节能空调制冷系统分析

节能空调制冷系统分析（精选十篇）

节能空调制冷系统分析 篇1

1 空调末端

1.1 风机盘管

建筑内部的办公室所安装的空调设备末端, 通常都是风机盘管加上新风调机组来进行运作。而在一些使用年限较长的建筑内部, 其风机盘管系统主要存在着以下几个方面的问题:

(1) 绝大部分温控器都是使用机械式的结构, 其温控器能够对手动三档风速、温度调节、开关控制等进行控制。但在使用年限较长的建筑住宅之中, 其风速调节和温度控制等设定功能失灵、电磁阀无法对冷冻水流进行有效的截断、风机盘管之中始终有冷冻水在流通, 这些因素都是由于温控器和电磁阀等使用时间过长或者质量问题所导致。

(2) 空调自身一直存在的一个主要缺陷就在于空调所吹出的风与室外新鲜空气有着较大的差别, 因此, 有部分用户对于制冷系统所带来的空气品质并不满意。从而空调一打开就将窗户打开透气, 这导致大量的能源被浪费。

(3) 用户下班不关闭风机盘管, 风机整夜运行。

针对以上几个问题, 要想有效的解决, 除了要在办公室内部树立起良好的节能意识, 做到制冷系统开启式不打开窗户、下班离开时将风机盘管关闭。另一方面, 还要对制冷主系统的风机盘管末端的系统进行节能改造, 使得制冷设备能够更好的进行系统控制。

具体措施有: (1) 把传统机械温控器换成电子式的温控器, 以此来使得室内的温度能够完全精确的进行控制, 不仅能够极为有效的满足建筑室内的居住要求, 还能够利用电子式的温控器来达到节能的目的。当制冷主系统在进行运转的过程中, 如果存在着开窗的现象, 那么便可以在制冷主系统之上安装具有远端开关控制功能的温控器, 同时在窗户安装上特殊磁铁, 也称之为窗磁。窗磁自身的在进行运作的过程中, 其原理主要是利用2块窗磁的结合与打开所产生的开关信号传递到温控器之中。通过这种方式, 当窗户在开启的过程中, 其温控器便收到了打开的信号, 从而将风机盘管完全关闭, 停止运作。只有窗户关闭之后, 其窗磁发出闭合的信号, 其风机盘管才会重新, 开始制冷或者制热, 极大的避免了资源浪费的现象。 (2) 风机盘管联网控制。通过自控系统将所有风机盘管控制集中到1个操作平台上, 工程师通过这个平台实现对每台风机盘管的监测和控制, 不仅可杜绝下班后风机盘管仍然运行的情况, 还可实现加班空调的精确控制, 节省大量冷机能耗, 避免无谓浪费。联网系统的缺点在于投资较高, 风机盘管系统完全集中控制也没有必要, 失去其个性化就地控制的特点。考虑到投资回报期, 改造前需要仔细考察空调系统的运行情况, 计算系统联网成本和所能带来的节能量, 确保"物有所值";也可通过B A系统, 在上班时将控制分散到每台风机盘管, 下班后将控制权限回收到中央控制平台;也可将风机盘管电源启停控制功能放在中央控制平台, 而将温度调节、风机调速功能仍然放在末端。风机盘管改造最终实现的节能量, 将体现在降低空调主机运行能耗和减少风机运行时间这2个方面。

1.2 空调箱与室外风的利用

在过渡季节, 室外新风焓值较低, 当低于室内回风焓值时利用新风代替回风, 可以实现大幅节能。改造需要增加新风和回风焓值传感器, 通过比较室内外焓值确定需要引入的新风量, 冷量不够则开启调节阀控制送风温度。焓值是通过温度传感器和湿度传感器测量温湿度, 再由计算得出。新风阀和回风阀更换为调节阀, 根据需要调整开度, 调节新风量与回风量比例。改造中需要考虑的问题是.原有新风口和新风管径无法满足新风量要求时需扩大, 若空调箱与新风口距离太长无疑会增加改造难度;在利用新风供冷的同时也增加了排风需求, 对原有排风机的排风量能否满足排风需求进行验证, 增加排风所产生的额外能耗也要从节能量中扣除。

2 空调水系统

2.1 区域控制

在一栋功能较为丰富并且其区域运行时间没有完全统一的建筑中, 应当对空调的影响区域进行划分, 以此来达到能源节约的目的。某栋办公大楼A, 其建筑面积达到了30000m2, 其建筑整体楼高22层。该大楼的正常工作时间为周一至周五, 每天8:30~17:30时。该大楼的制冷主系统在进行改造之前, 每一层楼都有手动蝶阀存在, 通常都是保持着一直开启的状态。但当整个大楼基本下班之后, 或者有个别楼层的办公司仍在加班、开会等, 其建筑内部所有的空调系统依然保持全开状态, 其产生的冷冻水在各个楼层之间进行循环。在对该建筑的空调系统进行改造后, 每个楼层的主水管以及相关的会议室内部的空调水管都安装上了电动的调节阀, 当有楼层需要加班或者在会议室进行开会时, 就可以按照实际需求来开启会议室或者楼层的空调;利用回水管上所安装的温度传感器来对电动阀进行调节, 能够达到较为良好的节能效果, 同时也为制冷主系统的变水量改造打下了坚实的基础。

2.2 水泵更新

使用年数较久的水泵效率会有明显降低, 水泵选型可能过大, 而水泵和电机产品经过数年发展能效不断提高, 使得更换水泵 (或电机) 可以实现较短的投资回报期。办公楼A在改造前使用3台功率为55k W, 扬程32m的冷却水泵, 对冷却水管路进行重新设计和计算后扬程仅为20m, 重新选型后的水泵功率下降为45k W。

2.3 冷冻水系统变水量改造

变水量系统的控制形式分为温差控制和压差控制。所谓温差控制可以是恒定回水温度或供回水温差, 适合于用户端不设调节阀或带有旁通管的冷冻水系统。压差控制是变水量系统较多采用的一种控制方式, 具有环境温湿度干扰影响较小、反应灵敏的优势, 一旦系统中某处压力产生变化时, 系统能及时感知并采取控制动作。压差控制通过设置在供回水总管处或者系统最不利环路末端设备供回水支管处的压差传感器感应负荷端压差变化, 及时调整水泵转速实现变频调节。

3 结论

综上所述, 制冷空调主系统作为现代建筑中耗能较大的组成部分, 应当对该设备运作过程中所存在的任何问题进行探讨, 及时找出设备的不足, 并且对设备管理过程中的缺陷进行思考、研究, 从而让制冷主系统能够发挥出强大的性能, 保持高效的节能状态。

摘要：本篇文章主要针对空调系统的节能改造措施中所具有的经济效益进行分析, 这其中主要包括了制冷主系统之中所存在的过渡季节空调箱利用新风制冷、制冷风机盘管的控制和改造、冷冻水变形量的实际控制以及空调系统区域控制等方面的改造。此外, 着重对这一系列改造方案所带来的节能效果进行了阐述。

关键词：空调节能,改造风机盘管,空调箱变水量,溴化锂冷机

参考文献

[1]詹彦敏, 万斌.空调冷水机组合并优化节能改造[J].中国科技信息.2011 (9) .

[2]樊越胜, 郭庆刚, 拓彩云.空调水系统节能现状分析[J].建筑热能通风空调, 2010 (4) .

办公楼节能空调系统的构建分析论文 篇2

1舒适性空调参数设定

空气温度、湿度和气流速度是3个影响室内热舒适性的主要方面，三者相互作用、影响，每一个因素发生变化都会影响人员在室内的舒适感觉。2013年，兰芳、万建武等人以广州某办公建筑为例，采用PMVPPD模型进行了计算分析，探讨了家居环境标准和空调参数的节能控制，得出结论，在居室内的空调参数的设定在保证热舒适的条件下，从节能的角度出发，应充分考虑居住建筑及居室人的状态特点，综合考虑各种因素对人体舒适的影响作出设定。其中夏季居室空调指标设定范围可取为： 温度26~ 29 ℃，空气相对湿度为40% ~70%,气流速度≤0.3 m / s,适时调节参数为： 人静坐休息时，空调温度可设定为28.5~29 ℃，从事家务劳动时，空调温度可设定为25.5~27 ℃。[7]

综上所述，结合当下节能减排的总体思路，空调的参数设定应当充分考虑建筑物的用途，设定参数设定的大致范围，再根据人的行为进行一定程度的调节，若直接使用定参数控制，则势必会造成能源的浪费。

2冷热媒温度的确定

室内热舒适性受到室内空气温度、湿度和气流组织的影响，任何一个因素变化都会影响到室内热舒适性，研究发现，露点温度变化5.8 ℃与干球温度变化0.5 ℃具有相同的热舒适性[5].相对湿度从50%降低到35%时，采 用 低 温 送 风 可 将 房 间 的 干 球 温 度 从23.9 ℃提 高 到24.4 ℃，而 保 持 等 效 的 舒 适 性[8].Fanger的研究发现温度和湿度对空气的接受能力会产生极大的影响，空气的接受能力随空气的焓值的上升呈线性下降[9-10].因此，研究者认为，减少新风供给、增大空气焓值或者降低冷媒的温度，一样可以产生令人满意的热舒适性，通过这种方法达到节能的目的[8].2011年，于秋生对制冷循环进行了热力计算，分析了冷媒温度对制冷剂能耗及COP值之间的影响，结果表明供回水在整个系统能耗和投资影响中扮演着十分重要的角色，分析得出相同供回水温差下，供水温度越低制冷剂的能耗就越大，同时，COP就会越低，而且低温供水对冷源处是不利的，制冷剂供水温度每升高1 ℃压缩机的功率下降3.3%,同时，冷水机主COP升高3.6%.其次，供回水温差△t越大、回水温度越高，能耗损失和投资也就越大。[11]

因此，在保证室内热（冷）舒适性的条件下，为了达到节能的目的，应当慎重选择冷热媒的温度及供回水温度，以达到低能耗高收益的目的。

3冷源的改进

影响空调节能的关键因素之一是在系统设计时对设备进行合理的选型，所以合理配置中央空调系统中的冷热源对节能和合理利用能源来说起着至关重要的作用。中央空调系统常用的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉和热泵型机组[12].在实际生产中，我们应当根据不同房间的送风要求，使用不同温度的低温冷媒和空调系统给建筑物供冷。例如，当房间要求送风温度高于7 ℃时，可以采用直接膨胀式空调系统畸形低温送风，这种系统设备投资低，维护费用少； 而当送风温度低于7 ℃时，盘管内的低温水温度就需要1~4 ℃。通过对比，发现冰蓄冷技术可以满足这一要求，不仅如此，当冰蓄冷系统与低温送风相结合时，可以将整个空调系统在用电高峰时期的用电需求移至用电低谷时段，同时减少制冷机组水泵和冷却塔的容量，甚至可以省去冷却塔和部分机组设备，减少装机容量。有了冰蓄冷技术的融入，可以起到削峰填谷的作用，节省运行费用。根据研究，与冰蓄冷结合的低温送风系统较常规的空调系统年运行费用可降低18%~28%.4空调系统的节能控制

