中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù),一方面是減少空調(diào)建筑的冷負(fù)荷,另一方面是提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效率.中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)重點(diǎn)放在提高中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合用能效率.
主要的節(jié)能技術(shù)有:水力系統(tǒng)的平衡技術(shù)、水泵和風(fēng)機(jī)的合理選型及變頻技術(shù)、變水量和變風(fēng)量節(jié)能技術(shù)、熱回收技術(shù)、主機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制技術(shù)、蓄冰蓄能空調(diào)技術(shù)等等.
(一)制冷主機(jī)的節(jié)能運(yùn)行
在空調(diào)系統(tǒng)中,主機(jī)能耗占總能耗60%以上,因此主機(jī)的節(jié)能運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能的重要環(huán)節(jié).在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,主機(jī)都要按最大負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì),而空調(diào)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)具體工況而言,都有一條最佳的特性曲線,滿足這條曲線工作,主機(jī)效率最高,能耗最小,控制主機(jī)盡量滿足其特性曲線,則可以達(dá)到節(jié)能的目的,常見的節(jié)能控制方法有:
1.啟停最佳控制
空調(diào)裝置消耗的電能等于裝置運(yùn)行的時(shí)間和裝置的容量的乘積,如果運(yùn)行時(shí)間減少,消耗的電能就會(huì)按比例下降.對(duì)大樓不同場(chǎng)所的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析,尋找最佳啟停控制方式,將既能滿足人們對(duì)空調(diào)環(huán)境的要求,又能符合節(jié)能的要求.管理人員可以針對(duì)辦公室環(huán)境因素,制定多套節(jié)能運(yùn)行方案.
2.合理選擇主機(jī)功率.
很多工程設(shè)計(jì)中主機(jī)往往選擇一樣型號(hào)的機(jī)組,雖然系統(tǒng)配置較簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便,但機(jī)組全年 60 %以上的時(shí)間在 50 % -70 %負(fù)荷狀況下運(yùn)行,造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)不夠靈活,負(fù)荷低峰時(shí)大馬拉小車,形成大流量小溫差,低效運(yùn)行的狀況,冷凍水流量不變情況下,供回水間溫差由設(shè)計(jì)的 5~ 7 ℃ 降為 0 . 5 ~ 1 . 0 ℃ ,即系統(tǒng)在大流量小溫差的情況下工作.選擇大小冷機(jī)組合針對(duì)負(fù)荷分別選擇主機(jī)功率,即根據(jù)空調(diào)實(shí)際負(fù)荷調(diào)節(jié)主機(jī)臺(tái)數(shù)或選擇主機(jī)功率.采用了空調(diào)大主機(jī)和小主機(jī)組合的辦法,即正常白天負(fù)荷高峰時(shí)使用大主機(jī),小負(fù)荷就改用空調(diào)小主機(jī),其節(jié)電情況非常顯著.
3.參數(shù)選擇.
在中央空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)合理設(shè)定室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度和濕度,避免夏季采用過低溫度和冬季采用過高溫度.設(shè)計(jì)中避免送風(fēng)溫度過低,因?yàn)楫?dāng)送風(fēng)溫度由18℃降到14℃時(shí),在同樣的房間溫度下(26℃,相對(duì)濕度50%),處理新風(fēng)的能耗會(huì)增加25%.因此,從健康、舒適、節(jié)能考慮,舒適性空調(diào)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度確定取比室外環(huán)境溫度低5~8℃為好,同時(shí)室內(nèi)外相對(duì)濕度差也不宜太大
(二)空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的設(shè)計(jì)原則是:
力求水力平衡;
防止大流量小溫差;
水輸送系數(shù)要符合規(guī)范要求;
變流量系統(tǒng)宜采用變頻調(diào)節(jié);
要處理好水系統(tǒng)的膨脹與排氣;
要解決好水處理與水過濾;
要注意管網(wǎng)的保冷與保暖效果.
