中央空調(diào)節(jié)能措施要求

本文格式為Word版，下載可任意編輯——中央空調(diào)節(jié)能措施要求中央空調(diào)理能措施要求之相關(guān)制度和職責(zé)，中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不成缺少的能耗運(yùn)行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在給人們供給舒適的生活和工作環(huán)境的同時,又消耗掉了大量的能源。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調(diào)的...

中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不成缺少的能耗運(yùn)行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在給人們供給舒適的生活和工作環(huán)境的同時,又消耗掉了大量的能源。據(jù)統(tǒng)計(jì),我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調(diào)的建筑物中,中央空調(diào)的能耗約占總能耗的70%,而且呈逐年增長的趨勢。因此,如何高效利用中央空調(diào)系統(tǒng)的能源和節(jié)能就成為迫切需要解決的問題。

正常運(yùn)行的中央空調(diào)系統(tǒng),其耗能主要有兩個方面[1]:一方面是為了供應(yīng)空氣處理設(shè)備冷量和熱量的冷熱源耗能;另一方面是為了輸送空氣和水,風(fēng)機(jī)和水泵抑制滾動阻力所需的動力耗能。中央空調(diào)系統(tǒng)的耗能量受好多因素影響,大量運(yùn)行環(huán)節(jié)都有節(jié)能措施,因此,中央空調(diào)理能是一項(xiàng)綜合性的工程。以下就冷熱源耗能和動力耗能兩方面介紹幾種常用的節(jié)能措施。

1、冷熱源耗能節(jié)能措施

1.1溫濕度操縱

從中央空調(diào)系統(tǒng)空氣處理過程可以看出,夏季室內(nèi)溫度越低、相對濕度愈低,系統(tǒng)設(shè)備耗能愈大;冬季室內(nèi)溫度越高、相對濕度愈高,系統(tǒng)設(shè)備耗能愈大,相應(yīng)地初投資和運(yùn)行費(fèi)用也隨之增大。

由于每個人對舒適感的要求標(biāo)準(zhǔn)區(qū)別很大,故對民用中央空調(diào)可有一個范圍較寬的舒適區(qū)。在該舒適區(qū)范圍內(nèi),夏季降溫時,取較高的溫濕度值;冬季采暖時,取較低的溫濕度值,可獲得確定的節(jié)能效果。建筑內(nèi)溫濕度的變化與建筑節(jié)能有著精細(xì)的相關(guān)性,根據(jù)閱歷統(tǒng)計(jì)資料說明,假設(shè)在夏季將設(shè)定值溫度下調(diào)1℃,將增加9%的能耗;假設(shè)在冬季將設(shè)定值溫度上調(diào)1℃,將增加12%的能耗。因此將建筑內(nèi)溫濕度操縱在設(shè)定值精度范圍內(nèi)是大樓中央空調(diào)理能的有效措施。

為降低能耗,空調(diào)房間室內(nèi)溫濕度基數(shù),在得志生產(chǎn)需要和人體健康的處境下,夏季盡可能提高,冬季應(yīng)盡可能降低。現(xiàn)在有些業(yè)主盲目追求“夠冷”境界,大幅度提高室內(nèi)溫濕度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),這樣做,不僅無謂地濫用大量能源,而且還會產(chǎn)生舒適感的負(fù)面效應(yīng)。

空調(diào)系統(tǒng)溫濕度操縱精度越高,舒適性越好,同節(jié)令能效果也越明顯。而空調(diào)系統(tǒng)前端所測信號切實(shí)性直接影響到中央空調(diào)系統(tǒng)的精確操縱程度。所以,所測信號,尤其是溫濕度這樣的模擬信號,務(wù)必盡可能切實(shí)。

