中央空调节能如何计算.doc - 中央空调节能如何计算

1、中央空调节能如何计算。中央空调, 节能进入90年代以来，随着经济发展和生活水平提高，空调开始进入许多城市的商场、办公室、会议室、旅馆、饭店、车站、影剧院等公共建筑以及居民住宅。这些空调消耗大量的电能，造成城市的非工业用电急剧增加。制冷空调在社会中应用的规模,仅以北京为例，2002年7月电网瞬间负荷已上升到782万千瓦，其中空调等降温用电占北京地区电力总负荷的38左右。厦门在2003年8月空调制冷用电占总负荷的32。许多城市空调用电量已占城市总用电量的30-40%。在几乎所有的工业化国家中，空调和制冷设备的年耗电量都是第一大户。冬夏两季，空调建筑的空调耗能占整个建筑耗能的50%以上。采取必要的建

2、筑节能措施，可使空调建筑降低空调的设备运转能耗的25%以上，因此积极采取合适的节能措施，意义重大。例如，一般酒店能耗以电为主，其中空调耗能占到总能耗的一半，其次就是热水。一个酒店的能耗当中，这两项占的比例最大，仅次于人力成本。关于能源的几个数据：我国人均能源资源仅为世界平均水平的40%-50%。我国能源消费量仅次于美国，居世界第二位。大量的能源消费也造成了严重的环境污染。因为我国能耗中煤约占3/4。燃烧1吨煤平均排放CO2 490公斤，粉尘13.6公斤，SO2 14.8公斤。因此，节能不仅功在当代，而且保护环境，利在千秋。二、中央空调系统组成中央空调系统简介中央空调系统是处理和分配冷量的空调系

3、统，通常有三种方式对室内空气进行降温和升温处理：1. 水管路送至各个房间的末端（风机盘管）2.风管道送至各个房间的风口3.制冷剂直接进入每个房间的末端水管路送至各个房间的末端（风机盘管）半集中式系统大楼中央空调常见形式室内回风和室外新风混合后经过处理再通过送风管道送到每个空调房间是一种常见的方式。送风进入每个房间之前必须通过集中的空气处理装置（组合式空调箱）进行降温/升温、加湿/去湿处理.再通过主风道和各个支管风道送入每个空调房间中央空调系统的组成中央空调系统是由一系列驱动流体流动的运动设备(如水泵、风机及压缩机)、各种型式的热交换器(如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)及连接各种装置

4、的管道(如风管、水管及冷媒管)和阀件所组成。系统一般可分下列五个循环 ：（1）室内空气循环；（2）冷水循环；（3）冷媒循环；（4）冷却水循环；（5）室外空气循环。总体说来，构成中央空调系统的设备和机械主要是热交换器和流体机械两种。热交换器是作为高、低温两种工作流体能量交换的设备。当任何一组热交换器效果不好时，会增加系统耗电率(kW/RT)，不是系统耗电量增加，就是冷冻能力下降。流体机械则是推动工作流体循环的动力装置，其耗电量W=QHh/。耗电量的多少决定于运转时数h，输送的工作流体流量Q，工作流体循环所需要的扬程H以及效率，减少其中任何一项，都可达到节能的目的。三、中央空调系统设计中的节能要实

5、现中央空调系统的节能，首先应设计合理。中央空调系统是为空调建筑服务的，因此，节能设计可以分为两方面，一方面是减少空调建筑的热负荷，另一方面是提高中央空调系统的效率。空调建筑在夏季依靠制冷机将室内的热负荷移到室外。显然，减少了室内的热负荷，制冷机的运行时间就减少，中央空调系统的能耗就减少。室内的热负荷来自两方面，一是由室内外温差而引起的热量交换，另一方面是室内照明和设备产生的热负荷。因此，可以采取遮阳、气密、绝热等措施，以减少室内的热负荷达到节能。1、减少室内的热负荷（1）遮阳减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内，可采用挑檐、遮阳板(篷)、镀膜玻璃等；减轻外墙、屋面吸收阳光幅射热，可采