(1) 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)當(dāng)一些空調(diào)末端停機(jī)時(shí),水閥不能關(guān)閉,回水溫度隨著降低,使得供回水間溫差減小.由于季節(jié)晝夜和建筑物使用功能的不同,實(shí)際空調(diào)負(fù)荷在一年絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低 ( 前面也談到過 ) ,全年有 60 %的時(shí)間實(shí)際負(fù)荷是在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 50 %~ 70 % 以下運(yùn)行,而冷水流量不變情況下,供回水間溫差由設(shè)計(jì)的 5~ 7 ℃ 降為 0 . 5 ~ 1 . 0 ℃ ,即系統(tǒng)在大流量小溫差的情況下工作,從而浪費(fèi)了水泵運(yùn)行的輸送能量,且增大了管路系統(tǒng)的冷熱量損失. <> 為了較好實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo),考慮空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為變流量系統(tǒng).在空調(diào)末端設(shè)二通閥,依據(jù)室內(nèi)恒溫器的信號(hào)或送風(fēng)溫度信號(hào),控制二通閥門的開度,改變用戶 ( 負(fù)荷側(cè) ) 的水流量達(dá)到變流量的目的.但在冷源側(cè),通過冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水流量是不能低于所需水量的額定值的,否則導(dǎo)致冷水溫度過低,甚至有結(jié)冰危險(xiǎn),所以在供回水干管之間須設(shè)置帶調(diào)節(jié)閥的旁通管以保證通過冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水流量的恒定 一次泵變流量系統(tǒng)冷源側(cè)常采用多臺(tái)冷水機(jī)組和多臺(tái)冷水泵 ( 每臺(tái)冷水泵對(duì)應(yīng) 1 臺(tái)冷水機(jī)組 ) 的方式.此時(shí),每臺(tái)水泵水流量不變,冷水泵和相應(yīng)的冷水機(jī)組進(jìn)行臺(tái)數(shù)控制,以使冷水機(jī)組在部分負(fù)荷下進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行, <> 對(duì)于一次泵變流量系統(tǒng)臺(tái)數(shù)控制方法,很多資料上介紹為壓差旁通控制水泵再聯(lián)鎖冷水機(jī)組,壓差控制即定壓控制,根據(jù)設(shè)定供回水壓差上下限來控制水泵的減增.這一傳統(tǒng)的控制模式只適用于具有陡降型特性曲線的水泵,這時(shí)減泵運(yùn)行時(shí)也存在水泵低效運(yùn)轉(zhuǎn)的問題.如今,由于水泵制造技術(shù)的提高,水泵在最高效率附近的特性曲線大多為平坦型.平坦型特性曲線水泵對(duì)管道壓力變化反應(yīng)遲鈍,影響調(diào)節(jié)質(zhì)量.多臺(tái)水泵并聯(lián)工作,情況更為嚴(yán)重.因此,壓差控制就難以滿足要求.針對(duì)這一情況,出現(xiàn)流量控制法. <> 而一次泵變流量系統(tǒng)的負(fù)荷控制法是較為成熟的控制模式,冷水機(jī)組與一次水泵是分別控制的.冷水機(jī)組負(fù)荷控制原理是: 在一次泵的供水干管上安裝一個(gè)流量檢測(cè)器,在供回水干管上各安裝一個(gè)溫度檢測(cè)器,通過測(cè)得一次泵環(huán)路的供回水溫差與供水流量而計(jì)算出需冷量.當(dāng)末端冷量減少時(shí),一次泵環(huán)路供回水間的溫差隨需冷量的減少而減少,經(jīng)熱量計(jì)算器計(jì)算減少的冷量為 l 臺(tái)冷水機(jī)組的容量時(shí),即停開 1 臺(tái)冷水機(jī)組.反之,當(dāng)末端需冷量增加,系統(tǒng)所增加的冷量為 1 臺(tái)冷水機(jī)組的容量時(shí), 即開啟 l 臺(tái)冷水機(jī)組.此時(shí),與之對(duì)應(yīng)的水泵必須提前運(yùn)轉(zhuǎn),即冷水機(jī)組必須有水流過才能啟動(dòng). <> 一次水泵的臺(tái)數(shù)控制則采用流量控制法.其控制原理是:供水總管上流量檢測(cè)器測(cè)得的實(shí)際水量,通過變送器將流母信號(hào)變成脈沖信號(hào)送到臺(tái)數(shù)控制器,控制器按各臺(tái)水泵預(yù)設(shè)定的流量范圍和變送器送來的信號(hào)進(jìn)行比較,如果實(shí)際用水量小于 1 臺(tái)水泵的容量時(shí),則停止 1 臺(tái)水泵運(yùn)行;當(dāng)實(shí)際用水量增加時(shí),水泵的加泵過程與此相反.為了保證一次泵流量和冷水機(jī)水量恒定,采用負(fù)荷控制時(shí),要求在一次泵供回水干管問設(shè)置帶調(diào)節(jié)閥的旁通管,并采用固定供回水壓差的方法.此處的壓差控制只是通過供回水壓差調(diào)節(jié)旁通閥的開啟度以控制旁通水量,并不能直接控制水泵的停啟.當(dāng)然,亦可采集旁通水量大小信號(hào)來實(shí)現(xiàn)水泵的流量臺(tái)數(shù)控制. <> 一次泵臺(tái)數(shù)控制變流量水系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單,選擇多臺(tái)冷水機(jī)組可滿足全年空調(diào)冷負(fù)荷的變化要求,又能達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的;且能大幅度減少每臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間,延長(zhǎng)使用壽命.只是機(jī)組和水泵臺(tái)數(shù)較多,增加機(jī)房面積和初投資,對(duì)于溫控二通閥及旁通控制裝置也有很高質(zhì)量要求,確保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能夠有效動(dòng)作. <> (2) 隨著控制技術(shù)的發(fā)展,不同類型冷水機(jī)組都配置有完善的控制裝置,能根據(jù)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸發(fā)器和冷凝器中冷媒循環(huán)流量,為水系統(tǒng)的變流量運(yùn)行提供了基礎(chǔ)條件.