中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施淺析

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1、·簡介：以節(jié)能為原則，從實際工程設(shè)計出發(fā)，在空調(diào)冷負(fù)荷確定、設(shè)備選擇及水系統(tǒng)形式等方面分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施。準(zhǔn)確計算逐時空調(diào)冷負(fù)荷、確定冷機搭配、冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵分別設(shè)置、空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量系統(tǒng)等都可達(dá)到減小系統(tǒng)能耗，提高效率的目的?！りP(guān)鍵字：中央空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)能[1][2][3]　　當(dāng)人們意識到能源危機時，減少能源的消耗在社會生活中愈來愈重要。在公共和民用建筑中，中央空調(diào)系統(tǒng)的耗能約占建筑物耗能的65％以上。目前，大多數(shù)樓字中央空調(diào)系統(tǒng)中存在很多能源浪費的情況，如因空調(diào)負(fù)荷計算不當(dāng)，致使冷熱源機組容

2、量選擇過大，形成“大馬拉小車”的狀況；系統(tǒng)的自控節(jié)能控制設(shè)計較為粗糙，甚至未作考慮，通常水泵運行的定流量系統(tǒng)對于電能的浪費是嚴(yán)重的；系統(tǒng)的管理不當(dāng)也會造成運行成本的浪費等等。所以空調(diào)節(jié)能應(yīng)該是有潛力可挖的，以下粗略分析在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中可運用的節(jié)能措施。1空調(diào)冷負(fù)荷的確定及冷水機組的選擇　　設(shè)計冷負(fù)荷是選擇設(shè)備的主要依據(jù)，所以正確地計算建筑冷負(fù)荷對整個系統(tǒng)的設(shè)計十分重要。公共和民用建筑空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷主要來自圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱(包括太陽輻射)和新風(fēng)負(fù)荷。傳統(tǒng)的教科書及設(shè)計手冊中給出的空調(diào)負(fù)荷計算方法，不論是計算圍護(hù)結(jié)構(gòu)的

3、墻壁或門窗負(fù)荷，其結(jié)果均是針對某一具體房間而言，而空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備容量依據(jù)的是整個建筑物的冷負(fù)荷。由于各房間朝向、位置、功能及其內(nèi)部熱源等情況的不同造成的最大冷負(fù)荷出現(xiàn)的時間并不相同。因此建筑物冷負(fù)荷的最大值應(yīng)為每個房間逐時負(fù)荷疊加的最大值，而不是簡單地將每個房間的最大冷負(fù)荷進(jìn)行疊加?？照{(diào)系統(tǒng)負(fù)荷是隨室外氣象條件而變化的，一年春夏秋冬四季中負(fù)荷有很大的不同，波動很大，在全年出現(xiàn)峰值負(fù)荷的時間很少。有資料表明，辦公樓全年負(fù)荷的時間頻率(某負(fù)荷出現(xiàn)時間與總時間之比)如圖1所示：　　從圖1中可以看出，全年負(fù)荷大多集中于最大負(fù)

4、荷的50％～70％之間，而且當(dāng)負(fù)荷大于總負(fù)荷的50％時，一般需開冷機，其余時間可用新風(fēng)抵消冷負(fù)荷。因此設(shè)計時考慮全年負(fù)荷變化對冷機及其他設(shè)備進(jìn)行大小搭配選擇，以便在室內(nèi)冷負(fù)荷較小時開啟小型設(shè)備，而在冷負(fù)荷較大時再開啟大型設(shè)備，盡量避免冷機及其他設(shè)備在低負(fù)荷率的情況下運行，其單位制冷量的耗電量會增加，因此適當(dāng)選擇冷機型號，保證高效率運行，也可減少系統(tǒng)能耗，達(dá)到節(jié)能的目的?！　『芏喙こ淘O(shè)計中主機往往選擇一樣型號的機組，雖然系統(tǒng)配置較簡單、控制簡便，但機組全年60％以上的時間在50％-70％負(fù)荷狀況下運行，造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)不

5、夠靈活，負(fù)荷低峰時大馬拉小車，形成大流量小溫差，低效運行的狀況，是對能耗的極大浪費。選擇大小冷機組合，大小機組配置不同大小的冷水泵、冷卻水泵及冷卻塔，水系統(tǒng)設(shè)計及控制可能較為復(fù)雜；但在工程設(shè)計中，設(shè)計者不能一味追求系統(tǒng)配置的簡單而摒棄節(jié)能的原則。2水泵的選擇　　冷水泵和冷卻水泵的容量是按建筑物最大的設(shè)計負(fù)荷選定的，水泵揚程由系統(tǒng)最不利環(huán)路沿程阻力和局部阻力之和確定。實際工程因系統(tǒng)管路復(fù)雜，阻力計算往往只是粗略計算，而考慮很高的安全系數(shù)，這樣水泵揚程選擇往往偏大，泵揚程在0．4～0．5MPa的設(shè)計常能見到。以某辦公樓

6、為例進(jìn)行說明，圖2為辦公樓冷凍機房內(nèi)的冷卻水系統(tǒng)圖?！　±鋬鰴C制冷量為l250kW，冷卻水量設(shè)計為300m3／h左右，選擇的冷卻水泵額定流量310m3／h，揚程50m，從圖2測量參數(shù)可以知道，冷卻水泵的揚程在20～25m左右就可滿足要求，現(xiàn)在水泵揚程過大，閥門消耗了29m水柱，冷卻水泵達(dá)60％能量被消耗在閥門上。水泵的工作特性(流量、壓頭的變化)與管道特性曲線密切相關(guān)。管道特性曲線：　　　H=SQ2　　式中：H為管道系統(tǒng)的壓力損失,Pa；Q為流量,m3／s；S為綜合阻力系數(shù)，與管路的沿程阻力和局部阻力有關(guān)?！　【C合

7、阻力系數(shù)，與管路的沿程阻力和局部阻力有關(guān)。通常系統(tǒng)運行時，S是固定的，而隨著管路阻力的增大，曲線會變陡；隨著管路阻力的減小，曲線會變得平坦一些，使得水泵運行工況也隨著變化。在圖2系統(tǒng)中，閥門消耗了大部分揚程的電能，對水泵的節(jié)能是極為不利。如圖3所示，如果完全打開水閥，減小閥門的阻力，水泵的運行工況A點就會變?yōu)楣rB，效率下降，電耗增加，而且可能會比水泵電機的額定功率大很多，這樣，就很可能會將水泵電機燒毀。水泵的選擇計算，應(yīng)貫徹執(zhí)行國家節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(GB50189—93)對水系統(tǒng)”水輸送系數(shù)”的要求：空調(diào)供冷的水輸送

8、系數(shù)不得小于30。．同時對系統(tǒng)最不利環(huán)路阻力的計算應(yīng)該力求準(zhǔn)確以選擇適當(dāng)水泵揚程使水泵達(dá)到經(jīng)濟運行的目的?！　×硗獗玫脑O(shè)置，經(jīng)常未考慮冬夏季空調(diào)水量的差別，冬夏共用l臺水泵，冬季大流量小溫差，低效運行，電能浪費很大。為此建議冬夏季的冷水循環(huán)泵和熱水循環(huán)泵分別設(shè)置。3空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能措施　　(1)目前空調(diào)冷水系統(tǒng)大都采用1級泵定流量系統(tǒng)。水泵容量是按冷水機組最大