還有,確定要選用高操縱精度的BAS對中央空調(diào)舉行操縱。由于,BAS采用DDC(直接數(shù)字操縱器)直接操縱電動水閥閥門的開度,而無須中間調(diào)理器;另外,DDC內(nèi)含有豐富的計(jì)算操縱軟件,如比例積分微分(PID)算法、模糊操縱算法、遺傳算法等,來保證操縱的精確度。

1.2冷源效率操縱

評價冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)(COP,CoefficientOfPerformance)。制冷系數(shù)指單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無關(guān),僅取決于被冷卻物的溫度T0和冷卻劑溫度Tk,T0越高,Tk越低,制冷系數(shù)越高。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高,否那么制冷系數(shù)就會較低,產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多,耗電量高,增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下措施:

1)降低冷卻水溫度

由于冷卻水溫度越低,冷機(jī)的制冷系數(shù)就越高。冷卻水的供水溫度每上升1℃,冷機(jī)的COP下降近4%。降低冷卻水溫度就需要加強(qiáng)冷卻塔的運(yùn)行管理。首先,對于中斷運(yùn)行的冷卻塔,其進(jìn)出水管的閥門理應(yīng)關(guān)閉。否那么,由于來自停開的冷卻塔的水溫度較高,混合后的冷卻水水溫就會提高,冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。其次,冷卻塔使用一段時間后,應(yīng)實(shí)時檢修,否那么冷卻塔的效率會下降,不能充分地為冷卻水降溫。

2)提高冷凍水溫度

由于冷凍水溫度越高,冷機(jī)的制冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高1℃,冷機(jī)的制冷系數(shù)可提高3%,所以在日常運(yùn)行中不要盲目降低冷凍水溫度。首先,不要設(shè)置過低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度。其次,確定要關(guān)閉中斷運(yùn)行的冷機(jī)的水閥,防止片面冷凍水走旁通管路,否那么,經(jīng)過運(yùn)行中的冷機(jī)的水量就會裁減,導(dǎo)致冷凍水的溫度被冷機(jī)降到過低的水平。

2、動力耗能節(jié)能措施

2.1輸送耗能操縱

動力耗能主要是指系統(tǒng)運(yùn)行中風(fēng)機(jī)和水泵所消耗的電能。從風(fēng)機(jī)和水泵的輸入功率計(jì)算公式:

(1)(W):輸入功率;:體積流量;:壓頭;:效率

由公式(1)可知,要裁減功耗可以從以下三個方面來考慮:裁減流量、降低系統(tǒng)阻力和提高風(fēng)機(jī)、水泵的效率。在工程實(shí)踐中可采用以下措施:

1)采用大溫差

假設(shè)系統(tǒng)中輸送冷熱能用的水(或空氣)的供回水(或送回風(fēng))溫差采用較大值,那么當(dāng)它與原有溫差的比值為m,從流量計(jì)算公式知道,采用大溫差時的流量降為原來流量的1/m3。這時,水泵或風(fēng)機(jī)要求的功率將減小到原來的1/m3。可見,加大溫差的節(jié)能效果是明顯的。

在得志中央空調(diào)精度、人員舒適和工藝要求的前提下,應(yīng)盡可能加大送風(fēng)溫差。要留神的是:供、回水的溫度差不宜大于8℃。

2)選用低流速

由于水泵和風(fēng)機(jī)要求的功耗大致與管路系統(tǒng)中的流速成正比關(guān)系,因此,要取得節(jié)能的運(yùn)行效果,在設(shè)計(jì)和運(yùn)行時不要采用高流速。此外,干管中采用低流速還有利于系統(tǒng)的水力工況穩(wěn)定性。例如:變更風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可以變更風(fēng)機(jī)的性能參數(shù),風(fēng)機(jī)的功率與轉(zhuǎn)速成三次方的關(guān)系,而流量與轉(zhuǎn)速成一次方的關(guān)系,降低轉(zhuǎn)速以降低流量的同時可以大幅度降低能耗。當(dāng)流量裁減1/3時,能耗可裁減約70.4%,當(dāng)流量裁減1/2時,能耗可裁減約87.5%,且風(fēng)機(jī)的效率根本不變,仍可穩(wěn)定高效地工作。