文獻(xiàn) <2> 中提出,對(duì)冷水機(jī)組的冷水系統(tǒng)進(jìn)行變流量運(yùn)行是完全可能的,不會(huì)對(duì)冷水機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,流量的調(diào)節(jié)范圍可控制在 70 % ( 或60 % ) ~ 100 %之間.當(dāng)實(shí)際用戶負(fù)荷變化時(shí),供水量隨之變化,可直接通過水泵的變頻調(diào)速控制達(dá)到節(jié)能目的.而對(duì)于冷水機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行變流量運(yùn)行也是完全可行的,由于冷卻水量較冷水流量大 20 % ~30 % ,其節(jié)能效果更加顯著.通過水泵的變頻調(diào)速控制,變頻器在 1-2 年內(nèi)即可回收投資,空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量運(yùn)行,使輸送能耗能隨流量的增減而增減,具有顯著的節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益. <> 4. 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能措施 <> 大廳、餐廳、大會(huì)議室等大空間公共區(qū)域,設(shè)計(jì)一般采用定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng).采用雙風(fēng)機(jī) ( 送回風(fēng) ) 系統(tǒng),當(dāng)室外空氣焓值低于室內(nèi)焓值時(shí),可改變新風(fēng)比直到全新風(fēng)全排風(fēng),達(dá)到節(jié)能及改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的. <> 零售、會(huì)議、辦公等小空間,可采用雙風(fēng)機(jī)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),變風(fēng)量系統(tǒng)的新\排風(fēng)管直接接到空調(diào)機(jī)房外窗百葉上,過渡季可全新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷變化時(shí),用改變送風(fēng)量來維持室內(nèi)溫濕的方式.采用全年變風(fēng)量運(yùn)行,可顯著節(jié)約風(fēng)機(jī)運(yùn)行所耗電能.因在全年空調(diào)的建筑物里,由于極大部分時(shí)間系統(tǒng)在部分負(fù)荷情況下工作,如采用末端變風(fēng)量\控制系統(tǒng)靜壓,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)總風(fēng)量,則風(fēng)機(jī)耗能將大為減少.如以建筑物西向周邊區(qū)為例,平均負(fù)荷率夏季約 40 % 、過渡季約 25 % 、冬季約 30 % 、是很低的 ( 其他朝向也大致如此 ) ,故如系統(tǒng)全年平均在 70 %風(fēng)量下工作,則所耗電能約可減少一半.對(duì)于全年空調(diào)的大樓 ( 如辦公樓 ) ,空調(diào)風(fēng)機(jī)的耗電量占整個(gè)大樓所耗總電量 ( 包括大樓中冷熱源、照明、風(fēng)機(jī)、水泵、給排水泵、電梯 ) 的很大部分.故減少風(fēng)機(jī)所耗電能也是考慮節(jié)能的重要方面.
5.熱回收技術(shù)
對(duì)電為能源制冷機(jī),采用熱回收技術(shù),充分利用工藝低溫余熱,回收后用于加熱生活熱水.
對(duì)燃?xì)鉃槟茉粗评錂C(jī),采用煙氣冷凝熱回收技術(shù).
(三)風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能<> 1. 水泵的節(jié)能
冷凍水泵和冷卻水泵的流量是按建筑物最大的設(shè)計(jì)負(fù)荷選定的,水泵揚(yáng)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(shí)際工程因系統(tǒng)管路復(fù)雜,阻力計(jì)算往往只是粗略計(jì)算,而考慮很高的安全系數(shù),這樣水泵揚(yáng)程選擇往往偏大, 泵揚(yáng)程在 0 . 4 ~ 0 . 5MPa 的設(shè)計(jì)常能見到.
水泵的選擇計(jì)算,應(yīng)貫徹執(zhí)行國家節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (GB50189 — 93) 對(duì)水系統(tǒng)"水輸送系數(shù)"的要求:空調(diào)供冷的水輸送系數(shù)不得小于 30 .同時(shí)對(duì)系統(tǒng)最不利環(huán)路阻力的計(jì)算應(yīng)該力求準(zhǔn)確 以選擇適當(dāng)水泵揚(yáng)程使水泵達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的. <> 另外泵的設(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(tái)水泵,冬季大流量小溫差,低效運(yùn)行,電能浪費(fèi)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.
2.冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能
在大多數(shù)的設(shè)計(jì)中,一臺(tái)制冷主機(jī)會(huì)搭配一臺(tái)冷卻水塔,且水塔的起停與冷水主機(jī)聯(lián)動(dòng).由于中、大系統(tǒng)冷水主機(jī)臺(tái)數(shù)偏多,使得冷卻水塔臺(tái)數(shù)也多,不易管理及維護(hù),且無法隨著空調(diào)負(fù)載及室外氣溫條件變動(dòng)而調(diào)整風(fēng)扇耗電量.
當(dāng)水處理量大于300 m3/h以上時(shí),方形冷卻塔可實(shí)現(xiàn)多風(fēng)機(jī)控制.風(fēng)機(jī)的數(shù)量可隨著處理水量的增大而增加.方形多風(fēng)機(jī)型冷卻塔,可隨著夏季室外濕球溫度的變化隨意增減風(fēng)機(jī)數(shù)量,用于晝夜溫差較大的地區(qū)更有利于節(jié)能.
