論空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的潛力

1、論空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的潛力一、前言隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，空調(diào)技術(shù)已在國(guó)防、 科研、工廠、醫(yī)院、賓館、旅館、商店、辦公樓、影劇院、住宅等建 筑中廣泛應(yīng)用，從而使建筑物的總能耗逐年增長(zhǎng)。目前，全國(guó)各地電 力十分緊張，但所需能量卻在迅速增長(zhǎng)。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展，能 源供應(yīng)會(huì)更加緊張，將會(huì)影響經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。一般中央空調(diào)能耗約占整個(gè)建筑總能耗的50%左右，對(duì)于商場(chǎng)和綜合大樓可能要高達(dá) 60% 以上，因此節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)能耗是刻不容緩的?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是一個(gè)系統(tǒng)工程，要求在能源利用的各個(gè)環(huán)節(jié)和系統(tǒng)從規(guī)劃到運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程中貫徹節(jié)能的觀點(diǎn)，才可能達(dá)到節(jié)能的效果， 如果在某個(gè)環(huán)節(jié)上造成了能源的浪費(fèi)

2、，整個(gè)系統(tǒng)也不能說是節(jié)能的。下面從空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工到運(yùn)行管理等方面談?wù)効照{(diào)系統(tǒng)節(jié)能的 潛力。二、減少冷熱負(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)盤管等規(guī)格型號(hào)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)盤管等的型號(hào)，降低 空調(diào)系統(tǒng)的初投資，而且這些設(shè)備型號(hào)減小后，所需的配電功率也會(huì) 減少，這會(huì)造成變配電設(shè)備初投資減少以及上述空調(diào)設(shè)備日常運(yùn)行耗電量減少，運(yùn)行費(fèi)用降低。所以減少冷熱負(fù)荷是商業(yè)建筑節(jié)能最根本的措施。減少冷熱負(fù)荷有以下一些具體措施：（一）改善建筑的保

3、溫隔熱性能房間內(nèi)冷熱量的損失是通過房間的墻體、門窗等傳遞出去的。改善建 筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負(fù)荷。改善建筑 的保溫隔熱性能可以從以下幾個(gè)方面著手：1.確定合適的窗墻面積比例, 不要盲目追求大窗戶、全玻璃幕墻。2.合理設(shè)計(jì)窗戶遮陽。3.充分利用 保溫隔熱性能好的玻璃窗。（二）選擇合理的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)假設(shè)空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)為定值時(shí)，夏季空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算溫度和濕度 越低，房間的計(jì)算冷負(fù)荷就越大，系統(tǒng)耗能也越大。通過研究證明， 在不降低室內(nèi)舒適度標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理組合室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)可以 收到明顯的節(jié)能效果。.溫濕度變化對(duì)熱舒適度的影響。假定人所從事的是極輕勞動(dòng)（例如賓 館、商場(chǎng)

4、中），穿著一般的夏季服裝，空氣流動(dòng)速度取0.25m/s,壁面溫度和空氣溫度相同。在相對(duì)濕度為50%的條件下，僅使室內(nèi)空氣溫度變化時(shí)，統(tǒng)計(jì)不同室內(nèi)溫度下的PPD直和不同相又t濕度下的PPDO 經(jīng)分析以上數(shù)據(jù)可以看出，室內(nèi)空氣溫度改變對(duì)室內(nèi)熱舒適度的影響 非常大，而相對(duì)濕度的變化對(duì)人的熱舒適感幾乎沒有影響。.室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的優(yōu)化組合。室內(nèi)空氣溫度對(duì)人的熱舒適感影響很大， 但對(duì)空調(diào)能耗的影響則比較小。 而相對(duì)濕度對(duì)人的熱舒適感影響很小，但是對(duì)空調(diào)的能耗影響很大。綜上所述，在確定室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，為了保證較高的熱舒適度，室內(nèi) 設(shè)計(jì)溫度應(yīng)取低一點(diǎn)，而在一定溫度范圍內(nèi)，通過提高室內(nèi)設(shè)計(jì)相對(duì) 濕度的途徑減少空調(diào)

5、能耗。（三）控制和正確使用室外新風(fēng)量由于新風(fēng)負(fù)荷占建筑物總負(fù)荷的 20%30%,控制和正確使用新風(fēng)量是 空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。由于新風(fēng)負(fù)荷接近總負(fù)荷的1/3,所 以要嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小。除了嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小之外，還要 合理利用新風(fēng)。春秋季或冬季，有些房間仍需供冷，此時(shí)當(dāng)室外空氣 始值小于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)的始值時(shí)，可采用室外新風(fēng)為室內(nèi)降溫， 可減少冷機(jī)的開啟量，節(jié)省能耗。減少新風(fēng)負(fù)荷應(yīng)從以下兩方面著手：1.不要隨意提高最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)；2.杜絕非正常渠道引入新風(fēng)。三、提高冷源效率評(píng)價(jià)冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)，即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