我国幅员辽阔，很多地区夏季炎热，较多的住宅和办公楼采取中央空调集中供冷系统，并且保持空调机组长时间运行。这样保持统一功率或粗犷式的控制势必导致能源的流失，达不到节能降耗的目的。所以近几年，越来越多的写字楼和综合性建筑被设计为智能型建筑（Intelligent Building,IB）[13],人们希望通过智能化控制，分时分地段的进行供冷供热。这种新型的自动化控制方式日益成为研究者和建筑从业人员的关注焦点。

4.1基于OPC系统的室内环境控制

OPC[14]技术以微软公司的COM /DCOM（组件对象模型/分布式组件对象模型）技术为基础，为控制软件定义了一套标准的对象、接口和属性。通过这些对象接口，应用软件之间能够无缝地集成在一起，实现应用程序之间数据交换的标准化，从而极大地提高自动化系统、现场设备和商业办公系统的互操作性。在控制空调系统方面，OPC系统可以用自控手段对室内的温度、湿度和CO2浓度做出调节。由于人对于湿度和CO2浓度并不敏感，所以OPC系统中CO2浓度和湿度的目标值由管理员设定。用户自行设定的是温度的目标参数。通过该系统，可以实现对建筑物内的空调系统的智能化控制，对室内温度参数的动态化处理，实时的控制空调系统（其中最主要是对空调系统末端装置）的运行状态，使得空调系统更加节能[15].不仅如此，OPC系统良好的人机交互功能可以使用订阅的方式来读取数据，得到温度、湿度等[16].4.2 EIB技术对于风机盘管的控制

EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆，并确保各开关可以互传控制指令，因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设，方便扩容与改装。每条支线利用线路耦合器可以连接为一个区域，而每巧个区域利用总线祸合器可以连接成一个大的系统。根据标准，一条总线的最大长度为1[17]EIB系统非常适用于一二线城市中的办公用写字楼或新建的CBD,这些建筑采用时尚的建筑风格，较多地采用开敞式空间与隔断、房间相结合的方式，若不进行细致地管控，空调系统的能耗将大大加大。EIB系统对风机盘管控制的原理为： 对空调末端供冷（热）区域采用2种控制方式，即集中控制（开敞办公区）和集中加就地控制（隔断、独立办公室、会议室等）。[18]吴琴霞等人的研究通过利用EIB系统实现空调风机盘管系统的最优化节能控制为整栋建筑的节能打下了一个好的硬件及软件基础，在实际的施工过程中，虽然前期投资将相对加大，但从长远来看，使用EIB系统则是最节能、环保和经济的选择。EIB系统的运用，有效地降低了能耗和运行费用，根据实际数据和测算，节能比例将达到31%左右，而且其前期投资回报期只有3年左右，具有很大的利用价值和市场潜能。

5结论

目前，空调系统基本上已经是建筑物中必备的设施，在建筑节能中，由于暖通空调系统的节能占据主要部分，我们应当对系统的每一个部分都进行思考和改进，冷热源、热媒、设定参数，尤其是末端装置的智能化控制。从设备的角度改进，提升系统的整体性能，而从末端装置的智能化控制，可以改变人们对于该系统的认识，毕竟空调系统由人设置，也是服务于人的，所以行业从业者和研究人员应当更加关注暖通空调系统的自动化方面的研究。

参考文献：

节能空调制冷系统分析 篇3

关键词：节能 环保 制冷 节能空调

随着我国科学发展观的提出，低碳环保节能减排越来越成为我国经济发展和产业结构调整的目标和方向。而空调制冷行业作为国家节能减排事业的重要组成之一，其环保责任重大。要想实现空调制冷行业的节能环保目标就必须不断更新节能空调制冷系统，大力推进行业技术改革，引导其朝着节能、环保、安全方向发展。本文以蒸汽压缩式制冷系统为例，就其在运行与管理环节中所出现的问题进行了相关研究，并找出了影响系统制冷效果的几个因素，为今后的研究提供了一定的指导和借鉴。

1 节能空调制冷系统的构成及工作原理

空调节能制冷系统主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀阀几部分，它通过压缩机完成了制冷剂的压缩，将制冷剂压缩成液态后输送至蒸发器内，经过与冷冻水的一系列热交换，完成冷冻水制冷过程，最后再由风机将冷冻水吹送出去，实现降温制冷目的。空调制冷系统利用热力学基本理论，通过制冷机的运作完成了热量的相互转化，将低温热量排放至高温环境中。其工作原理为：节能空调制冷系统在压力温度环境下，制冷剂在达到一定压力温度时便会吸热沸腾，从而使其温度低于被冷却物体或者流体的温度值，产生冷热温差。而压缩机通过抽取和压缩蒸发器中产生的源源不断的蒸汽，使其最终达到冷凝所需要的压力范围内，最后经由冷凝器将蒸汽等压冷却为液体，在冷却时释放出的热量会传递给冷却介质，此时空调制冷系统的冷凝温度一定要比冷却介质的温度高，以保证其制冷效果，冷凝后的液体最终会由膨胀阀或其他空调节流元件流入蒸发器，从而实现空气降温的目的。

在整个空调制冷循环系统中，压缩机作为其中最重要的功能部件之一，被称为制冷系统的心脏，是空调系统进行节能技术革新的关键环节，它通过改变气体的容积量来实现气体的压缩和传输，并降低蒸发器的压力值，提高冷凝器中的压力值，而在此过程中需要消耗大量的能源动力。目前，在节能空调制冷系统中所采用的压缩机种类多样，常见的有叶片式压缩机、曲轴连杆式压缩机、斜盘式压缩机、涡旋式压缩机等。另外，按压缩机的排量变化情况，还可以将压缩机分为定排量压缩机和变排量压缩机两种类型。其中，变排量压缩机有效地减少了空调系统的运行负担，它可以根据实际制冷负荷改变其排量，实现了压缩机排量的自动化控制，更为经济环保，符合现代空调系统的设计理念。

冷凝器是空调制冷系统的热交换器，它将从压缩机运送而来的气态制冷剂，通过降温降压转变为液态的制冷剂，并负责将制冷剂吸收的热量散发至大气当中，通过散热改变了其状态，从而起到降温的作用。冷凝器一般通过风扇进行冷却散热，它主要由管路和散热片两部分组成。

与冷凝器相似，蒸发器也是一个热交换器，它对由膨胀阀内喷出的雾状的制冷剂进行了一系列蒸发处理，并吸收了大量热量，降低了蒸发器温度，逐步实现制冷目的。同时，在降温时，一些溶解在空气中的水分也会在低温的情况下凝结而出，并及时将其排除。蒸发器也包括管路和散热片两部分，同时蒸发器的下端还附有排水管和接水盘。

膨胀阀，又称热力膨胀阀，是空调制冷装备的重要部件，它实现了对冷凝压力至蒸发压力的有效节流，同时还对制冷剂流量进行实时控制，其工作完成的质量直接决定着整个空调系统的运行质量。因此，在空调系统的日常运行过程中，技术人员必须密切关注膨胀阀的实际工作状况，重视对其的保养和维修，通过定期检查和调整，从而有效地提高空调系统的使用寿命，降低能源消耗，减少运行成本。

目前，就我国空调制冷系统的实际能耗现状来看，当前各生产部门在实际生产中对空调制冷系统的管理仍有待进一步的提高，管理效率低下，环保意识不强，能源浪费现象屡见不鲜。因此，应加强对空调制冷系统的日常管理与维护，加大科技创新力度，推动空调制冷系统优化升级，降低能源消耗，最终达到节能减排的目标。

2 影响空调制冷效果的因素

在组成空调制冷系统的四大系统构件中，由于压缩机的工作效率主要由其投资成本决定，受具体技术因素影响度较小。因此，从总体来看，影响空调制冷系统制冷效果的因素主要有以下三方面：

2.1 制冷系统的蒸发温度

蒸发器作为制冷系统的主要吸热装置，负责调节制冷剂的蒸发温度，以保证整个制冷循环过程的顺利进行，实现其制冷功效。一般情况下，蒸发器内的制冷剂蒸发温度应低于空气温度，只有这样才能及时将空气中的热量传递给制冷剂，使制冷剂在吸热的情况下蒸发，由固态变为气态，再随压缩机传输至冷凝器，保证蒸发器的压力值在蒸发后仍保持在一个较为平稳的水平上，避免出现因蒸发气体含量过高而造成蒸发温度上升的情况，有效地保证了其制冷效果和质量。而蒸发器内制冷剂蒸发温度和空气温度二者的温度差一般为一个固定值，是空调设计人员在综合分析空调运行成本以及制冷能耗成本的基础上得出的。目前，机房空调系统所使用的蒸发器一般为直接式蒸发器，其制冷剂蒸发温度与空气温度的固定差在理论上处于12-14℃之间。但在实际运行过程中，受各种内在和外在因素的影响，其温差值往往不稳定，有时甚至可以达到20℃以上，这就大大增加了空调制冷系统的能耗量，不符合节能减排的设计理念和主题。据相关实验数据表明，对蒸发器而言，在冷凝温度保持固定不变的情况下，其蒸发温度值越高，压缩机的制冷效果就随之下降，废物排放量升高，耗电量增加。因此，技术设计人员必须严格控制空调制冷系统的差值，以保证制冷效果，从而起到降低能耗的目的。一般情况下，影响蒸发器温度变化的原因主要有以下几个方面：

①蒸发器管路结油，影响制冷效果。在蒸发器正常工作时，润滑油和氟利昂在相互溶解的过程中，不会在换热器的表面形成一层油膜，因此也不会产生油膜热阻，从而影响制冷效果。但蒸发器一旦出现管路结油的情况，必然会影响系统的换热效果。因此，在追加润滑油时一定要选择与原润滑油标号及性能相同的润滑油，以有效地避免油膜的产生。另外，出现油膜后，技术人员可使用一些化学溶剂进行冲洗，以有效地消除油膜。endprint

②空气过滤网出现堵塞。空气过滤网堵塞后，会严重影响热量的传递效果，进而导致系统的制冷循环过程难以顺利实现。因此，在实际使用中，技术人员一定要注意定期保养和更换过滤网，以保证空调制冷系统的循环风量处在一个较适宜的范围内，增强过滤效果。

③干燥过滤器发生堵塞。干燥过滤器发生堵塞时，其制冷剂的正常循环过程难以保证，造成系统供液出现问题，制冷效果大大降低。因此，在实际使用过程中，空调技术人员要定期清理干燥过滤器，使其保持干燥和清洁，并及时清除杂质和污垢。