一 般空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電,在冬季供暖期間約占整個(gè)建筑動(dòng)力用電的 20 %~ 25 %;夏季供冷期間約占 12 %~ 24 % ,因此,水系統(tǒng)節(jié)能也具有重要意義.
3. 變流量技術(shù)與變頻調(diào)速
因此,除系統(tǒng)小型化外,變水量(VWV)、變風(fēng)量(VAV)和變制冷劑流量(VRV)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用,大大促進(jìn)了制冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展,與機(jī)器設(shè)備調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的變流量技術(shù),則可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備的能源利用率.
中央空調(diào)中水泵風(fēng)機(jī)用電量占空調(diào)總用電量30-40%.因此,泵類和風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行節(jié)能量是顯著的.
變流量水系統(tǒng)的節(jié)能效果好.設(shè)計(jì)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間約占總運(yùn)行時(shí)間的(6~8)%,水泵的能耗很大,約占空調(diào)系統(tǒng)總能耗量的(15~20)%.
由于水泵實(shí)際工作點(diǎn)往往不能處于效率最高點(diǎn),即使流量減小了,實(shí)際用電量減少并不多.而采用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)流量可收到良好的節(jié)能效果.
變頻調(diào)速可在非峰值負(fù)荷時(shí)減少送風(fēng)量,從而可節(jié)省動(dòng)力消耗.據(jù)檢測(cè),當(dāng)運(yùn)行風(fēng)量減至設(shè)計(jì)風(fēng)量的50%時(shí),運(yùn)行電流約減少25.5%,因而全年空調(diào)運(yùn)行消耗的電力比定風(fēng)量方式小得多.
(四)蓄能空調(diào)技術(shù)
蓄能空調(diào)技術(shù)就是利用夜間電網(wǎng)低谷時(shí)的電力來制冷或制熱,把冷量或熱能儲(chǔ)存起來,在白天電力高峰用電緊張時(shí)釋放冷量或熱能,滿足建筑物空調(diào)冷源或熱水需要.
與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)比較,冰蓄冷空調(diào)一方面對(duì)電網(wǎng)削峰填谷,優(yōu)化資源配置,減少電力電站投資,保護(hù)生態(tài)環(huán)境有良好的社會(huì)效益.
另一方面,對(duì)采用冰蓄冷空調(diào)的業(yè)主而言,還可以得到以下的實(shí)惠:減免電力增容費(fèi)用,減少制冷主機(jī)的裝機(jī)容量,減少相應(yīng)的配電設(shè)備投資,節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用,停電時(shí)還可以作為應(yīng)急冷源繼續(xù)供冷.
1.蓄冷空調(diào)技術(shù)的基本原理
蓄冷中央空調(diào)簡(jiǎn)單地講就是在常規(guī)中央空調(diào)增加了一套蓄冷裝置,如:蓄冰槽、蓄冰桶等.蓄冰空調(diào)主要利用分時(shí)電價(jià)政策,在夜間用電低谷期,采用電制冷機(jī)制冷,將制得冷量以冰(或其它介質(zhì))的形式儲(chǔ)存起來.在白天空調(diào)負(fù)荷高峰期,將冷量釋放,便可達(dá)到少開中央空調(diào)主機(jī)甚至不開主機(jī)的目標(biāo).
1).按蓄冷方式分:
部分蓄冷.部分蓄冷是指制冷機(jī)連續(xù)運(yùn)行,在夜間制冷儲(chǔ)能,以補(bǔ)足白天高峰制冷負(fù)荷,白天同時(shí)使用制冷機(jī)與夜間儲(chǔ)存的冷量供應(yīng)空調(diào)負(fù)荷.部分蓄冷是目前最常用方式.
全部蓄冷.全部蓄冷是利用低谷電荷時(shí)制冷機(jī)蓄冰儲(chǔ)能,白天空調(diào)不使用制冰機(jī),所有空調(diào)負(fù)荷完全以儲(chǔ)存的冷能供給.這種方式常用于改建工程,也適用需要瞬時(shí)大量釋冷的建筑物,如體育館.
2).冰蓄冷空調(diào)的結(jié)論
蓄冰空調(diào)特別適用于間歇空調(diào)系統(tǒng),及峰谷負(fù)荷差較大的連續(xù)運(yùn)行空調(diào)工程.如:金融辦公大樓、影劇院、體育館、非晝夜運(yùn)行的工廠車間等.
蓄冷空調(diào)技術(shù),當(dāng)蓄冰比例在30%~70%時(shí),通過對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),可使冰蓄冷的初投資與常規(guī)空調(diào)持平或略有減少;
主要的節(jié)能技術(shù)有:水力系統(tǒng)的平衡技術(shù)、水泵和風(fēng)機(jī)的合理選型及變頻技術(shù)、變水量和變風(fēng)量節(jié)能技術(shù)、熱回收技術(shù)、主機(jī)節(jié)能運(yùn)行控制技術(shù)、蓄冰蓄能空調(diào)技術(shù)等等.
