浅谈空调系统节能措施

2022-09-12

经济建设的发展, 使得建筑物大量兴建, 目前国内采用空调的建筑又普遍存在高能耗的现象, 给城市的供配电带来了沉重的压力。能源供应日趋紧张, 必将影响经济的持续发展。当今世界解决能源的方针是开发和节约能源, 因此提高空调的制冷效果, 节约能源, 具有重要的意义。综合空调系统的能耗影响因素, 其节能措施可由下面几个方面入手。

1 减少室内冷热负荷

冷热负荷是空调系统最基础的数据, 各种空调设备的选型都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷, 不仅可以减小设备的型号, 降低空调系统的初投资及运行耗电量, 从而使为其供电的变配电设备的初投资及日常运行耗电量减少, 整个系统运行费用降低。所以减少冷热负荷是建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施。

1.1 改善建筑围护结构的保温隔热性能

房间内的冷热量是通过房间的围护结构等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。墙体和屋面的设计已经有比较明确的规范要求。门窗节能措施如下:确定合适的窗墙面积比例:在保证室内采光的前提下, 一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字:北向25%;东、面向30%;南向35%。合理设计窗户的遮阳, 采用保温隔热性能好的玻璃及气密性能良好的门窗。如提高门窗气密性的房间换气次数由0.8次/小时降到0.5次/小时, 建筑物的耗冷可降低8%左右。

1.2 选择合理的室内设计参数

在满足舒适要求的条件下, 应尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度, 尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度。一般说来, 舒适性空调夏季比较理想的室内温度是比室外环境温度低5℃~8℃为好。

1.3 局部热源就地排除

商业建筑中的有些房间, 由于使用功能的需要, 会在房间的局部产生较大的散热量, 例如厨房的灶台、医院消毒间的消毒柜、弱电交换机等。在设计中, 应考虑在上述位置设置局部排风, 将设备散热量直接排出室外, 防止热量散发到室内, 以减少夏季的冷负荷。

1.4 控制和正确使用室外新风

由于新风负荷占建筑物总负荷的20%~30%, 控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。不但要严格控制新风量的大小, 还要合理利用新风。在春秋季或冬季, 有些仍需供冷的房间, 当室外空气焓值小于室内空气设计状态的焓值时, 可采用室外新风为室内降温, 可减少冷机的开启量, 节省能耗。

2 空调机组及其相关设备的节能

2.1 空调机组

应该选用机组的风机风量、风压匹配合理, 漏风量少, 空气输送系统数教大的机组。

空调风机以及其它送风机、排风机, 应定期清洗过滤、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适, 以减少风机电耗。

2.2 风机盘管

风机盘管从总体水平看与国外同类产品相比差不多, 但与国外先进水平比较, 主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。

2.3 空调水系统

一般空调水系统的输配用电, 在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%-25%;夏季供冷期间约占12%-24%, 设计人员应重视水系统设计, 具体节能措施简述如下。

取消冷却水池, 将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的入口, 即使用闭式冷却水系统, 则冷却水泵只需提供克服冷却水在管道中流动阻力的能量, 所需要的水泵扬程要比开式冷却水系统小得多, 因此水泵的能耗也就小很多。

在空调系统的运行管理过程中, 要定期清洗过滤器, 并尽量避免使用阀门调节阻力的方法。以减小阀门、过滤器阻力。

水泵在输出功率相同的条件下, 如果效率较低, 就需要较大的输入功率, 能耗就会较大。因此, 设计时要选择型号规格合适的水泵, 使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时, 也要注意让水泵高效率工作。

应积极推广变频调速水泵, 冬、夏两用双速水泵等节能措施。

2.4 冷却塔

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数, 是指单位功耗所能获得的冷量。它与制冷剂的性质无关, 仅取决于被冷却物的温度T0, 和冷却剂温度Tk, T0越高, Tk越低, 制冷系数越高。所以空调系统冷机在实际运行过程中应提高冷冻水的温度, 降低冷却水的温度。一般推算, 在水量一定情况下, 进水温度升高1℃, 电压缩主机电耗约增加2%, 溴化锂冷水机组能耗高6%。

另外, 冷却塔使用一段时间后, 应及时检修, 否则冷却塔的效率会下降, 不能充分地为冷却水降温。

3 利用自然资源做为空调冷热源

比较常见而且容易利用的自然资主要有以下几种。

一种是地下水, 由于地下水常年保持在18℃左右的温度, 所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量, 而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。

另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。此时室外空气的焓值较低, 可用于空调系统供冷。

之前我国南方地区空调系统主要用空气源热泵作为冷热源, 但由于其“室外机”受环境空气季节性温度变化规律的制约, 已逐渐被地源热泵所取代。

已有的研究表明土壤热源热泵主要优点有:节能效果明显, 可比空气源热泵系统节能约20%;埋地换热器不需要除霜, 减少了冬季除霜的能耗;由于土壤具有较好的蓄热性能, 可与太阳能联用改善冬季运行条件;埋地换热器在地下静态的吸放热, 减小了空调系统对地面空气的热及噪音的污染。

4 智能化建筑变风量节能及冰蓄冷

空气调节是智能建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可或缺的重要环节。特别是近年来控制技术的发展特别是微电子和计算机技术的发展, 使空调仪表走向智能化, 功能大量增加, 为变风量空调技术的发展和实际应用提供了可靠的保证, 从而为智能建筑提供高舒适低能耗的系统。

另外, 利用冰蓄冷技术可将建筑物空调时所需冷负荷的全部或者一部分在非使用空调时间制备好, 将其能量蓄存起来供空调时使用。该系统主机所耗的总能量变化不大, 但是可以在用电低峰时用电, 而在高峰时少用或不用电能, 是一种有效的负荷管理策略。它在夜间用来制冷蓄存, 在白天利用蓄存的制冷量为建筑物提供制冷, 可以得到最低的平均负荷。耗电量大大地减少, 而冷水机组的制冷能力也可减少50%~60%或者更多一些。