④制冷系统中制冷剂含量不足。吸气压和排气压数值过低，导致蒸发器的蒸发量降低，制冷效果难以保证。因此，技术人员要及时补充制冷剂，使制冷系统恢复正常工作。

2.2 胀阀开启度

作为制冷系统中的重要组成部件，热力膨胀阀能够在保证压缩机回气过热度稳定的基础上，适时适量地为蒸发器提供制冷剂，从而增强制冷效果。在制冷设备运行的初始阶段，热力膨胀阀无需调整即可正常工作。而随着设备使用年限的增长，热力膨胀阀的内部结构也会受到不同程度的磨损，导致其开启度偏大或偏小，影响其工作质量。因此，技术人员必须定期测量和调整膨胀阀的开启度，使其处于最佳匹配点。在调整膨胀开启度时，先将系统停机，再将数字温度表探头插入回气口处的保温层，得出其回气温度值，再在测量出对应出口处的温度值后开机，使压缩机连续运行15min以上，当其系统压力和温度值均保持恒定不变时，进行高压测量，若测得压力值为18kg/cm2，且高压开关始终闭合，则说明系统运行正常。反之，则需要调整。

2.3 制冷系统的冷凝压力

所谓制冷系统的冷凝压力，就是指冷凝器中气体在分子运动的过程中因碰撞容器壁而产生的压力，它是容器壁单位面积上所承受的压力。冷凝压力是空调制冷系统的制冷剂在冷凝器中所承受的工作压力，影响冷凝压力的主要因素为分子的运动速度，分子运动越快，其冷凝压力就越大。一般情况下，空调制冷系统多采用风冷式冷凝器，它内部包含多个组盘管，盘管外还另加肋片，从而有效地增加了其传热面积，降温效果更佳。同时，冷凝器还采用了风机加快空气流动。但由于风机的叶片距较小，长期工作容易使叶片上粘黏一些杂质和尘埃，导致空气流通不畅，严重影响了制冷系统的制冷效果，不仅冷凝效果不佳，还会导致耗电量增大，不符合空调制冷系统的节能环保理念。因此，技术人员要定期清洗空调外机，保证其清洁度和干燥度。另外，一旦发现冷凝器的配置出现问题，要及时更换冷凝器，避免故障而影响整个系统的正常运行。

另外，空调系统在抽真空和加液时一旦处理不当，就容易使系统内混入大量空气或残余水分，从而影响制冷剂蒸汽的正常冷凝和放热循环过程，导致冷凝器压力升高，超出正常范围，最终增加排气压力和温度，从而导致耗电量增加。因此，在抽真空和加液的过程中一定要将高压系统内的空气和残余水分及时排除出去，以免造成不良影响。在操作时，技术人员必须先将系统关闭，以保证整个操作是在停机的情况下进行的，再从系统的排气口或冷凝器的丝堵处进行放气，直至排完为止。

3 结论

制冷剂冲注过多，冷凝压力也会升高。由于多余的制冷剂会占据冷凝器的面积，造成冷凝面积减少，使冷凝效果变差。通过上述手段，可以保证空调工作在最佳状况，不仅降低了空调的故障率，而且单台空调在夏季可以节约10～20%的能量。因此，加强空调维护，对空调的制冷效果、空调寿命，尤其是节约能源具有重要的意义。

4 结束语

随着我国经济发展水平的不断提高，空调制冷设备的使用也越来越普及，在空调制冷设备功能逐渐完善的同时，其性能也趋于优良。与此同时，随着经济全球化趋势的进一步增强，在全球范围内常规能源的消耗量持续增加，其储量也不断降低，导致能源结构失衡，能源价格居高不下。为解决这一问题，各国必须积极调整能源使用结构，提高能源利用率，积极推动节能减排目标的实现。而空调能耗作为全球能源消耗的重要构成之一，在总能源消耗结构中所占比例较高。因此，积极推动节能空调制冷系统更新换代，不断提高其能源利用率，降低能耗和废物排放量，对于提高空调产品的节能效率，顺利完成节能指标意义重大。

参考文献：

[1]王起霄，刘淑静，汝长海.变频空调的性能研究[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2001（030）.

[2]马娟丽.中央空调系统的最优化运行[D].西安科技大学，2006.

[3]柏晨.空调变水量系统控制方法的研究[D].天津大学，2004.

[4]孔繁丽.节能空调制冷系统分析[J].门窗，2013（09）.

[5]盛学章.广东欧科空调制冷有限公司国家认可实验室揭牌[J].机电信息，2011（22）.

[6]江春阳，狄育慧.节能空调模式在粮仓中的应用初探[J].粮食储藏，2012（05）.

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集中空调系统的节能优化分析 篇4

现代社会,经济飞速发展,人们生活质量也逐步提高,对空调的要求也越来越多、越来越高,殊不知空调系统的能耗在建筑中已经占有很大的比重,而且有明显的上升趋势,据统计,我国建筑物能耗约占能源总消耗量的35%。在有中央空调的建筑物中,中央空调的能耗约占总能耗的70%,而且呈逐年增长的趋势,因此对于空调系统的节能优化已刻不容缓[1,2]。

1 集中空调系统

普通集中式空调系统属典型的全空气系统,空气处理设备都集中布置在特定的空调机房内,所负责空调房间的冷(热)、湿负荷全部由处理后的空气来承担,在集中空调系统和局部空调机组中,最常用的是混合式系统,即承担负荷的空气来源一部分是室外新鲜空气,一部分是室内的回风,它的特点是处理空气量多,服务面积大,便于集中管理,常用于工厂、公共建筑等有较大空间可以提供给设置断面较大的风管的场合。

1.1 系统的基本组成

(1)空气处理部分。空气处理部分包括空气过滤器、表冷器、空气加热器等各种空气的热、湿处理设备,将从室外获取的新风和部分室内的回风处理到设计要求的室内送风状态。

(2)空气输送部分。空气输送部分是运送空气的各种部件和构件,主要有:送、回风机,送、回风管,风量、风压调节装置以及各种消声器、防火阀等。

(3)空气分配部分。空气分配即把空气合理均匀地送到需要进行空气调节的房间内。空气分配部分主要包括各种型式的送风口和回(排)风口,其作用主要是合理地组织室内的气流组织,使室内空气分布均匀。

(4)冷、热源部分。整个空调系统所需要提供的冷量和热量都来自冷、热源。空调热源主要有锅炉、自然资源以及余热利用,自然资源主要指太阳能和地热能,而余热利用主要是对废气废水中的剩余热进行回收利用,这一类型的热源主要是热泵。冷源主要为天然冷源和人工冷源,前者是指低于环境温度的天然物质,如地刀锋、深井水等。热蓄水和冰蓄热地是最常见的两种天然冷源利用形式。人工冷源主要是压缩式制冷机和吸收式制冷机[3,4]。

1.2 系统的分类

(1)封闭式系统:它所处理的空气全部来自空调房间本身,没有室外空气补充,全部为再循环空气,房间和空气处理设备之间形成一个封闭环路。

(2)直流式系统:它所处理的空气全部来自室外,室外空气经处理后送入室内,然后全部排出室外。

(3)混合式系统:综合上述两种系统而得混合式系统,即一部分处理空气使用室外新风,另外一部分处理空气使用室内回风,二者相结合。工程上常见的采用部分回风的空调系统有两种形式,一种是将室内的回风回到表冷器之前,首先与新风进行混合,然后进行处理送到室内,这种回风只有一次回风的系统的系统叫一次回风系统;另外一种是使回风分别在表冷器之前和之后两次进行混合,一次混合后处理到一定程度,然后再次和部分回风进行混合,混合之后的状态即为送风状态点,可直接进行送风,此种回风方法相比前面一种方法多了一次回风,故称为二次回风系统[3,4]。

2 集中空调系统的节能优化分析

从上面的集中空调系统的组成和系统分类可以看出集中式空调系统由空气处理部分、空气输送部分、空气分配部分和冷热源部分这四个大部分,因此我们可以从这四个方面进行节能优化分析,下面就这四个部分一一介绍其节能优化分析。

2.1 空气处理部分的节能优化分析

现阶段的空气处理方法主要有四种,分别为:一次回风、二次回风、固定二次回风比的二次回风和热湿分段处理的空气处理方法,就目前来说,一次回风和二次回风已经很完善。下面主要就固定二次回风比的二次回风和热湿分段处理的空气处理方法进行分析。

(1)固定二次回风比的二次回风系统的节能优化分析。固定二次回风比的二次回风系统夏季工况处理过程即为先将新风和一部分回风进行混合,然后冷却除湿,冷却除湿后再和部分回风相混合,最后进行再热然后送到室内。具体处理过程如图1所示。

从处理过程我们可以看出:固定二次回风比的二次回风系统的空气处理过程和二次回风系统一样有两次混合过程,但不同的是二次回风系统是二次回风后即为送风状态,而固定二次回风比的二次回风系统有一个在热过程,从能量的角度分析,此种方法一定会存在冷热量相互抵消的所谓的能量浪费过程,但它是基于二次回风系统的新系统,同样有二次回风系统能有效利用部分室内余热的优点,另外,由于存在再热段,我们可以通过调节再热段的加热量来使送风温度达到不同的要求,以满足人们不同的需要,控制更方便,特别是对一些高级的酒店,尤其适用。

从能耗方面来考虑,固定二次回风比的二次回风系统确实比二次回风系统能耗稍微大了一点点,不过该空调系统的空气处理方法的能量的有效利用率相对较高[5],又能满足各种不同对温度的要求。

(2)热湿分段处理的空气处理方案。空调系统中的负荷包括热负荷和湿负荷,常规空调都是把这两种负荷进行集中处理,即用一个表冷器或者空气处理机组来完成两种处理过程,对表冷器或者空气处理机组要求较高。空气热湿分段处理即在空气处理过程中设置两个表冷器,分别用来承担被处理空气的热负荷和湿负荷,分别选取不同的冷冻水进行干工况运行和湿工况运行,达到冷却除湿的目的。

空气的热湿分段处理能够把热和湿分别进行处理,处理设备能够单独布置,避免了相互干扰,干湿工况分开有利于设备的整洁和维修,避免了滋生细菌的潮湿表面,也提高了处理空气的品质。另外,方便管理,可以满足各种不同的需要。通过提高冷冻水供水温度(即提高冷水机组的蒸发温度)可以提高空调机组的运行效率从而实现节能[6,7,8]。

2.2 空气输送部分的节能优化分析

空气输送部分中产生的能量能耗主要是指运行过程中水泵和风机消耗的电能以及空气输送部分材料带来的能量损失,因而在系统中应从降低电能消耗和减少输送管路热损失等角度来降低系统能耗。具体可有以下节能措施:(1)对空气输送管道进行保温处理来节能;(2)通过加大水系统的供回水温差来减少整个输送系统的需水量,由此也可降低设备输送能耗;(3)尽量降低流速;(4)优先选择输送效率高的能量载体,目前使用的主要是水,可以通过实验研究选择其他合适载体。