(一)制冷主機(jī)的節(jié)能運(yùn)行
在空調(diào)系統(tǒng)中,主機(jī)能耗占總能耗60%以上,因此主機(jī)的節(jié)能運(yùn)行是整個(gè)系統(tǒng)節(jié)能的重要環(huán)節(jié).在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,主機(jī)都要按最大負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì),而空調(diào)系統(tǒng)對(duì)每個(gè)具體工況而言,都有一條最佳的特性曲線,滿足這條曲線工作,主機(jī)效率最高,能耗最小,控制主機(jī)盡量滿足其特性曲線,則可以達(dá)到節(jié)能的目的,常見的節(jié)能控制方法有:
1.啟停最佳控制
空調(diào)裝置消耗的電能等于裝置運(yùn)行的時(shí)間和裝置的容量的乘積,如果運(yùn)行時(shí)間減少,消耗的電能就會(huì)按比例下降.對(duì)大樓不同場(chǎng)所的空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析,尋找最佳啟停控制方式,將既能滿足人們對(duì)空調(diào)環(huán)境的要求,又能符合節(jié)能的要求.管理人員可以針對(duì)辦公室環(huán)境因素,制定多套節(jié)能運(yùn)行方案.
2.合理選擇主機(jī)功率.
很多工程設(shè)計(jì)中主機(jī)往往選擇一樣型號(hào)的機(jī)組,雖然系統(tǒng)配置較簡(jiǎn)單、控制簡(jiǎn)便,但機(jī)組全年 60 %以上的時(shí)間在 50 % -70 %負(fù)荷狀況下運(yùn)行,造成系統(tǒng)調(diào)節(jié)不夠靈活,負(fù)荷低峰時(shí)大馬拉小車,形成大流量小溫差,低效運(yùn)行的狀況,冷凍水流量不變情況下,供回水間溫差由設(shè)計(jì)的 5~ 7 ℃ 降為 0 . 5 ~ 1 . 0 ℃ ,即系統(tǒng)在大流量小溫差的情況下工作.選擇大小冷機(jī)組合針對(duì)負(fù)荷分別選擇主機(jī)功率,即根據(jù)空調(diào)實(shí)際負(fù)荷調(diào)節(jié)主機(jī)臺(tái)數(shù)或選擇主機(jī)功率.采用了空調(diào)大主機(jī)和小主機(jī)組合的辦法,即正常白天負(fù)荷高峰時(shí)使用大主機(jī),小負(fù)荷就改用空調(diào)小主機(jī),其節(jié)電情況非常顯著.
3.參數(shù)選擇.
在中央空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)合理設(shè)定室內(nèi)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度和濕度,避免夏季采用過低溫度和冬季采用過高溫度.設(shè)計(jì)中避免送風(fēng)溫度過低,因?yàn)楫?dāng)送風(fēng)溫度由18℃降到14℃時(shí),在同樣的房間溫度下(26℃,相對(duì)濕度50%),處理新風(fēng)的能耗會(huì)增加25%.因此,從健康、舒適、節(jié)能考慮,舒適性空調(diào)夏季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度確定取比室外環(huán)境溫度低5~8℃為好,同時(shí)室內(nèi)外相對(duì)濕度差也不宜太大
(二)空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則
空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持的設(shè)計(jì)原則是:
力求水力平衡;
防止大流量小溫差;
水輸送系數(shù)要符合規(guī)范要求;
變流量系統(tǒng)宜采用變頻調(diào)節(jié);
要處理好水系統(tǒng)的膨脹與排氣;
要解決好水處理與水過濾;
要注意管網(wǎng)的保冷與保暖效果.
