建筑節(jié)能大勢所趨 空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化成關(guān)鍵

時間:2008-09-27

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:隨著節(jié)能技術(shù)的日臻完善,空調(diào)的節(jié)能目標(biāo)已由昔日的以犧牲舒適性標(biāo)準(zhǔn)或降低空氣質(zhì)量要求來實現(xiàn)節(jié)能,轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒WC舒適性要求的前提下以提高能源利用率來實現(xiàn)節(jié)能

  隨著節(jié)能技術(shù)的日臻完善,空調(diào)的節(jié)能目標(biāo)已由昔日的以犧牲舒適性標(biāo)準(zhǔn)或降低空氣質(zhì)量要求來實現(xiàn)節(jié)能,轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒WC舒適性要求的前提下以提高能源利用率來實現(xiàn)節(jié)能。針對我國能源利用率低、暖通空調(diào)能耗大的特點(diǎn),這種以有效利用能源為節(jié)能目標(biāo)的觀念轉(zhuǎn)變無疑是我國空調(diào)行業(yè)建筑節(jié)能市場的一大機(jī)遇。   我國建筑總能耗占據(jù)著社會終端能耗的20.7%,建筑能耗對國家、社會造成了能源負(fù)擔(dān),也在一定程度上制約了我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。根據(jù)能源界的研究和實踐,普遍認(rèn)為建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力最大、最直接、最有效的方式。   現(xiàn)代建筑中廣泛采用了空調(diào)、給(排)水、照明、電梯等耗能設(shè)備??照{(diào)一直是建筑能耗中的大戶,約占整個建筑能耗的35%以上。空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要有兩個方面:一方面是為了供給空氣處理設(shè)備冷量和熱量的冷熱源能耗,如壓縮式制冷機(jī)耗電,吸收式制冷機(jī)耗蒸汽或燃?xì)?,鍋爐耗煤、燃油、燃?xì)饣螂姷?另一方面是為了給房間送風(fēng)和輸送空調(diào)循環(huán)水,風(fēng)機(jī)和水泵所消耗的電能。所以,建筑空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要包括降低設(shè)備能耗及運(yùn)行控制能耗兩大方面。   減少冷熱源的能耗成關(guān)鍵   冷熱源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供熱量決定,建筑物的空調(diào)需冷量和需熱量的影響因素為冷熱負(fù)荷,包括室外氣象參數(shù)(如室外空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射強(qiáng)度等),室內(nèi)空調(diào)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),外墻門窗的傳熱特性,室內(nèi)人員、照明、設(shè)備的散熱、散濕狀況以及新風(fēng)量等方面影響。減少冷熱源的能耗可以通過以下三種形式實現(xiàn):   第一,降低冷熱負(fù)荷。冷熱負(fù)荷是空調(diào)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù),制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵以及給房間送冷、送熱的空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等產(chǎn)品規(guī)格型號的選擇都是以冷熱負(fù)荷為依據(jù)的。如果能減少建筑的冷熱負(fù)荷,不僅可以減小制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等產(chǎn)品的規(guī)格,降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資,而且這些設(shè)備規(guī)格減小后,所需的配電功率也會減少,有利于減少變配電設(shè)備初投資以及空調(diào)設(shè)備日常運(yùn)行耗電量,降低運(yùn)行費(fèi)用。減少冷熱負(fù)荷是商業(yè)建筑節(jié)能最根本的措施。房間內(nèi)冷熱量的損失通過房間的墻體、門窗等傳遞出去,減少建筑物的冷熱負(fù)荷就是要改善建筑的保溫隔熱性能。   第二,合理降低系統(tǒng)設(shè)計負(fù)荷。目前我國多數(shù)設(shè)計人員在設(shè)計空調(diào)系統(tǒng)時往往采用負(fù)荷指標(biāo)進(jìn)行估算,并且出于安全的考慮往往取值過大,造成了系統(tǒng)的冷熱源、能量輸配、設(shè)備末端換熱設(shè)備的容量都大大超過了實際需求,形成大馬拉小車的現(xiàn)象,既增加了投資也不節(jié)能。如表1所示,合理降低系統(tǒng)的設(shè)計負(fù)荷,可以有效地降低系統(tǒng)能耗。   第三,控制新風(fēng)量與降低室內(nèi)溫濕度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在有些建筑的空調(diào)系統(tǒng)中,需要大量引入新風(fēng)以滿足室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求。