2.3 空气分配部分的节能优化分析

对于室内气流组织的形成,传统的方法有很多种,如侧向送风、散流器送风、孔板送风、喷口送风和地板送风等等,总的来说都兼顾了房间面积以及工作区的温度大小及舒适程度,但是对于空间比较大或者说层高较高的房间,由于房间温度从上到下会出现温度梯度,到工作区的冷量只是其中的一部分,工作区以上大部分空间的冷量我们是用不到的,这必然会造成浪费。因此我们不妨这样布置我们的空调系统,直接在我们的工作区进行送风,送风口风速适当减小,四周多布置一些送风口,直接将处理后的空气送到工作区,由于直接将风送到工作区,为了不使人们有吹冷风的感觉,亦可将送风温度适当提高,也可以起到节能的效果,同时我们还可以通过控制送风口的角度来节能[9]。

2.4 冷、热源部分的节能优化分析

目前常规空调的冷热源主要是采用以电能为能源的蒸汽压缩式制冷、热泵相关技术以及溴化锂吸收式冷热水机组,总体来说我国目前的集中空调的冷热源的选取仍以常规能源、传统技术为主[10],对于新能源以及可再生能源的利用还基本上停留在实验室阶段,用量很少,因此我们要加强对新能源的利用如地源热泵以及太阳能相关技术的利用。尤其是太阳能技术的应用,因为我们现在需要空调的时间大部分集中在天气晴朗的白天,而此时也正是太阳辐射最好的时候,如果我们能够把大部分的负荷利用太阳能来承担,无疑是一个空调界的突破性进展。

3 结束语

集中空调系统是一个庞大的群体,耗能很多,故其节能意义巨大。热湿分段处理和直接送风到工作区均能达到节能的效果,但节能有限,有待于继续研究;冷、热源部分的节能潜力巨大,但目前的研究尚处于初级阶段,尤其是太阳能的利用。节能工作任重而道远,将是空调领域一个长期的挑战。

摘要：本文通过对集中空调系统的组成入手,先对集中空调系统的空气处理部分、空气输送部分、空气分配部分和冷热源部分做简单介绍。然后针对四个组成部分分别做节能优化分析,对当前的节能优化技术进行分析介绍,或者提出了一种新的思想方法。最后,对空调工作者提出挑战,节能工作任重而道远。

关键词：集中空调系统,冷热源,热湿处理,节能

参考文献

[1]于少洁,张羽.浅谈中央空调系统的节能及优化[J].科技致富向导,2014(09):267.

[2]吴晓艳.公共建筑空调系统的节能设计与优化管理[D].湖南大学,2006.

[3]郑爱平.空气调节工程[M].二版.北京:科学出版社,2008.

[4]赵荣义,范存养,薛殿华,钱以明.空气调节[M].四版.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[5]陈益武.全空气空调系统空气处理方案的能耗分析[J].江苏建筑职业技术学院学报,2013(02):1-5.

[6]高军.建筑空间热分层理论及应用研究[D].哈尔滨工业大学,2007.

[7]梁彩华,张小松,蒋赟昱.一种基于空气热湿分段处理的空调系统及节能分析[J].流体机械,2009(03):78-81,85.

[8]李贵.基于热湿分段处理的空调系统构建及其性能分析[D].东南大学,2011.

[9]蔡利娜.暖通空调系统的节能措施分析[J].河北建筑工程学院学报,2013(01):63-65.

毛细管平面辐射空调系统节能性分析 篇5

关键词毛细管平面辐射空调;节能性;火 用

中图分类号TU831.39文献标识码A文章编号1673-9671-(2009)121-0042-01

毛细管平面辐射空调技术20世纪70年代起源于欧洲,德国科学家根据仿生学原理提出的一种新型空调末端形式,它是通过模拟植物叶脉和人体毛细血管机制,其原理是通过毛细管内流动的液体来调节自身温度,也就是通过毛细管内的液体来达到与周围环境的热平衡。是辐射供冷的第三代(第一代是混凝土楼板埋管式。第二代是金属吊顶辐射式)。它用塑料制成直径小(外径2-5mm)、间距小(8-10mm)的密布细管,顶端连接分水或集水联箱(外径20mm,壁厚2mm 或2.3mm的供、回水主干管)构成管网。

该系统一般由毛细管辐射供冷(热)末端、独立新风和冷热源三部分组成,其中末端系统由温控调节装置及毛细管网组成,以水作为介质输送冷(热)量, 以辐射方式为主辅以对流换热实现调节室温,由于毛细管席换热面积大,传热速度快,因此传热效率更高。夏季毛细管供给18℃-21℃冷水,冬季毛细管供给28℃-32℃热水,进出口温差为2-3℃。该系统具有极佳的热舒适性,并可利用可再生能源做热源,能耗和运行费用低,实现了夏季供冷与冬季供热共同采用一套末端, 是目前最高端的供冷(暖)技术,代表着未来空调技术的主流方向。

1毛细管平面辐射空调系统的节能性表现

1.1室内设计温度低

风机盘管利用对流的热传递形式达到采暖和供冷的目的,毛细管网主要利用热辐射的形式进行采暖和供冷,二者有着本质的区别。在辐射换热作用下,人体的实感温度会比室内空气温度约低1.6℃(供冷)或高1.6℃(采暖),因此在相同的热感觉下与传统空调系统相比,采用毛细管平面辐射空调系统的室内设计温度在夏季约高1.6℃,冬季约低1.6℃,从而减少了计算负荷,节约能耗,达到同样的热舒适性,即以辐射方式供冷热为主的毛细管平面辐射空调系统更节能。

1.2热泵机组效率提升

风机盘管系统是温度和湿度混合处理系统,对于“温度”的的处理方法是:夏季采用7℃冷水降温,冬季利用55℃或更高温度热水加温,毛细管平面辐射空调系统是温度和湿度分开处理,对于温度的处理方式:夏季18℃高温冷水降温,冬季35℃冷水采暖,毛细管网末端对于温度的要求使得热泵机组的效率(COP)大大提升(可提升至6),系统节能性显著提高。

1.3低品位能源利用率高

毛细管平面辐射空调系统对于温度的处理(夏季18℃高温冷水供冷,冬季35℃冷水供暖)的特性,可有效利用低品位能源, 相比传统空气系统节省输配能耗,更为直接利用可再生能源提供了便利条件,一般地下80米深处的温度16-20℃左右,而自然界中更有很多可直接利用的可再生能源如各种工业余热、太阳能、天然温泉水或其它低温能源可以开发、利用。

1.4热效率得到提高

毛细管网有极大的散热表面积,毛细管平面承担大部分的冷负荷,只需要处理少量新风,相对于传统空调有较高夏季供水温度和相对较低的冬季供水温度,送风量减小带来动力消耗的降低,可节省大量能源,与地源/ 水源热泵结合使用可以达到最高热效率,全年运行费用比传统中央空调节能70% 以上。

1.5蓄冷/蓄热能力强

由于辐射制冷冷效应快、受热缓慢的特点,围护结构、地面和环境中的设备表面吸收辐射冷量,形成天然冷体,在系统关闭或停电等状态下的较长时间内温度都不会升高(夏季)或降低(冬季),可以平缓和转移冷负荷的波峰值出现的时间。

1.6绿色环保

系统封闭运行, 不产生废水废气污染,原料卫生无毒,可以回收再循环使用,空气不对流,无尘降噪。

2在节能分析中“火用”分析的应用

把能量的“量”和“质”结合起来评价能量的价值火 用 就是能量可用性、可用能、有效能的统称。本文针对夏季供冷工况下,采用“火用”分析方法对毛细管平面辐射空调系统与风机盘管供冷进行节能比较研究,以揭示其内在的节能性。

由热力学原理可知:稳定流动的开口系统从进口状态经过可逆过程变化到环境状态可能作出的最大有用功(即工质),对流过的1kg工质而言为:

式中:——工质火用(焓火用), ;

——工质的最大有用功, ;

——工质的进口焓值, ;

——工质在环境状态下的焓值, ;

——工质的进口熵值,;

——工质在环境状态下的熵值, ;

——环境温度,K;

——工质进口温度,K;

——定压比热,;

毛细管顶板空调系统与风机盘管系统均为稳定流动的开口系统。在文中采取风机盘管供回水温度7℃/12℃、毛细管辐射平面供回水温度为 19℃/22℃为例计算两个系统的火用效率,假设环境温度为28℃,风机盘管系统内水的质量流量为 ,毛细管辐射平面空调系统内水的质量流量为 。

供水温度19℃的工质焓火用为:

19=4.19x(19-28)+(273+28)x4.19xln(28+273)/(19+273)=0.58

回水温度22℃的工质焓火用为:

22=4.19x(22-28)+(273+28)x4.19xln(28+273)/(22+273)=0.25

供水温度7℃的工质焓火用为:

7=4.19x(7-28)+(273+28)x4.19xln(28+273)/(7+273)=3.22

回水温度12℃的工质焓火用为:

12=4.19x(12-28)+(273+28)x4.19xln(28+273)/(12+273)=1.85

室内围护结构表面温度的降低使平均辐射温度和作用温度降低,从而可以提高室内设计温度,在相同的舒适度情况下,要比传统空调系统节省能量,在此取两种系统的单位面积冷负荷相等,则系统的工质质量流量可按式 求得:

两种的工质水的质量流量之比为: / =△to/△tm=5/3

对7/12℃的风机盘管空调系统,其单位空调面积单位时间消耗的焓火用为:

△Eo= (7- 12)=(3.22-1.85)=1.37

对19/22℃的毛细管顶板空调系统,其单位空调面积单位时间消耗的焓火用为:

△Em= (19- 22)= ( 0.58-0.25)=0.33

故达到相同的制冷效果,毛细管平面辐射空调系统比风机盘管空调系统可节能百分数为的节能百分比为:

η=(△Eo-△Em)/ △Eox100%=(1.37 -0.33 )/1.37 x100%=60%

可以看出,毛细管平面辐射空调系统在综合考虑冷源的基础上,是一种很理想的制冷方式,也是一种节能效果好的制冷方式,与风机盘管空调系统相比可节能60%。

3小结

本章首先简要介绍了毛细管平面辐射空调系统基本情况,表述了节能情况,采用“火用”分析方法对毛细管平面辐射空调系统和风机盘管系统供冷进行节能比较研究,得出了毛细管平面辐射空调系统与风机盘管系统相比可节能60%的结论,随着人们对舒适性要求的提高和绿色节能建筑的发展,其必将得到广范发展。

参考文献

[1]马玉奇,刘学来,李永安 等.溶液除湿的地源热泵毛细管辐射顶板空调[J].节能,2007,12:17-19.

