析中国建送风及排风所需的电量[3]《民用建筑节能设计标准(采暖居住建筑部分)》JGJ26-95.(3)当室外气温降到12℃以下时,空调系统有供热1995需求。重新启用能量回收装置回收排风中的热量用以,4华1996中国煤化工技术同济大学出版社加热室外引入的新风降低对空调系统热源供热量的需朱CNMHG用》华南理工大学出版