3)采用輸送效率高的載能介質(zhì)

一般處境下,用水輸送冷熱能的耗能量比用空氣輸送的要小,并且輸送一致冷熱能所用水管的管徑要比風(fēng)管小得多,所占用的建筑物空間也相應(yīng)小好多。這也是近年來中央空調(diào)方式進(jìn)展急速的主要理由之一。

因此,對于集中冷凍方式,原那么上理應(yīng)把機(jī)房設(shè)備制備的冷凍水盡量輸送到各中央空調(diào)分區(qū)的鄰近或使用點(diǎn)上,通過末端非獨(dú)立式中央空調(diào)機(jī)組(如柜式空調(diào)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管)處理空氣,就地或供鄰近房間使用。

2.2變風(fēng)量系統(tǒng)操縱

變風(fēng)量系統(tǒng)就是針對送風(fēng)系統(tǒng)耗電缺點(diǎn)的節(jié)能對策。變風(fēng)量系統(tǒng)可分為兩種:一種為AHU風(fēng)管系統(tǒng)中的空調(diào)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)(AHU-VAV系統(tǒng));一種為FCU系統(tǒng)中的室內(nèi)風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)(FCU-VAV系統(tǒng))。AHU-VAV系統(tǒng)是在全風(fēng)管系統(tǒng)中將送風(fēng)溫度固定,而以調(diào)理送風(fēng)機(jī)送風(fēng)量的方式來應(yīng)付室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷的變動。FCU-VAV系統(tǒng)那么是將冷水供給量固定,而在室內(nèi)FCU加裝無段變功率操縱器變更送風(fēng)量,亦即變更FCU的熱交換率來調(diào)理室內(nèi)負(fù)荷變動。這兩種方式通過風(fēng)量的調(diào)整來裁減送風(fēng)機(jī)的耗電量,同時也可增加熱源機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率而儉約熱源耗電,因此可在送風(fēng)及熱源兩方面同時獲得節(jié)能效果。

送入室內(nèi)的冷量可按下式確定:

(2)

式中:C為空氣的比熱容,KJ/(Kg·℃);為空氣密度,Kg/m3;L為送風(fēng)量,m3/S;tn為室內(nèi)溫度,℃;ts為送風(fēng)溫度,℃;Q為吸收(或放入)室內(nèi)的熱量,KW。

假設(shè)把送風(fēng)溫度設(shè)為常數(shù),變更送風(fēng)量L,也可得到不同的Q值,以維持室溫不變。變風(fēng)量操縱可采用根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷的變化,自動調(diào)理送風(fēng)量的送風(fēng)裝置。當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷裁減時,它可保持送風(fēng)參數(shù)不變(不需再熱),通過自動裁減風(fēng)量來保持室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。這樣,不僅可儉約定風(fēng)量系統(tǒng)為提高送風(fēng)溫度所需的再熱量,而且還由于處理的風(fēng)量裁減,可降低風(fēng)機(jī)功率電耗及制冷機(jī)的冷量。據(jù)多種資料介紹,變風(fēng)量較之定風(fēng)量方式一般處境下節(jié)能可達(dá)30%~50%。

2.3變頻操縱

大片面建筑物一年中只有幾十天時間中央空調(diào)處于最大負(fù)荷。中央空調(diào)冷負(fù)荷始終處于動態(tài)變化之中,如每天早晚、氣候處境、客流量、活動內(nèi)容等各種因素的變化,實(shí)時影響中央空調(diào)冷負(fù)荷。一般,冷負(fù)荷在5~60%范圍內(nèi)波動,大多數(shù)建筑物每年至少70%是處于這種處境。而大多數(shù)中央空調(diào),因系統(tǒng)設(shè)計(jì)多數(shù)以最大冷負(fù)荷為最大功率驅(qū)動。這樣,造成實(shí)際需要冷負(fù)荷與最大功率輸出之間的沖突,造成了巨大的能源濫用。采用變頻操縱的方式,可解決此沖突。