[2]马玉奇,刘学来,李永安 等.毛细管平面辐射空调简介[J].建筑节能,2007,11:5-6.

[3]马玉奇,刘学来,李永安 等.“火用”分析方法在毛细管空调系统的节能性分析中的应用[J].中国住宅设施.2007,11:58-63.

[4]丛旭日.我对毛细管辐射式空调末端系统的看法.供热制冷之特别策划,2008,6.

[5]李永安.节能潜力巨大的新型空调系统—毛细管平面空调系统.供热制冷之特别策划,2008,6.

[6]张华俊.毛细管网平面辐射空调系统市场前景广阔.供热制冷之特别策划,2008,6.

[7]王志毅.毛细管网平面辐射式空调系统特点及市场前景.供热制冷之特别策划,2008,6.

[8]傅秦生.能量系统的热力学分析方法[M].陕西:西安交通大学出版社,2006.

[9]薛红香,刘学来,李永安 等.几种室内供暖末端设备的性能研究[J].中国住宅设施,2008,7:44-46.

某机房空调系统节能改造实践分析 篇6

1 机房概况

机房内有风冷型机房专用精密空调3台, 单台制冷量33.1kW, 4列机柜, 从左至右分别为服务器机柜、存储机柜、服务器机柜、刀片服务器和配线架等。所有设备均为下走线方式供电, 总的发热量为94.8kW。除了存储机柜内的设备是满额配置之外, 剩余机柜的可用空间大约还有30U左右。机房内设备布局如图2和图3所示。

2 存在的问题

机房的主要问题是环境温度不能维持在设备运行工况要求的24℃而出现部分服务器宕机。图4中可以明显的看到一个装有刀片服务器的机柜严重过热, 将近50%的设备处于过热的临界状态。

从图5看出, 大约有1/3的机柜其环境温度在27℃～32℃之间, 而ASHRAE 2008明确要求, 设备运行的正常环境温度的最高值不能超过27℃, 这意味着1/3的设备没有达到ASHARE 2008的要求, 随时有出现设备过热的风险。

从图6和图7分别可以看到机柜的进风温度大约在20℃左右, 出风温度接近30℃。进出风温差大约10℃。由此推断, 机柜的进风量不足导致设备吸收冷量有限。

机房内的水平温度场理论上是均匀一致的, 在机房层高方向温度应该分层分布。但是从图8可以看出, 该机房内的水平温度场并不均匀, 不仅冷通道区域的温度分布不一致, 就通道之外的温度也是千差万别。

图9是机房架高地板下的气流图, 可以清晰的看到从空调送风处出来的冷空气都形成了一个个气旋, 这些气旋的运动导致架空地板下的气压波动, 减弱了架空地板下的空间作为静压箱的作用, 其后果就是从地板送风格栅出来的冷空气流量差异变化很大, 不能满足机柜对冷空气的合理需求。图10说明有一部分冷空气越过机柜旁流到了热通道, 造成了冷量浪费。

3 改进措施

出现上述问题的原因大致可以归纳如下:

(1) 所有设备采用下走线方式供电, 如图11所示。强电电缆放在冷通道, 弱电电缆放在热通道导致架高地板下送风受到一定的阻力, 导致静压箱内风压不均, 出风口风压不同。

(2) 冷热气流存在交叉混合损失。尽管机房内的设备布局是采用ASHRAE和ANSI/TIA 942标准所推荐的面对面、背靠背方式, 但还是避免不了冷热气流的混合, 其实质原因是送风气流存在旁流和环流。旁流是指冷空气并没有冷却设备, 而是从顶部越过机柜或者从一列机柜两端绕进热通道, 发生冷热气流的混合。环流是指冷空气也没有冷却设备, 而直接回到空调回风处。

机柜过热的实质是没有获得所需的冷量, 冷量不足的原因是气流路径存在问题, 导致冷量流失。针对上述原因, 首先想到的是对冷通道进行封闭。尽管封闭通道是ASHRAE推荐的气流管理方式之一, 但之所以选择封闭冷通道是基于以下几点考虑:

◆封闭冷通道缩小了空调的冷却空间, 使制冷模式由原先的机房级制冷变为机柜级制冷;

◆封闭冷通道可以保证绝大部分冷量都被设备吸收, 减少冷量损失;

◆封闭冷通道操作起来简单易行, 只需装配几块封闭组件即可;

◆封闭冷通道唯一的不足是由于冷却对象的改变, 导致机房内的环境温度略有增加, 维护人员进入机房会有点不舒适的感觉。

图12是机房内冷通道封闭的3D视图。

从图13可以看出, 90%左右的设备都在过热临界状态以下而没有出现过热, 仅有10%左右的设备处在过热的临界状态, 因此这10%的设备也没有达到ASHRAE 2008推荐的设备运行环境要求。

图14、图15和图16说明大部分设备的进出风温度都比较正常, 还是那10%的设备进出风温度比较高, 表明这些设备的进风量不足。图17的温度场基本稳定, 图18的气流场漩涡有所减弱, 但是还是那10%的设备存在高温问题。

从图19可以看出原因的所在, 原来是这10%的设备所在的机柜有30U左右的空间没有加装盲板, 导致冷热交叉混合比较严重。

4 进一步改进措施

鉴于图19反映的冷热气流交叉混合问题, 工程师对出现问题的两个机柜加装盲板以屏蔽机柜内未使用的空间。图20～图26反映了加装盲板后的效果, 显示机房内环境良好。设备没有一个过热, 其运行环境也满足ASHRAE 2008的要求。设备进、出风温度也基本合理, 水平温度场均匀, 气流场呈现放射状, 显示气流比较顺畅, 冷热气流几乎完全隔离, 没有出现混合损失或者冷量流失。

5 节能分析

据有关研究表明, 对于机柜面对面、背靠背布局的数据机房, 在封闭冷通道时比没有封闭通道时的PUE降低0.04。在本工程中, 设备负载总共为94.8k W, 则制冷系统节能大约有94.8×0.04=3.79k W。如果商业用电按照每度电1元来计算, 一年下来改造后的数据中心节电约3.79×8760=33200.4度电, 省钱约33200.4元。基本上第一年实施节能改造, 第二年就可以收回改造成本, 第三年就开始获益。机房运行时间越长, 累积收益越大, 如图27所示。

6 结束语

节能空调制冷系统分析 篇7

关键词：地铁空调,通风系统,节能技术,节能运行

地铁空调通风系统主要是分为车站空调通风系统和隧道通风系统, 地铁空调通风系统的作用是有效的控制地铁内空气的温度和湿度, 控制地铁内空气的流速和空气的新鲜程度。对地铁通风系统对地铁内的空气情况有着十分重要的作用。但是地铁通风系统的造价较高, 能耗也较高, 根据广州地铁运营能耗相关数据, 地铁车站环控系统在地铁运营能耗中占比在35%-40%左右, 在空调季节, 这一数值更接近甚至超过列车牵引用电, 达到50%以上。因此, 研究地铁车站通风空调系统的节能技术与对策, 是进一步挖掘地铁节能潜力的重要方向。

1 地铁通风空调的集成系统

近几年来, 地铁空调设备的机房面积逐渐减小、设备的投资和运行费用也越来越大, 为了能够满足减少投资及运行费用需要进一步的做好地铁空调通风系统的改进和节能工作。使得地铁空调通风系统能够在最大程度上满足地铁内通风、加湿、事故处理等功能。这种系统的设计思路是将地铁内的通风系统、地铁隧道的事故通风口系统进行整合。将二者之间用风道或者空调设备相连接。使其形成一种形式简单、占地面积小、功能齐全、造价更低的地铁空调通风系统。该系统还使用了电动可开启式的大型冷表器、自动空气过滤、自动清洗等功能, 进一步保证了系统功能的良好实现。与传统的地铁通风系统相比, 这种系统的建筑面积减小了500平方米到800平方米, 车站的长度可以进一步缩短20米, 平均每一站的综合造价可以降低月500万元。这种集成系统使用了先进的风机变频技术, 可以自动的开启风道表冷器, 进而实现了节能环保的目的。

2 空气与水空调系统的使用

我国目前的地铁通风系统多采用的是全空气系统。这种系统的弊端是空调机房占地面积大。地铁的土建成本较高、冷空气在输送的过程中, 输送效率较低, 冷空气的损失量较大。针对以上的缺陷, 有研究人员提出了空气与水空调系统, 将风机的盘管布置到地铁内拱形结构的上部以及站台侧面未加利用的空间中。空调的冷水通过管道直接送入到盘管中, 新鲜的空气则是通过其专业的通风管道送入地铁内。在通风的工作状态时, 新鲜的空气将会直接被输送到地铁内部, 在进行空气调整的状态时, 新鲜空气需要与地铁内原因的空气混合之后, 进入风机盘管, 接受冷却处理后再送入地铁内部。在这种空调系统运行的过程中, 风机盘管中凝结的水滴将会通过管道引入地铁内的排水沟, 这些水滴通过蒸发和冷却的作用来达到降低地铁隧道温度的目的。但是这种空调系统也有着比较明显的缺点, 例如:安装工序繁琐、维修工作比较困难、清洗工作较难等等。

3 地铁综合监控系统、能源管理系统的使用

最近几年, 环境与设备监控系统, 简称BAS, 在地铁中通风系统中的管理和运行中逐渐扮演了比较重要的角色, 在部分城市的新开通线路, 车站也应用了能源管理系统。BAS系统通过对系统风量的控制以及对地铁内部全年车站温度的数据等等, 在控制地铁通风方面起到了有效的作用。而能源管理系统的应用, 实现了对地铁车站重点能耗设备的有效计量和统计, 对空调通风系统中的通风机组、冷水机组等高能耗设备的能耗数据, 能实时监测并保存历史记录。通过对能耗数据的分析、比对和研究, 可以针对性地制定空调通风系统节能改造方案, 进一步提升能源利用水平。

4 集中供冷技术在地铁通风系统中的应用

地铁内空调水系统按照其冷源设置集中程度的不同, 可以分成集中供冷和分散供冷的两种供冷方式。在我国, 目前使用范围较广、使用技术较为成熟的供冷方式为分散式供冷。但是随着集中供冷技术在我国国内的成功应用, 这种技术的概念也逐渐得到了推广。集中供冷是指在地铁的不同区域和不同站牌中设置多个地铁空调通风系统, 为地铁提供充足的低温冷水。集中供冷技术也能够减少空调系统的占地面积, 使得地铁冷却塔分站的设置更加简单, 有效的保护了城市的整体环境面貌。但是这种技术, 其冷水需要进行远距离的输送, 所以对送水管道以及保温材料的选择要求较为严格, 输送时所需要的能源也较高。这种空调系统尽管比较先进, 但是其耗能较大, 节能性较小。