(1) 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)當(dāng)一些空調(diào)末端停機(jī)時(shí),水閥不能關(guān)閉,回水溫度隨著降低,使得供回水間溫差減小.由于季節(jié)晝夜和建筑物使用功能的不同,實(shí)際空調(diào)負(fù)荷在一年絕大部分時(shí)間內(nèi)遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)負(fù)荷低 ( 前面也談到過 ) ,全年有 60 %的時(shí)間實(shí)際負(fù)荷是在設(shè)計(jì)負(fù)荷的 50 %~ 70 % 以下運(yùn)行,而冷水流量不變情況下,供回水間溫差由設(shè)計(jì)的 5~ 7 ℃ 降為 0 . 5 ~ 1 . 0 ℃ ,即系統(tǒng)在大流量小溫差的情況下工作,從而浪費(fèi)了水泵運(yùn)行的輸送能量,且增大了管路系統(tǒng)的冷熱量損失. <> 為了較好實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo),考慮空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)為變流量系統(tǒng).在空調(diào)末端設(shè)二通閥,依據(jù)室內(nèi)恒溫器的信號(hào)或送風(fēng)溫度信號(hào),控制二通閥門的開度,改變用戶 ( 負(fù)荷側(cè) ) 的水流量達(dá)到變流量的目的.但在冷源側(cè),通過冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水流量是不能低于所需水量的額定值的,否則導(dǎo)致冷水溫度過低,甚至有結(jié)冰危險(xiǎn),所以在供回水干管之間須設(shè)置帶調(diào)節(jié)閥的旁通管以保證通過冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水流量的恒定 一次泵變流量系統(tǒng)冷源側(cè)常采用多臺(tái)冷水機(jī)組和多臺(tái)冷水泵 ( 每臺(tái)冷水泵對(duì)應(yīng) 1 臺(tái)冷水機(jī)組 ) 的方式.此時(shí),每臺(tái)水泵水流量不變,冷水泵和相應(yīng)的冷水機(jī)組進(jìn)行臺(tái)數(shù)控制,以使冷水機(jī)組在部分負(fù)荷下進(jìn)行節(jié)能運(yùn)行, <> 對(duì)于一次泵變流量系統(tǒng)臺(tái)數(shù)控制方法,很多資料上介紹為壓差旁通控制水泵再聯(lián)鎖冷水機(jī)組,壓差控制即定壓控制,根據(jù)設(shè)定供回水壓差上下限來控制水泵的減增.這一傳統(tǒng)的控制模式只適用于具有陡降型特性曲線的水泵,這時(shí)減泵運(yùn)行時(shí)也存在水泵低效運(yùn)轉(zhuǎn)的問題.如今,由于水泵制造技術(shù)的提高,水泵在最高效率附近的特性曲線大多為平坦型.平坦型特性曲線水泵對(duì)管道壓力變化反應(yīng)遲鈍,影響調(diào)節(jié)質(zhì)量.多臺(tái)水泵并聯(lián)工作,情況更為嚴(yán)重.因此,壓差控制就難以滿足要求.針對(duì)這一情況,出現(xiàn)流量控制法. <> 而一次泵變流量系統(tǒng)的負(fù)荷控制法是較為成熟的控制模式,冷水機(jī)組與一次水泵是分別控制的.冷水機(jī)組負(fù)荷控制原理是: 在一次泵的供水干管上安裝一個(gè)流量檢測(cè)器,在供回水干管上各安裝一個(gè)溫度檢測(cè)器,通過測(cè)得一次泵環(huán)路的供回水溫差與供水流量而計(jì)算出需冷量.當(dāng)末端冷量減少時(shí),一次泵環(huán)路供回水間的溫差隨需冷量的減少而減少,經(jīng)熱量計(jì)算器計(jì)算減少的冷量為 l 臺(tái)冷水機(jī)組的容量時(shí),即停開 1 臺(tái)冷水機(jī)組.反之,當(dāng)末端需冷量增加,系統(tǒng)所增加的冷量為 1 臺(tái)冷水機(jī)組的容量時(shí), 即開啟 l 臺(tái)冷水機(jī)組.此時(shí),與之對(duì)應(yīng)的水泵必須提前運(yùn)轉(zhuǎn),即冷水機(jī)組必須有水流過才能啟動(dòng). <> 一次水泵的臺(tái)數(shù)控制則采用流量控制法.其控制原理是:供水總管上流量檢測(cè)器測(cè)得的實(shí)際水量,通過變送器將流母信號(hào)變成脈沖信號(hào)送到臺(tái)數(shù)控制器,控制器按各臺(tái)水泵預(yù)設(shè)定的流量范圍和變送器送來的信號(hào)進(jìn)行比較,如果實(shí)際用水量小于 1 臺(tái)水泵的容量時(shí),則停止 1 臺(tái)水泵運(yùn)行;當(dāng)實(shí)際用水量增加時(shí),水泵的加泵過程與此相反.為了保證一次泵流量和冷水機(jī)水量恒定,采用負(fù)荷控制時(shí),要求在一次泵供回水干管問設(shè)置帶調(diào)節(jié)閥的旁通管,并采用固定供回水壓差的方法.此處的壓差控制只是通過供回水壓差調(diào)節(jié)旁通閥的開啟度以控制旁通水量,并不能直接控制水泵的停啟.當(dāng)然,亦可采集旁通水量大小信號(hào)來實(shí)現(xiàn)水泵的流量臺(tái)數(shù)控制. <> 一次泵臺(tái)數(shù)控制變流量水系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單,選擇多臺(tái)冷水機(jī)組可滿足全年空調(diào)冷負(fù)荷的變化要求,又能達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的;且能大幅度減少每臺(tái)水泵的運(yùn)行時(shí)間,延長(zhǎng)使用壽命.只是機(jī)組和水泵臺(tái)數(shù)較多,增加機(jī)房面積和初投資,對(duì)于溫控二通閥及旁通控制裝置也有很高質(zhì)量要求,確保系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能夠有效動(dòng)作. <> (2) 隨著控制技術(shù)的發(fā)展,不同類型冷水機(jī)組都配置有完善的控制裝置,能根據(jù)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)蒸發(fā)器和冷凝器中冷媒循環(huán)流量,為水系統(tǒng)的變流量運(yùn)行提供了基礎(chǔ)條件.