1)風(fēng)機(jī)水泵類變頻操縱

由于過去交流電機(jī)本身不調(diào)速,中央空調(diào)系統(tǒng)對空氣和水流量的操縱不得不憑借擋板和閥門來調(diào)理,大量電能被白白濫用在擋板和閥門上。假設(shè)對風(fēng)機(jī)水泵舉行變頻調(diào)速,把濫用在擋板和閥門上的能量節(jié)省下來,每臺水泵平均節(jié)能效果就很可觀。

對于風(fēng)機(jī)水泵來說,根據(jù)流體力學(xué)原理,在好像工況下運(yùn)行時的參數(shù)存在以下關(guān)系[2]:

(3)

其中:Q1、H1、N1、n1:分別為轉(zhuǎn)速變更前的流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)速;

Q2、H2、N2、n2:分別為轉(zhuǎn)速變更后的流量、揚(yáng)程、功率、轉(zhuǎn)速。

由公式(3)可知,流量與轉(zhuǎn)速成正比,壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比,消耗的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。對于變頻調(diào)速來說,轉(zhuǎn)速n根本上與電源頻率f成正比,當(dāng)電源頻率f降低時,電動機(jī)轉(zhuǎn)速也降低,所需的功率就隨轉(zhuǎn)速的三次方急速降低,可見,節(jié)能效果特別顯著。以風(fēng)機(jī)為例,如所需風(fēng)量為額定風(fēng)量的80%,那么轉(zhuǎn)速也下降為額定轉(zhuǎn)速的80%,而軸功率降51.2%;當(dāng)所需風(fēng)量為額定風(fēng)量的50%時,而軸功率降12.5%。這種節(jié)電效果也分外可觀。實(shí)際證明,風(fēng)機(jī)水泵類變頻操縱節(jié)能40%~50%。

2)冷水機(jī)組變頻操縱

由于壓縮機(jī)不擯棄在滿負(fù)載狀態(tài)下長時間運(yùn)行的可能性,所以,只能按最大需求來抉擇電動機(jī)的容量,故設(shè)計(jì)裕量一般偏大。在實(shí)際運(yùn)行中,輕載運(yùn)行的時間所占的比例是分外高的。采用變頻操縱對壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速舉行調(diào)理,實(shí)現(xiàn)對制冷量的操縱,讓冷凍機(jī)組始終處于最正確(最合理)的運(yùn)行狀態(tài)。變頻操縱提高了空調(diào)器的效率,改善了冷凍機(jī)組的運(yùn)行效果,從而實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

變頻壓縮機(jī)的原理是通過調(diào)理壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速而調(diào)理壓縮機(jī)的單位時間內(nèi)的排氣量,從而達(dá)成調(diào)理制冷量的目的。制冷量和壓縮機(jī)頻率的數(shù)學(xué)關(guān)系式如下:

(4)

式中,n為轉(zhuǎn)速,f為電機(jī)的頻率,p為電機(jī)的極對數(shù),s為電動機(jī)的轉(zhuǎn)差率,為泄漏系數(shù),Ps為吸氣壓力,vh為吸氣容積,ni為多變指數(shù),i為壓比(排氣/吸氣),0為相對壓力損失系數(shù),Zs、Zd為實(shí)際氣體壓縮性系數(shù),為平均能效比。

由公式(4)可知,制冷量與頻率成正比關(guān)系,所以采用變頻調(diào)理可實(shí)現(xiàn)對制冷量的操縱,從而可達(dá)成節(jié)能效果。

有些調(diào)理方式(如調(diào)理閥門開度和變更葉片角度),即使在需求量較小的處境下,也不能裁減電動機(jī)的運(yùn)行效率。