5 蓄冷空调系统的使用

蓄冷空调系统, 即将冷水或者冷空气以潜热或者显热的形式储蓄在某一种介质当中, 并且在需要的时候能够将其释放的空调系统。我国现今使用较多的蓄冷空调系统为水蓄冷系统和冰蓄冷系统。水蓄冷系统, 其结构相对简单, 投资成本较小, 技术运用也比较成熟。但是水的比热容较小, 所以蓄冷的密度也相对较小, 因此该系统需要一个较大的蓄水池。同时, 水蓄冷系统适用于冷量比较大的集中制冷站, 若车站的负荷小于1400KW, 且采用的是分站供冷的系统时不适宜采用蓄水系统。负荷在1800KW之上的车站在有峰谷电价的前提之下, 便可以考虑使用这种方法。冰蓄冷的系统, 其所需要的蓄冰槽的体积较小、便于储存。尽管这种系统的造价较高, 但是这种系统可以充分的实现减少运行耗电, 节省电费, 并且有效的减轻城市用电的压力, 具有比较明显的节能特点。

6 结语

在未来, 我国地铁通风系统的发展大体会向以下几个方面发展:首先, 地铁通风系统的造价将会越来越少, 设备所占用的空间也会越来越小。第二, 地铁内部的风输送转变为制冷剂输送和水输送。第三, 分散式系统的全面推广。第四, 优化空调系统开关时间, 充分的提高空调系统的能源利用效率。第五, 推广能源管理系统, 制定空调通风系统的经济运行标准。在我国地铁建设高速发展的背景之下, 需要结合各方的共同努力使得地铁建设更好的发展与进步, 进一步促进我国地铁通风空调系统的长远发展。

参考文献

[1]宁广靖.地铁时代来了[J].地铁采购与物流, 2010 (2) .

[2]隋海美, 陆源清.浅谈南京地铁一号线BAS系统的节能效应[J].制冷空调与电力机械, 2010 (1) .

[3]胡祝银, 余朝刚, 张宇深.地铁通风空调系统的变频节能技术研究[J].铁道运营技术, 2013 (3) .

建筑工程空调系统节能措施分析探讨 篇8

当前, 随着经济的发展和人民生活水平的提高, 空调的市场需求飞速增长, 使得空调能耗激增。空调系统包括分体空调和中央空调系统等, 其耗电是季节性的需求, 导致夏季的电力高峰负荷。随着空调器的大量使用, 空调耗电目前已在许多发达城市中占夏季电力高峰期负荷的40%左右, 这也是很多省份出现“拉闸限电”问题的主要原因之一。

因此, 采用合理的措施和策略来节约空调能耗, 可以节约资源、保护环境, 而且可避免不必要的电力建设投资;对用户来说则可减少空调运行费用的开支, 其经济性是显见的。在某种程度上, 综合利用各种技术措施达到空调节能, 有利于国民经济的可持续发展。

2影响空调能耗的因素

影响空调能耗的因素有很多, 例如, 室内温湿度设定值、室外空气量、空调方式、空调系统的控制运行和维护管理等。建筑物的朝向和平面布置、建筑维护结构的保温性能、窗户隔热和建筑遮阳等也对空调能耗产生很大影响, 因此, 在空调设计运行时应综合考虑各个因素的影响, 力求在最大程度上降低空调能耗。

一般可将空调系统的能耗可分为两大部分:

(1) 供给空气处理设备冷 (热) 量的冷热源耗能。

(2) 动力耗能:克服空调系统工作介质循环阻力的耗能。

空调系统总能耗的计算一般有以下几种方法:度日法 (degree days) 、电子计算机模拟计算法、当量满负荷运行时间 (TE) 法和负荷频率表法。

3建筑物空调系统节能降耗的若干处理措施

空调系统通常由多个环节组成, 其总能耗受诸多因素影响, 因而节能是一个综合系统工程。有效可行的节能措施和策略可有多种, 设计和使用空调系统应对各节能方法综合利用, 以趋利避害。

3.1 合理控制室内温度参数

目前, 大部分空调建筑的设定温度为24 ℃～28 ℃, 而一些公用建筑中空调温度控制得更低, 甚至低于22℃, 不但浪费能源, 而且舒适性很差, 这是导致“空调病”发生的主要原因。因此, 合理提高空调房间的设定温度显得尤其重要。

合理提高空调房间设定温度有如下节能效果和优点:

(1) 降低室内外传热温差, 从而可降低因围护结构传热形成的空调负荷;还可降低新风要求 (大部分公用建筑对新风的要求比较高, 新风负荷在这些建筑中约占总空调负荷的30%～40%, 但实际运行中大部分建筑存在新风量不足的问题) 形成的空调负荷。

(2) 与外温比较低时的合理通风措施相结合, 可有效降低空调运行时间 (小时数) 。

(3) 可提高空调系统的送风温差, 从而降低输配系统的电耗。

(4) 可降低对电力高峰负荷的需求, 节约用电量需求。还可避免因空调温度过低带来的不舒适性及“空调病”等问题。

在满足人体舒适的范围内, 夏季供冷时选取较高的室内干球温度, 冬季供热时选取较低的室内干球温度, 可减少围护结构的传热负荷和新风负荷, 从而降低空调系统能耗。由表1可见, 将夏季空调室温从24 ℃提高到28 ℃时节能36.6%, 冬季空调室温从22 ℃降低到18 ℃时节能55.5%。因此, 有必要摒弃过去传统设计中片面追求夏季“够冷”冬季“够暖”的温度设计误区, 在满足生产和人体健康要求前提下, 夏季尽量提高空调房间温度基数, 冬季尽量降低空调房间温度基数, 可得显著的节能效果。

3.2 建筑物及其维护结构

建筑物及其围护结构对节能的影响主要有如下方面:

3.2.1 建筑物的朝向

同样形状的建筑物, 南北朝向比东西朝向冷负荷小。对一个长宽比为4∶1的建筑物, 东西向比南北向冷负荷约增加70%。因此, 选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施。

3.2.2 体形系数

建筑物体形系数:S=F/V

其中, F——建筑物与室外大气接触的外表面积, 外表面积不包括地面、未采暖的楼梯间隔墙和门户的面积;

V——建筑物所包围的体积。

对于相同体积的建筑物, S越大, 则其外表面积越大, 通过围护结构的传热越多, 空调冷负荷也越大。为节能起见, 在建筑设计时应尽量控制S, 如果出于造型和美观的需求需要采用较大S时, 应尽量增加围护结构的热阻。

3.2.3 外窗面积

从建筑物的围护结构 (窗、墙、楼板、屋盖、地板等) 传入室内的热量中, 外窗的传热量和太阳辐射占围护结构的总传热量比例很大。因而要尽量减少外窗面积, 并采取有效的遮阳措施, 如选用特种玻璃、双层玻璃和窗帘或遮阳板等。

3.2.4 维护结构保温性能

建筑围护结构的保温性能直接影响空调房间的冷热负荷。有关文献指出, 围护结构传热系数每增大1 W/m2·k, 在其他工况不变条件下空调系统设计计算负荷约增加30%。因此, 提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措施之一。以下措施可有效降低围护结构的传热系数, 从而降低能耗。

(1) 合理控制窗墙比。通过外窗户的负荷占建筑总负荷的近40%, 在保证室内采光通风前提下合理控制窗墙比。一般的窗墙比如下规定:北向≤25%;南向≤35%;东西向≤30%。

(2) 采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。在进行经济性、可行性分析的前提下, 在墙体内外侧敷设保温隔热新材料, 屋顶可设通风屋面、遮阴棚和栽种花草树木以降低建筑物的得热量。

(3) 采用气密性好的门窗以减少空调房间冷 (热) 量渗漏, 建筑外表面尽可能处理成白色或浅色调以减少辐射得热。

(4) 在工程允许的经济条件下, 尽量采用具有隔热保温性能的吸热玻璃、反射玻璃、低辐射玻璃等, 避免使用单层白玻璃。

3.3 合理利用和控制室外新风量

在人员长期停留的空调房间, 人们呼出CO2的增加会对人体健康产生不良影响。从满足室内人员卫生要求出发, 必须保证每人有一定的室外新风量。在空调系统总冷 (热) 负荷中, 新风冷 (热) 负荷占较大比例, 例如, 在我国主要空调地区的商场中, 随客流密度的变化, 新风冷负荷占总冷负荷的比例高达21%～42%。因此, 在满足室内人员卫生要求的前提下, 减少新风冷 (热) 负荷是空调系统的重要节能措施。

一般地, 舒适性空调设计均是根据建筑物的使用功能及设计规范来确定新风标准 (每人每小时所应供给的新风量) 的, 用这一新风标准乘以室内人数即得空调系统的设计新风量。可见, 新风量与室内人数是紧密相关的。在空调设计阶段不可能有室内人数的确切数据, 设计人员只能根据设计资料及经验选取一个数据, 这一数据代表了正常情况下室内人数的最大值。在空调系统运行过程中, 室内人数是经常变化的, 实际室内人数经常少于设计值, 例如, 商场室内人数的变化范围为0.1人/m2～1.5人/m2。随着室内人数的变化, 若能相应地调节新风量, 则可大幅度减少新风冷 (热) 负荷以降低空调系统能耗。

为了控制新风量, 可在回风管道上设置CO2检测仪, 根据CO2气体浓度的变化自动控制新风量;也可根据星期或时刻不同室内人数的变化, 手动控制新风量。空调系统一般按以下三种方式运行:

(1) 新风阀门一直固定在设计新风量的开度上。

(2) 根据顾客的变化情况, 手动控制新风阀门, 平日半开, 节假日全开。

(3) 根据顾客的多少, 用CO2气体浓度仪比例调节新风阀门的开度, 使室内CO2气体浓度保持在0.08%～0.1%之间。

这三种运行方式能耗比较如表2所示:

由此可见, 自动控制风阀门调节新风量与固定新风量的情况相比, 在最热月系统冷负荷约减少25%, 在最冷月系统热负荷约减少68%。对于周边负荷影响小而内区发热量较大的建筑物 (大型商场、影剧院等) , 过渡季或冬季室内仍需供冷, 此时, 由于室外空气焓值低于室内空气焓值, 应充分利用室外新风所具的冷量, 加大新风使用量直至全部使用室外新风向空调房间送风。这样不仅可减少人工冷源的使用时间、降低人工冷源的能耗和运行费用, 还可改善室内空气品质。