6、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，否則 制冷系數(shù)就會(huì)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一些措施：（一）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)越高。冷卻水的供水溫度每上升1C,冷機(jī)的COP下降近4%。降低冷卻水溫度需要加強(qiáng)運(yùn)行管理， 停止的冷卻塔的進(jìn)出水管的閥門應(yīng)該關(guān)閉，否則，來自停開的冷卻塔 的溫度較高的水使混合后的水溫提高，冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。冷 卻塔使用一段時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)檢修，否則冷卻塔的效率會(huì)下降，不能 充分地為冷卻水降

7、溫。（二）提高冷凍水溫度由于冷凍水溫度越高，冷機(jī)的制冷效率越高，冷凍水供水溫度提高1C, 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。例如，不要設(shè)置過低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度；關(guān)閉停止運(yùn)行的冷 機(jī)的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，經(jīng)過運(yùn)行中的冷機(jī)的水量較 少，冷凍水溫度被冷機(jī)降低到過低的水平。四、利用自然冷源由于建筑室內(nèi)的人員、照明燈光、電腦的設(shè)備的散熱量的影響，在春 秋季當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí)，室內(nèi)空氣溫度仍然較高，仍需要供冷。 尤其是沒有外墻、外窗的內(nèi)區(qū)房間，即使在寒冷的冬季，由于室內(nèi)的 散熱量沒有途徑散發(fā)到室外，室內(nèi)仍需供冷。此時(shí)如果開啟冷機(jī)供冷， 不僅由于此時(shí)冷負(fù)荷

8、較小，冷機(jī)制冷系數(shù)較低、能耗大，而且極端不 合理。比較常見而且容易利用的自然冷源主要有兩種：一種是地下水；另一種是春秋季和冬季的室外冷空氣。由于地下水常年保持在18c左右的 溫度，所以地下水不僅可以在夏季可作為冷卻水為空調(diào)系統(tǒng)提供冷量， 而且冬季還可以利用水源熱泵機(jī)組為空調(diào)系統(tǒng)提供熱量。第二種較好 的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空氣，此時(shí)室外空氣較低，可用 于空調(diào)系統(tǒng)供冷。例如，北京春秋季的室外空氣濕球溫度一般低于 15C , 冬季室外空氣濕球溫度一般低于 0c ,這種溫度下的空氣是較好的冷源， 可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。此外，冬夏季利用全熱交換器回收冷熱量，也可起到很大的節(jié)能作用。為了保證室內(nèi)空

9、氣足夠新鮮，滿足人們的舒適要求，空調(diào)系統(tǒng)需要從 室外抽取一定量新鮮空氣送入室內(nèi)，同時(shí)將室內(nèi)污染物濃度較高的空 氣排至室外。而這部分排風(fēng)的溫度、濕度參數(shù)是室內(nèi)的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)， 冬季比室外空氣熱，夏季比室外空氣冷。通過全熱交換器，將排風(fēng)的 冷熱量傳遞給新風(fēng)，可以回收排風(fēng)冷熱量的70%80%左右，有明顯的 節(jié)能作用。五、減少水泵電耗空調(diào)系統(tǒng)中的水泵不僅起著非常重要的作用，而且耗電量也非常大?？照{(diào)水泵的耗電量占建筑總耗電量的 8%16%,占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的 15%30%,所以水泵節(jié)能非常重要，節(jié)能潛力也比較大。減少空調(diào)水 泵電耗可從以下幾個(gè)方面著手：（一）冷卻水開式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)開式冷卻水系統(tǒng)中冷卻水泵的揚(yáng)程除了要克服冷卻水在管道中的流動(dòng) 阻力外，還要提供將冷卻水從冷卻水池送至高位冷卻塔克服水位高差 所需要的能量。如果取消冷卻水池，將從冷卻塔回來的水管直接接至 冷卻水泵的入口，這種冷卻水系統(tǒng)成為閉式冷卻水系統(tǒng)，冷卻水泵就 不需提供將冷卻水從制冷機(jī)提升到冷卻塔克服水位高差所需要的能量， 只需提供能量克服冷卻水在管道中流動(dòng)的阻力，所以所需要的水泵揚(yáng) 程要比開式冷卻水系統(tǒng)小得多，因此水泵的能耗也就小很多。例如北 京某飯店冷卻水系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，制冷機(jī)房和冷卻水池設(shè)在一層，冷 卻塔設(shè)在十層屋頂，距地面 33米，冷卻水泵揚(yáng)程為67米，配電功率 為1