文獻(xiàn) <2> 中提出,對(duì)冷水機(jī)組的冷水系統(tǒng)進(jìn)行變流量運(yùn)行是完全可能的,不會(huì)對(duì)冷水機(jī)組的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響,流量的調(diào)節(jié)范圍可控制在 70 % ( 或60 % ) ~ 100 %之間.當(dāng)實(shí)際用戶負(fù)荷變化時(shí),供水量隨之變化,可直接通過水泵的變頻調(diào)速控制達(dá)到節(jié)能目的.而對(duì)于冷水機(jī)組的冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行變流量運(yùn)行也是完全可行的,由于冷卻水量較冷水流量大 20 % ~30 % ,其節(jié)能效果更加顯著.通過水泵的變頻調(diào)速控制,變頻器在 1-2 年內(nèi)即可回收投資,空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量運(yùn)行,使輸送能耗能隨流量的增減而增減,具有顯著的節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益. <> 4. 空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能措施 <> 大廳、餐廳、大會(huì)議室等大空間公共區(qū)域,設(shè)計(jì)一般采用定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng).采用雙風(fēng)機(jī) ( 送回風(fēng) ) 系統(tǒng),當(dāng)室外空氣焓值低于室內(nèi)焓值時(shí),可改變新風(fēng)比直到全新風(fēng)全排風(fēng),達(dá)到節(jié)能及改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的. <> 零售、會(huì)議、辦公等小空間,可采用雙風(fēng)機(jī)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng),變風(fēng)量系統(tǒng)的新\排風(fēng)管直接接到空調(diào)機(jī)房外窗百葉上,過渡季可全新風(fēng)節(jié)能運(yùn)行.變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)是當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷變化時(shí),用改變送風(fēng)量來維持室內(nèi)溫濕的方式.采用全年變風(fēng)量運(yùn)行,可顯著節(jié)約風(fēng)機(jī)運(yùn)行所耗電能.因在全年空調(diào)的建筑物里,由于極大部分時(shí)間系統(tǒng)在部分負(fù)荷情況下工作,如采用末端變風(fēng)量\控制系統(tǒng)靜壓,調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)總風(fēng)量,則風(fēng)機(jī)耗能將大為減少.如以建筑物西向周邊區(qū)為例,平均負(fù)荷率夏季約 40 % 、過渡季約 25 % 、冬季約 30 % 、是很低的 ( 其他朝向也大致如此 ) ,故如系統(tǒng)全年平均在 70 %風(fēng)量下工作,則所耗電能約可減少一半.對(duì)于全年空調(diào)的大樓 ( 如辦公樓 ) ,空調(diào)風(fēng)機(jī)的耗電量占整個(gè)大樓所耗總電量 ( 包括大樓中冷熱源、照明、風(fēng)機(jī)、水泵、給排水泵、電梯 ) 的很大部分.故減少風(fēng)機(jī)所耗電能也是考慮節(jié)能的重要方面.
5.熱回收技術(shù)
對(duì)電為能源制冷機(jī),采用熱回收技術(shù),充分利用工藝低溫余熱,回收后用于加熱生活熱水.
對(duì)燃?xì)鉃槟茉粗评錂C(jī),采用煙氣冷凝熱回收技術(shù).
(三)風(fēng)機(jī)水泵的節(jié)能<> 1. 水泵的節(jié)能
冷凍水泵和冷卻水泵的流量是按建筑物最大的設(shè)計(jì)負(fù)荷選定的,水泵揚(yáng)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(shí)際工程因系統(tǒng)管路復(fù)雜,阻力計(jì)算往往只是粗略計(jì)算,而考慮很高的安全系數(shù),這樣水泵揚(yáng)程選擇往往偏大, 泵揚(yáng)程在 0 . 4 ~ 0 . 5MPa 的設(shè)計(jì)常能見到.
水泵的選擇計(jì)算,應(yīng)貫徹執(zhí)行國家節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) (GB50189 — 93) 對(duì)水系統(tǒng)"水輸送系數(shù)"的要求:空調(diào)供冷的水輸送系數(shù)不得小于 30 .同時(shí)對(duì)系統(tǒng)最不利環(huán)路阻力的計(jì)算應(yīng)該力求準(zhǔn)確 以選擇適當(dāng)水泵揚(yáng)程使水泵達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的. <> 另外泵的設(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(tái)水泵,冬季大流量小溫差,低效運(yùn)行,電能浪費(fèi)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.
2.冷卻塔風(fēng)機(jī)節(jié)能
在大多數(shù)的設(shè)計(jì)中,一臺(tái)制冷主機(jī)會(huì)搭配一臺(tái)冷卻水塔,且水塔的起停與冷水主機(jī)聯(lián)動(dòng).由于中、大系統(tǒng)冷水主機(jī)臺(tái)數(shù)偏多,使得冷卻水塔臺(tái)數(shù)也多,不易管理及維護(hù),且無法隨著空調(diào)負(fù)載及室外氣溫條件變動(dòng)而調(diào)整風(fēng)扇耗電量.