3.4 变频调速

目前, 空气-水系统在我国空调系统中所占比例较大, 因而空调水系统的运行管理也是影响空调节能的一个重要因素。在一个综合性建筑物内各空调系统不可能同时使用, 为此可将其划分为不同的空调系统, 但空调水系统在满足设备承压的情况下一般不分区不分设系统, 只采用阀门控制各系统的开关。但循环水泵的流量是无法控制的, 只能在用户末端设三通调节阀将多余的水流量通过旁通阀流回系统。当空调系统低负荷运行时, 水泵却在满流量下运转, 能源耗费相当严重。一般水系统通过阀门节流, 风系统通过再加热以适应部分负荷运行的需要, 此种调节方式耗能严重。有资料统计表明, 此类调节方式中, 定速泵和风机所耗电能有60%～70%消耗于调节阀、截流控制压降等处。

将变频技术应用到空调水系统中 (如图1) , 通过改变循环水泵的转数使水泵在变流量变扬程下运行。而水泵转数的改变并不影响其特性曲线的形状, 在管道特性曲线不变时, 水泵始终在高效率下工作, 可代替节流调节, 是一种可行有效的节能方法。空调系统的水泵和风机的工作点随空调负荷的变化而变化, 根据相似理论可得如下关系式:

G/G′=n/n′, N/N′= (n/n′) 3

其中, G——设计工况流量;

N——轴功率;

n——转速;

G′——实际工况流量;

N′——轴功率;

n′——转速。

当空调负荷下降时, 可通过变频装置调节水泵 (风机) 的转速, 从而减小水 (风) 量, 节省电机的耗电量, 达到节能的目的。例如, 若泵转速降至额定转速的90%, 流量下降10%, 而轴功率可下降27.1%, 节能效果较明显。变频调速解决了空调系统循环水泵冬夏流量不等的矛盾, 同时增加了工程初投资, 但可通过节约运行费用在短时间内加以回收。

3.5 减少输送系统的动力能耗

动力能耗主要是指空调系统运行中风机和水泵所消耗的电能, 采用科学的方法使之降低对整个空调系统的节能有十分重要的意义。在工程设计与实践中常采用以下方法减少动力能耗。

3.5.1 大温差

若系统中输送冷 (热) 量的载冷 (热) 介质的供回水温差采用较大值, 则当它与原温差的比值为N时, 从流量计算式可知, 采用大温差时的流量为原来的流量的1/N, 管路损耗即水泵或风机的功耗则减小为原来的1/N2, 节能效果显著。故应在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下尽可能加大温差, 但供回水温差不般不宜大于8 ℃。

3.5.2 低流速

水泵和风机的功耗与管路系统中流速的平方成正比, 采用低流速能取得较好的节能效果, 且有利于提高水力工程的稳定性。

3.5.3 采用输送效率高的载能介质

一般情况下, 用水输送冷 (热) 量的耗能量比空气输送要小, 且输送相同的冷 (热) 量所用水管管径要小于风管, 所占空间相应也得小得多。

3.6 利用自然冷源

由于建筑室内的人员照明灯光、电脑设备散热量的影响, 在春秋季当室外空气温度较低时空气温度仍然较高, 仍需要供冷, 尤其是没有外墙、外窗的内区房间, 即使在寒冷的冬季, 由于室内的散热量没有途径散发到室外, 室内仍需供冷, 此时若开启冷机供冷, 不仅由于此时冷负荷较小, 冷机制冷系数较低、能耗大, 而且极不合理。较常见且容易利用的自然冷源主要有以下几种:

3.6.1 地下水

春秋季和冬季的室外冷空气由于地下水常年保持在18℃左右的温度, 所以在地下水不仅能在夏季作为冷却水为空调系统提供冷量, 而且冬季还可利用水源热泵机组为空调系统提供热量。

3.6.2 室外冷空气

春秋季和冬季的室外空气温度较低, 可用于空调系统供冷。例如, 北京春秋季的室外空气温度一般低于15 ℃, 冬季室外空气湿球温度一般低于0 ℃, 这种温度下的空气是较好的冷源, 可用于空调系统供冷。

3.7 防止过冷和过热

向空调房间供冷时, 如果室内温度低于设定值过多则称为过冷;同理, 向空调房间供热时, 如果室内温度高于设定值过多则称为过热。过冷和过热不仅浪费能量, 而且对人体的舒适和健康也不利。造成空调房间过冷和过热的原因主要有:

(1) 空调系统自动控制装置不完备或失灵。

(2) 空调设备选择不当, 设备容量过大。

(3) 空调分区不合理等。

例如, 对于目前广泛采用的风机盘管空调系统, 若不采用恒温器控制风机盘管, 则盘管始终处于接通状态或其水量始终为设计流量, 室内人员若不及时关闭风机或通过三速开关调整风机转速, 室内必然处于过冷或过热状态。若采用恒温器控制, 冷量和热量在一定程度上都会得到节省, 同时, 室内环境的舒适度也明显改善。

3.8 利用冷却塔供冷

当建筑物在冬季或过渡季节仍需供冷时, 对于全空气空调系统, 可按全新风方式运行以降低能耗;但对于风机盘管空调方式, 由于其新风量无法增加, 因而不能以全新风方式运行, 可采用冷却塔供冷。理论上冷却塔出水温度最低值为当地当时室外空气的湿球温度, 在过渡到冬季, 随着室外气温逐渐下降, 室外空气的湿球温度也相应降低, 因而冷却塔出水水温也随之降低。当室外湿球温度降至某个值以下时, 冷却塔出水温度与空调末端装置 (如风机盘管) 所需水温接近, 此时可关闭人工冷源, 以流经冷却塔的循环冷却水向空调系统供冷, 从而达到节能的目的。

3.9 从排风中回收热量

在建筑空调风荷中, 新负荷所占比例较大。在国外, 新风负荷一般占总负荷的20%～30%, 因此, 利用热交换器回收排风中的能量, 节约新风负荷是空调节能的一项有力措施。如果在排风中设置热交换器 (如转轮式全热交换器) , 最多可节约70%～80%的新风能耗, 相当于节约10%～20%空调负荷。据日本空调学会提供的计算资料表明, 若以单风道定风凉空调系统为基准, 加装全热交换器后, 冬季1月份可节省加热量约50%, 夏季8月份可节省冷量25%。

4结论

空调节能涉及到诸多因素, 是一项系统工程, 将对国民经济的发展产生很大影响。随着技术和新材料的诞生与应用, 关于空调节能的研究与应用技术也将不断发展。因此, 变频调节、水源热泵、冰蓄冷、太阳能和空调系统的智能控制等在空调节能方面将得到更加深入的应用。

摘要：本文结合笔者多年暖通设计实践经验, 运用空调系统的设计原理, 从节能降耗的角度, 简要分析了影响空调能耗的诸多因素, 从建筑空调系统的设计和实际运行过程入手, 详细阐述了建筑空调系统若干节能处理措施, 并进行了归纳和总结。

关键词：空调系统,节能措施,影响因素,新风

参考文献

[1]陆亚俊, 马最良, 暖通空调[M], 北京;中国建筑工业出版社, 2003.

[2]路延魁, 空气调节设计手册, 中国建筑工业出版社.

节能空调制冷系统分析 篇9

建筑物内供热制空调系统是所有耗能设备中的耗能大户, 约占建筑物总能量消耗的60%, 采用新型供热制冷技术, 在保持同样功效的工况下能够提高能源利用效率, 降低运行成本, 节能减排效益显著。

文中以某大酒店空调系统节能改造工程实例为研究对象, 对基于冰蓄冷空调技术、固体储热技术、空气源热泵技术的改造方案进行了综合分析比较, 论证其在节约能源和环境保护方面的显著效果。

1 空调系统节能技术

某大酒店为29层, 建筑面积48800m2, 中央空调面积34000m2, 原设计采用2台4t/h的燃油锅炉作为整幢建筑的冬季采暖和生活热水热源, 采用3台1758k W螺杆冷水机组为酒店夏季制冷。客房末端为风机盘管和风柜, 冬季采暖热水口进出口温度为35℃ /42℃, 夏季制冷冷冻水进出口温度为15℃ /8℃ , 燃油锅炉、冷水机组等附属设备均位于地下1层内, 冷却塔位于28层。年耗柴油480t, 运行费用计408万元, 全年耗电量630万k Wh, 产生费用560万元。出于节能、环保等方面因素的考虑, 对酒店空调系统进行改造, 对蓄冷空调技术、固体蓄热技术、空气源热泵集中供热技术等3种方案进行对比分析, 最终确定该酒店的空调系统节能改造技术方案。

1. 1 冰蓄冷空调技术

冰蓄冷空调技术是在电力负荷很低的夜间用电低谷期, 采用电制冷机制冰, 将冷量以冰的方式储存起来, 在电力负荷较高的白天, 把储存的冰量释放出来, 满足建筑物空调负荷的需要, 冰蓄冷技术是“平衡用电负荷”的有效方法。

该系统需在酒店原有3台制冷量为1700k W冷水机组上, 新增1套冰蓄冷空调系统, 包含冰蓄冷双工况主机 ( 蓄冰工况和空调工况) 、蓄冰槽、冰蓄冷板换、乙二醇水泵、负载泵及自控系统。系统采用部分负荷蓄冰, 制冷主机与蓄冰系统串联, 串联系统主机上游的形式, 提高了主机的运行效率, 通过控制阀门开断控制系统准确运行, 系统原理图如图1所示。

根据建筑物逐时空调负荷情况的不同, 系统有4种运行方式, 即: 1 ) 22∶00 ~ 8∶00, 该地区的电力低谷期, 双工况机组蓄冰, 乙二醇溶液在双工况机组和蓄冰设备之间循环, 通过低温的乙二醇溶液将蓄冰设备内的水制成冰; 2) 电力平峰期, 双工况机组单独供冷, 蓄冰设备与系统隔离开, 双工况主机在空调工况运行, 通过板式换热器向空调系统提供冷冻水; 3) 负荷较低时段, 蓄冰设备单独供冷, 避免了在电力高峰期内开启主机以及主机的低效运行, 该时段, 蓄冰设备的总融冰供冷量为空调系统负荷的全部; 4) 空调冷负荷较大时段, 双工况机组和蓄冰设备联合供冷, 双工况机组处于空调工况, 双工况机组出口的乙二醇和蓄冰设备融冰后的乙二醇溶液混合进入板换。

双螺杆式双工况机组的制冷量为1470k W, 当机组在空调工况下时, 输出能量为1470k W, 当机组在蓄冰工况时, 输出能量为958k W。

系统夏季末端侧供水温度为7 /12℃, 板换一次侧供水温度为4 /10. 5℃, 二次侧供水温度7 /12℃。并且在相同的负荷条件下, 板式换热器的进出口处乙二醇溶液的温差较大, 溶液的流量较小, 乙二醇循环泵较小, 系统的设备投资和运行费用相对较少。