根據(jù)其新風(fēng)引入方式,還可以通過在過渡季節(jié)和冬季直接引入室外的溫濕度相對較低的新風(fēng)來帶走房間內(nèi)所產(chǎn)生的各項熱濕負(fù)荷,無需使用集中制冷系統(tǒng)達(dá)到“免費(fèi)”供冷的節(jié)能效果。在夏季時,利用夜間相對低溫的新風(fēng),可以在非營運(yùn)時間預(yù)先冷卻室內(nèi)空氣。帶走部分室內(nèi)熱量,減少白天工作時間的室內(nèi)冷負(fù)荷,實現(xiàn)間歇性的免費(fèi)預(yù)冷。   從空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程中可以看出,夏季室內(nèi)溫度和相對濕度越高,冬季室內(nèi)溫度及相對濕度越低,系統(tǒng)耗能就越大。為了節(jié)約能耗,空調(diào)房間的室內(nèi)溫濕度基數(shù)在滿足生產(chǎn)要求和人體舒適的條件下,可降低室內(nèi)溫濕度設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),例如:溫度在17℃~28℃、相對濕度在40%~70%范圍內(nèi),夏季取高值,冬季取低值??刂坪驼_使用新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)有效的節(jié)能措施,在滿足衛(wèi)生、補(bǔ)償排風(fēng)、稀釋有害氣體濃度、保持正壓等要求的前提下,不要盲目增大新風(fēng)量,也可以采用CO2濃度控制器控制新風(fēng)進(jìn)風(fēng)量。   空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能關(guān)注兩大方面   除了努力減少建筑物的冷熱源的能耗之外,暖通空調(diào)在建筑節(jié)能中最重要的是空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化,可以通過采取變流量技術(shù)和增大送風(fēng)溫差和供回水溫差的辦法來提高系統(tǒng)能效。   第一,采用變流量技術(shù)。變風(fēng)量空調(diào)(VAV)系統(tǒng)可以通過改變送風(fēng)量的辦法來控制不同房間的溫濕度。同時,當(dāng)各房間的負(fù)荷小于設(shè)計負(fù)荷時,變風(fēng)量系統(tǒng)可以調(diào)節(jié)輸送的風(fēng)量,從而減小系統(tǒng)的總輸送風(fēng)量。這樣,空調(diào)設(shè)備的容量也可以減小,既可節(jié)省設(shè)備費(fèi)的投資,也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。而風(fēng)量的減小又節(jié)約了處理空氣所需的能量。有資料顯示,采用變風(fēng)量系統(tǒng)可節(jié)約能源達(dá)到30%,并可同時提高環(huán)境的舒適性。該系統(tǒng)最適合應(yīng)用于樓層空間大而且房間多的建筑,尤其是辦公樓,更能發(fā)揮其操作簡單、舒適、節(jié)能的效果。據(jù)統(tǒng)計,采用變風(fēng)量(VAV)空調(diào)系統(tǒng),全年空氣輸送能耗節(jié)約1/3,減小設(shè)備容量20%-30%。   第二,增大送風(fēng)溫差和供回水溫差。若系統(tǒng)中輸送冷(熱)量的載冷(熱)介質(zhì)的供回水溫差采用較大值,則當(dāng)它與原溫差的比值為N時,從流量計算式可知,采用大溫差時的流量為原來流量的1/N,而管路損耗即水泵或風(fēng)機(jī)的功耗則減小為原來的1/N 2,節(jié)能效果顯著。故應(yīng)在滿足空調(diào)精度、人體舒適度和工藝要求的前提下,盡可能加大溫差,但供回水溫差一般不宜大于8℃。   自動控制和變頻技術(shù)應(yīng)用漸廣泛   空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理的自動控制,不僅可以保證空調(diào)房間溫濕度精度要求和節(jié)約人力,而且是防止系統(tǒng)多余能量損失及節(jié)約能量的重要環(huán)節(jié)??照{(diào)自動控制系統(tǒng)包括冷熱源的能量控制、焓值控制、新風(fēng)量控制、設(shè)備的啟停時間和運(yùn)行方式的控制、溫濕度設(shè)定控制、自動顯示、記錄等內(nèi)容,可通過預(yù)測室內(nèi)外空氣狀態(tài)參數(shù)(溫度、濕度、焓值等)以維持室內(nèi)舒適環(huán)境為約束條件,把最小耗能量作為評價函數(shù),來判斷和確定需提供的冷熱量、冷熱源和空調(diào)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵的運(yùn)行臺數(shù)以及工作順序、運(yùn)行時間和空調(diào)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的操作運(yùn)行方式,以達(dá)到最佳節(jié)約運(yùn)行的效果。   針對空調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn),隨著電力電子技術(shù)及微機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展,變頻器的應(yīng)用日益廣泛,空調(diào)控制系統(tǒng)中采用變頻技術(shù)也不例外。不同類型的機(jī)組都有較完善的自動控制調(diào)節(jié)裝置,能隨負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)運(yùn)行狀況,保持高效率運(yùn)行。空調(diào)機(jī)組、末端設(shè)備和水泵等設(shè)備采用變頻控制,可以使該部分設(shè)備的能耗減少30%以上。
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