當(dāng)水處理量大于300 m3/h以上時(shí),方形冷卻塔可實(shí)現(xiàn)多風(fēng)機(jī)控制.風(fēng)機(jī)的數(shù)量可隨著處理水量的增大而增加.方形多風(fēng)機(jī)型冷卻塔,可隨著夏季室外濕球溫度的變化隨意增減風(fēng)機(jī)數(shù)量,用于晝夜溫差較大的地區(qū)更有利于節(jié)能.
一 般空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電,在冬季供暖期間約占整個(gè)建筑動(dòng)力用電的 20 %~ 25 %;夏季供冷期間約占 12 %~ 24 % ,因此,水系統(tǒng)節(jié)能也具有重要意義.
3. 變流量技術(shù)與變頻調(diào)速
因此,除系統(tǒng)小型化外,變水量(VWV)、變風(fēng)量(VAV)和變制冷劑流量(VRV)系統(tǒng)的研究與應(yīng)用,大大促進(jìn)了制冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展,與機(jī)器設(shè)備調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的變流量技術(shù),則可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備的能源利用率.
中央空調(diào)中水泵風(fēng)機(jī)用電量占空調(diào)總用電量30-40%.因此,泵類和風(fēng)機(jī)變速運(yùn)行節(jié)能量是顯著的.
變流量水系統(tǒng)的節(jié)能效果好.設(shè)計(jì)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間約占總運(yùn)行時(shí)間的(6~8)%,水泵的能耗很大,約占空調(diào)系統(tǒng)總能耗量的(15~20)%.
由于水泵實(shí)際工作點(diǎn)往往不能處于效率最高點(diǎn),即使流量減小了,實(shí)際用電量減少并不多.而采用變頻調(diào)速裝置調(diào)節(jié)流量可收到良好的節(jié)能效果.
變頻調(diào)速可在非峰值負(fù)荷時(shí)減少送風(fēng)量,從而可節(jié)省動(dòng)力消耗.據(jù)檢測(cè),當(dāng)運(yùn)行風(fēng)量減至設(shè)計(jì)風(fēng)量的50%時(shí),運(yùn)行電流約減少25.5%,因而全年空調(diào)運(yùn)行消耗的電力比定風(fēng)量方式小得多.
(四)蓄能空調(diào)技術(shù)
蓄能空調(diào)技術(shù)就是利用夜間電網(wǎng)低谷時(shí)的電力來制冷或制熱,把冷量或熱能儲(chǔ)存起來,在白天電力高峰用電緊張時(shí)釋放冷量或熱能,滿足建筑物空調(diào)冷源或熱水需要.
與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)比較,冰蓄冷空調(diào)一方面對(duì)電網(wǎng)削峰填谷,優(yōu)化資源配置,減少電力電站投資,保護(hù)生態(tài)環(huán)境有良好的社會(huì)效益.
另一方面,對(duì)采用冰蓄冷空調(diào)的業(yè)主而言,還可以得到以下的實(shí)惠:減免電力增容費(fèi)用,減少制冷主機(jī)的裝機(jī)容量,減少相應(yīng)的配電設(shè)備投資,節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用,停電時(shí)還可以作為應(yīng)急冷源繼續(xù)供冷.
1.蓄冷空調(diào)技術(shù)的基本原理
蓄冷中央空調(diào)簡(jiǎn)單地講就是在常規(guī)中央空調(diào)增加了一套蓄冷裝置,如:蓄冰槽、蓄冰桶等.蓄冰空調(diào)主要利用分時(shí)電價(jià)政策,在夜間用電低谷期,采用電制冷機(jī)制冷,將制得冷量以冰(或其它介質(zhì))的形式儲(chǔ)存起來.在白天空調(diào)負(fù)荷高峰期,將冷量釋放,便可達(dá)到少開中央空調(diào)主機(jī)甚至不開主機(jī)的目標(biāo).
1).按蓄冷方式分:
部分蓄冷.部分蓄冷是指制冷機(jī)連續(xù)運(yùn)行,在夜間制冷儲(chǔ)能,以補(bǔ)足白天高峰制冷負(fù)荷,白天同時(shí)使用制冷機(jī)與夜間儲(chǔ)存的冷量供應(yīng)空調(diào)負(fù)荷.部分蓄冷是目前最常用方式.
全部蓄冷.全部蓄冷是利用低谷電荷時(shí)制冷機(jī)蓄冰儲(chǔ)能,白天空調(diào)不使用制冰機(jī),所有空調(diào)負(fù)荷完全以儲(chǔ)存的冷能供給.這種方式常用于改建工程,也適用需要瞬時(shí)大量釋冷的建筑物,如體育館.
2).冰蓄冷空調(diào)的結(jié)論
蓄冰空調(diào)特別適用于間歇空調(diào)系統(tǒng),及峰谷負(fù)荷差較大的連續(xù)運(yùn)行空調(diào)工程.如:金融辦公大樓、影劇院、體育館、非晝夜運(yùn)行的工廠車間等.
蓄冷空調(diào)技術(shù),當(dāng)蓄冰比例在30%~70%時(shí),通過對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì),可使冰蓄冷的初投資與常規(guī)空調(diào)持平或略有減少;
