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    中央空調系統設計中的節能

    添加時間:2018-07-15 來源:新風系統

      民用建筑中央空調系統一般由冷凍主機、冷卻塔、冷卻水泵、冷媒水泵和末端設備等組成。在空調系統的設計及設備選型中均以最大負荷作為設計工況, 且留有10%~15%的余量。但在實際運行中, 空調負荷會隨各種因素而變化, 最小時甚至還不到設計負荷的10%, 存在很大的能源浪費現象。

      合理設計室內溫度、濕度值是節能的重要方面。選用全年固定設定值的方式, 對于大部分工業空調及幾乎所有舒適性空調來說, 冬天嫌設定值偏高, 夏天嫌設定值偏低, 而冬天把空氣處理到偏高的設定值顯然要消耗更多的熱量, 夏天把空氣處理到偏低的設定值也要消耗更多的冷量。因而采用全年不變的室內設定值的方法, 既不舒適又浪費能量。所以, 對于室內溫度設定值并不需要全年固定不變的大多數空調對象, 可以采用變設定值控制的方式。例如, 冬天可加熱加濕到舒適區的下限, 夏天可降溫去濕到舒適區的上限, 在過渡季節采用設定區控制方式, 可以節約大量能量。為了節約能耗, 空調房間室內溫、濕度基數, 在滿足生產要求和人體健康的情況下, 夏季應盡可能提高, 冬季應盡可能降低。設定區間越大, 按設定區控制的節能效果也越大。

      對于夏季需供冷、冬季需供熱的空調房間, 室外新風量越大, 系統能耗越大。在這種情況下, 室外新風應控制到衛生要求的最小值?照{系統冬、夏季所取用的最小新風量, 是根據人體衛生要求, 用來沖淡有害物、補償局部排風、保證空調房間一定正壓值而制定的。過去, 空調系統新風量取每人每小時30m3, 該值是根據室內CO2氣體允許濃度值為0.1%~0.15%, 且綜合考慮了溫、濕度及粉塵、氣味的影響制定的,F在空調房間粉塵、氣味影響很少, 并可設凈化裝置, 所以在當前能源緊張的情況下, 可以考慮降低原定最小新風量。如前所述, 室內每人必須保證有一定的新風量, 但是辦公樓室內人數常常在變化, 而百貨商店室內人數的變化就更大, 為了適應室內人員變動, 可采用手動調節新風閥門來達到一定的節能目的, 方案有二個:一是把新風閥門固定在設計新風開度上;二是平時手動半開新風閥門, 假日手動全開新風閥門。具體的調節方法如圖1所示。

      中央空調系統能耗一般包括三部分:空調冷熱源;空調機組及末端設備;水或空氣輸送系統。這三部分能耗中, 冷熱源能耗約占總能耗的一半左右, 是空調節能的主要內容。

      冰蓄能系統是利用峰谷電價的差別將用電高峰時的空調負荷轉移到電價較為便宜的夜間, 即在夜間用來制冷蓄能, 在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷, 從而使需電量費用大大地減少。在新建的建筑中, 這是最實用的、投資有效的負荷管理方案。

      全空氣空調系統設計的基本要求, 是要確定向被空調房間輸送的、經過一定處理的空氣數量, 用以吸收室內的余熱和余濕, 從而維持室內所需要的溫、濕度?紤]到現代化樓宇空調正從集中式控制向各個房間進行獨立、個別控制的方面發展, 變風量空調系統可以克服定風量系統的諸多缺點, 它可以根據各個房間溫度要求的不同進行獨立溫度控制, 通過改變送風量的辦法, 來滿足房間 (或區域) 對負荷變化的需要。這樣, 空調設備的容量也可以減小, 既可節省設備費的投資, 也進一步降低了系統的運行能耗。有資料顯示, 采用變風量系統可節省能源達到30%以上。該系統適合于樓層空間大而且房間多的建筑, 尤其是辦公樓, 更能發揮其操作簡單、舒適、節能的效果。

      在一般公共和民用建筑中, 空調水系統的能耗約占空調總能耗的15%~20%。早期空調的水泵普遍采用定流量工作, 能源浪費非常嚴重。在實際運行時, 中央空調的冷負荷總是在不斷變化的, 冷負荷變化時所需的冷媒水、冷卻水的流量也不同, 冷負荷大時所需的冷媒水、冷卻水的流量也大, 反之亦然。因此, 可以采用變頻調速水泵進行變流量運行, 或采用冬、夏兩用雙速水泵是兩種較為有效的節能措施。

      冷水機組的工作過程實際上是一個熱交換過程, 包括冷媒水與用冷場合空氣的熱交換、冷媒水與機組蒸發器內制冷劑的熱交換、冷卻水與冷凝器制冷劑的熱交換以及冷卻水在冷卻塔中與空氣的熱交換四個過程, 這四個熱交換過程都離不開水。因此, 如何正確使用和操作中央空調系統是中央空調節能的重要環節。

      冷水機組一般是在標準工況所規定的冷水回水溫度12℃, 供水溫度7℃。對于同一臺冷水機組來說, 其運行條件不變, 外界負荷一定的情況下, 冷水機組的制冷量是一定的。此時, 通過蒸發器的冷水流量與供、回水溫差成反比, 即冷水流量越大, 溫差越小;反之, 流量越小, 溫差越大。所以, 冷水機組規定冷水供回水溫差5℃, 這實際上是規定了機組的冷水流量。這種冷水流量的控制就表現為控制水通過蒸發器的壓力降。冷媒水系統正確的操作方法是: (1) 開機前關閉不運行機組的冷媒水進水閥, 防止“竄水”現象的發生; (2) 打開需運行機組蒸發器上的進出水閥, 開啟相應冷媒水泵; (3) 若水泵啟動后, 發現進出水壓力表指針擺動太大, 說明冷媒水系統有空氣, 需排氣后待壓力表指示正常才能繼續下一步的操作。

      對于一臺正在運行的冷水機組, 環境條件, 負荷都已成為定值。這時, 冷凝熱負荷也為定值。規定進、出水溫差為5℃, 冷卻水量必然也為一定值。而且該流量與進出水溫差成反比。所以, 冷水機組的運行, 只要規定冷卻水的進出水溫差就行了。冷卻水系統正確的操作方法是: (1) 開機前將不需運行機組冷凝器進水閥關閉, 防止竄水; (2) 打開將要運行機組冷凝器上的進出水閥, 開啟相應的冷卻水泵, 調整冷凝器進、出水壓力降至68.6k Pa; (3) 若冷凝器進出水壓力表指針擺動過大, 說明冷卻水系統有空氣, 需要排空氣, 待壓力表指示正常后繼續下一步操作。

      冷卻塔是空調制冷系統中的附屬設備, 它卻擔負著散發整個系統所吸收的總熱量的重要任務。因此, 對冷卻塔的操作正確與否, 直接關系到整個空調系統的制冷效果和節能。冷卻塔系統正確的操作方法: (1) 冷卻塔的使用臺數與機組的開啟臺數相匹配; (2) 關閉不開風機的冷卻塔的進、出水閥, 防止冷卻水在不使用的塔中流過; (3) 臨時增開的冷卻塔風機, 在關掉該風機后, 千萬不要忘記關閉該塔的進、出水閥; (4) 每班開機后均要檢查冷卻塔的運行情況, 發現未開風機的冷卻塔有冷卻水經過, 都要及時關閉該塔進出水閥, 將托水盤水位調節好。