1. 2 固体储热技术

固体蓄热技术即自储热电锅炉是利用午夜后低谷电将储热介质 ( RHM) 加热到数百度高温储存热量, 非低谷时通过自控装置将热量按需要释放, 根据用户的需要并参考环境温度自动地快捷灵敏地控制锅炉出水温度, 充分利用低谷电给酒店提供生活热水, 也是“平衡用电负荷”的有效方法。

自储热电锅炉系统是一种新型的电储热系统, 采用高密度铁基合金作为储热材料, 将加热、储热、取热、换热及控能功能组合在一台无压的一体化结构内, 形成一个可储、可取、可控的系统, 系统结构图如图2所示。它包含内外循环2个系统, 内循环系统由储能材料、加热器、取热器、高效换热器、储液罐、智能控制器和换热器组成, 外循环系统由高效换热器、换热器、外部管道和散热器组成, 2个系统通过高效换热器和换热器相互传递热量。

储热时, 利用加热器将储热材料进行加热, 取热时由取热器中的介质将热量取出后, 传送至高效换热器, 进行热交换后加热外部管道中的介质传递至散热器, 进行个供暖或供给生活热水。其中, 4块固体蓄热模块每天在谷电时段蓄热10h, 每块模块的蓄热量为1550k Wh, 总计蓄热量为6220k Wh, 总蓄热功率为620k W。

它代替原来的燃油电锅炉, 与设备间已有的容积式换热器连接, 在22∶00 ~ 8∶00用电低谷期, 开启自蓄能电锅炉, 储热材料储热。白天蓄能电锅炉停止用电, 取热水时先将容积式换热器中贮存的热水送至用户, 冷水补充到容积式换热器后温度会降低, 此时开启循环泵, 将蓄能装置中蓄存的热量传递至容积式换热器中加热热水, 在热水用水高峰期, 全力放热, 最大放热能力可达1500k W, 如此循环可始终保持容积式换热器的热水稳定55℃。

1. 3 空气源热泵集中供热技术

空气源热泵集中供热技术是利用空气中蕴含的大量低品位的热量, 通过少量的电能, 将其转化为高品位的热能, 投入1k W的电能可得到3 ~ 4k W的热能。

空气源热泵机组的性能与室外气候有直接的关系, 空气源热泵冷水机组供冷能力随室外温度的升高而降低, 机组消耗功率随室外环境温度的升高而增加; 空气源热泵热水机组的制热特性复杂, 和盘管表面温度与空气温度有直接关系, 当盘管表面温度低于空气露点温度时, 空气结露, 盘管表面发生相变换热, 有利于提高热泵机组的制热能力, 但当盘管表面温度低于空气冰点温度 ( 0℃以下) 时, 同时空气中的相对湿度达到某一程度, 盘管表面结霜, 如不及时化霜, 霜层会越结越厚, 影响空气实际流通量, 阻碍了盘管上的热交换, 重者会结冰, 压缩机出现低压保护停机。因此, 必须定时化霜, 目前多采用反向循环来化霜。

为满足酒店5600k W热负荷的用电需求, 本系统选择5台理论制热量为1134k W的30XQ - 1160空气源热泵机组, 其具有高效、运转宁静、环境领先、安装便捷、品质可靠等优点。为使投资利益最大化, 节约成本, 将原有燃油锅炉供热系统作为空气源热泵供热系统的备用系统。

系统中通过负荷确定供热管道的流量, 从而确定各管段的直径。设计流量G为:

式中: Q—设计热负荷, 取Q = 3925k W; c—水的质量比热; t1—热网供水温度, 取t1= 50℃ ; t2—热网回水温度, 取t2= 45℃。

代入数据, 得: G = 810m3/ h。

查《供热工程》, 可得循环水主干线管径选为D426×7, 平均流速为1. 74m / s, 平均比摩 阻为72. 4Pa / m。由以上计算, 可选得供热循环水泵, 其规格为: 设计工况点流量为810m3/ h, 设计工况点扬程为20m, 配套电机参考额定功率为55k W, 水泵效率大于75% , 为单级双吸泵, 由选定的热泵机组可知, 热泵压缩 机最大运 行电流为397A和485A , 由此选择电缆, 分别为NH - YJV22- 0. 6 /1. 0k V 3×185 + 2×95和NH - YJV22- 0. 6 /1. 0k V3×240 + 2×140。

该系统不设锅炉, 机房占地面积小, 不用消耗煤炭、石油、天然气等宝贵的一次性不可再生资源。它制热理论工况为: 热水进/出水温度为40℃ /45℃ , 环境干球温度为7℃ , 湿球温度为6℃。

2 方案对比分析

以酒店节能改造工程为实例, 从投资概算、运行费用、静态投资回报期、占地面积等方面对3种技术方案进行了计算分析, 结果如表1所示。

可以看到, 固体蓄热系统投资概算低, 运行费用也低, 投资回报期较短, 设备占地面积也少, 但是, 它只能解决酒店冬天采暖和生活热水热源, 夏天制冷就需要另外设计制冷系统; 冰蓄冷空调系统投资概算相对较高, 系统运行费用也很高, 所以, 系统静态投资回报期较长, 并且系统占地面积很大;空气源热泵供热系统尽管前期投资概算较高, 但其改造后运行费用相对较低, 静态投资回收期相对较短, 而且能实现一机三用, 为酒店冬季采暖、夏季制冷、全年提供生活热水。

另外, 空气源热泵集中供热系统适用范围广, 适用温度范围在 - 10 ~ 40℃, 可连续加热, 适合各类热水工程使用, 可实现无人值守, 全自动运行, 运行成本低, 节能效果突出, 空气源热泵可节省70%的能源, 与燃气、电和电辅助加热的太阳能热水器相比, 是燃气热水器的1 /2左右、电热水器的1 /3左右; 环保型产品, 无任何污染, 无任何燃烧外排物, 不会对人体造成损害, 具有良好的社会效益; 方便, 空气源热泵占地空间小, 外形与空调室外机相似, 可直接保温水箱或与工暖管网连接, 适合大中城市的高层建筑; 安全性能好, 无任何漏电、漏气安全隐患; 使用寿命长、维护费用低, 使用寿命长达15a以上, 设备性能稳定, 运行安全, 自动化程度高。最终综合考虑选择空气源热泵集中供热技术作为酒店空调系统的节能改造方案。

3 结语

空气源热泵集中供热系统投入使用后, 经过1a左右的运行, 运行状况稳定, 使用效果良好, 经过测算, 同样效果下运行费用降低30% , 节能效果显著, 达到了预期设计的目标。

摘要：以某大酒店空调系统节能改造工程实例为研究对象, 对基于冰蓄冷空调技术、固体储热技术、空气源热泵技术的改造方案进行了综合分析比较, 实践证明选择空气源热泵集中供热技术作为酒店空调系统的节能改造方案效果良好。

关键词：冰蓄冷技术,固体储热技术,空气源热泵技术,节能

参考文献

[1]百胜喜, 赵广播, 董芃.固体电蓄热装置及经济性分析[J].中国电力, 2002, 35 (6) :79-80.

[2]华虹, 陈孚江.国外建筑节能和节能技术新发展[J].华中科技大学学报 (城市科学版) , 2006, 33 (1) :148-151.

[3]曹红奋.冰蓄冷空调的应用于技术经济分析[D].上海:上海海运学院, 2000.

[4]杨启岳, 周鑫发, 程冠华.利用可再生能源的多功能空调系统的设计[J].可再生能源, 2008, 26 (3) :72-75.

[5]宫克勤, 刘逸, 刘丹, 等.太阳能地热源热泵式空调系统研究[J].太阳能学报, 2007, 28 (4) :416-419.

[6]史丹.我国能源经济的总体特征、问题及展望[J].中国能源, 2007, 29 (1) :5-12.

[7]左仁贵, 沈睿芳.建立科学评价体系促进能源行业可持续发展[J].宏观经济管理, 2011, (4) :52-53.

浅析暖通空调系统节能 篇10

【关键词】暖通空调系统；建筑节能

【中图分类号】TU831

【文献标识码】A

【文章编号】1672-5158（2012）10-0031-01

一、暖通空调领域节能的重要性和可行性

随着社会的发展，建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大，在发达国家已达到40％，据统计在湖南省也达到27.8％。在城市远高于这个比例。而在建筑能耗里，用于暖通空调的能耗又占建筑能耗的30％-50％，且在逐年上升。随着人均建筑面积的不断增大，暖通空调系统的广泛应用，用于暖通空调系统的能耗将进一步增大。这势必会使能源供求矛盾的进一步激化。另一方面，现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源，其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用，使得地球资源日益匮乏，同时也带来严重的环境问题，如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势，对生态环境和可持续发展带来了很大影响。根据暖通空调行业的研究成果，现有空调系统的能耗是惊人的，如果采用节能技术，现有空调系统节能20％-50％完全可能。

二、暖通空调领域节能的途径与方法

科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。

1、精心设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行

暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。

2、改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失

我们知道对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。

3、提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗

空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题，如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用，为我们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数，如采用PMV或SET*指标对空调系统进行调控，不仅可以解决传统控制方法存在的弊病，而且可以实现大幅度的节能，据我们的初步研究表明，采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30％左右。

4、采用新型节能舒适健康的空调方式

如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热（如低温地板辐射采暖），此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12～14度，而传统方式一般在18～20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。

5、推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统

随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热（或制冷）量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。

6、开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用

目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。

三、存在的问题与对策

要实现空调系统的节能降耗，已经具备了许多成熟的条件，但同时也存在许多问题有待于解决：

1、暖通空调系统的设计管理问题

如前所述，空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。据实测，有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60％。为此，我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。

2、暖通空调系统的运行管理问题

除设计外，我们发现运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统，一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。为此要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心，上岗前还必须要进行系统的培训和考核，对没有达到要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗。在调查中我们发现，同样一套系统，管理人员不同，系统的能耗大不相同，有的甚至相差50％以上。

3、新型空调方式、控制方法及新的节能技术的开发应用问题

如前所述，采用新型空调方式、新的控制方法，不仅能显著提高热舒适性而且可以使系统大幅度节能。在我省对新型空调方式和控制方法的研究可以说在全国都是比较早的，并且已经取得了一些可喜的成果，只要政府部门略加扶持这些成果将很快能得到适用，并形成产业化，对这些项目的实施，将对我省的能源、环境和经济都将起到巨大的推动作用。

4、公众对空调系统作用的理解观念问题

对于舒适性空调系统，从本专业角度来讲就是使人体有好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应陛下降，身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念。

5、使用可再生能源空调系统的开发推广应用问题

利用可再生能源的暖通空调系统，如地源热泵空调系统、太阳能制冷、供热系统，不仅有着显著的环境和社会效益，有的还有着显著的经济效益（如地源热泵空调系统），应大力开发推广。当然，和其他任何新技术一样，这些技术也存在着一些问题（如地源热泵系统的地源热提取问题等），也需要进一步研究完善，也需要政府部门的重视和支持。