6、用浅色外墙饰面，将绝热层设在外墙外侧和屋顶屋面，或架空屋面。增加外遮阳对夏季冷负荷(或供冷量)减少十分明显。据中国建筑科学研究院测定，在水泥屋面刷上石灰水，夏季屋面的表面温度可降低16-19。（2）气密提高门窗气密性，防止缝隙进风。采用塑钢门窗不仅气密性好，而且热阻大，并可降低噪音，减少灰尘。或采用门窗密封条，提高门窗气密性。房间换气次数由 8 降到5次，建筑物的耗冷可降低8左右。因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。根据门窗的具体情况，分别采用不同的密封条如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条。（3）绝热采用绝热材料对墙、屋顶、门窗等进行绝热，如岩棉、矿渣棉、玻

7、璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、加气混凝土、聚氨酯硬质泡沫塑料、PVC塑料门窗、中空玻璃等，以减少围护结构的传热系数。采用空心砌块、二层窗等，利用空气隔热，也可起到绝热作用。增设外墙及屋顶的保温层对冬、夏两季节能有利.（4）控制窗墙比窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这个比值不利于空调建筑节能。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%45%。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25%；东、 西面向30%；南向35%。l减少窗、墙面积比，对减少夏季冷负荷有较好的效果。窗的设计和发展经历了单层窗时期、双层玻璃阶段和镀膜玻璃阶段。目前最先进的节能窗是超级节能窗，虽然超级节能窗比普通窗的价

8、格高(2050)%，但以节能计算，它的回收期只有24年。（5）照明l 在我国，照明用电量已占总用量的10%以上，照明用电往往直接转化为空调冷负荷。对于空调面积大、照明容量大的地方，应采用照明与空调的组合系统。注意采用节能灯，节能灯发光效率高，是白炽灯的5倍左右。即同样亮度时，节能灯耗电只有白炽灯的1/5。采用节能灯不仅减少照明电耗 ，而且可以减少空调负荷。2、提高中央空调系统的效率（1）.合理选择制冷装置（冷源）配置多台压缩机的冷水机组具有明显节能效果。因为这样的机组在部分负荷时仍有较高的效率，而且，机组起动时可以实现顺序起动各台压缩机，对电网的冲击小，能量损失小。此外，可以任意改变各台压缩机

9、的起动顺序， 使各台压缩机的磨损均衡，延长使用寿命。但台数不宜过多，冷水机组台数宜选用23台，制冷量较大时亦不应超过4台，单机制冷量的大小应合理搭配。（2）合理选择主机容量为了安全起见，绝大部分的冷水主机容量要比实际尖峰热负载大20%以上。但是，实际尖峰热负载在全年出现的频率相当低，全年平均的热负载大约是尖峰热负载的(6070)%，使得全年平均的热负载只有冷水主机容量的(5060)%。由此，造成冷水主机大部分时间都在低负载下运转。冷水主机负载率在60%以下运转效率不佳。因此，主机容量不应选择过大。（3）合理选择制冷方式有余热(如蒸汽、热水和窑炉排放热等)可供利用的地方，应优先选用溴化锂吸收式冷

10、水机组作为空调系统的冷源。（4） 配置优质的节能设备由于设计制造技术的提高，近年来新上市的冷水主机的耗电率比20年前所生产的冷水主机降低约35%左右。因此在适当时候将旧主机换成高效率的冷水主机是非常可行的。根据实例，某用户为了解决CFC冷媒的问题，将一台已经运转约15年的350RT的冷水主机，换成可满足尖峰需求的300RT的冷水主机，设备投资约可在4年左右回收。四、运行调节和维护中的节能1、空调系统经济运行和技术管理（1）定期检查和改善围护结构、设备、水和空气输送系统的保温性能，参照GB4272执行。（2）在满足生产工艺和舒适性的条件下，合理降低建筑物空调的温、湿度标准，适当增大送回风温差和供

11、回水温差。（3）在保证最小新风量的前提下，合理控制和正确利用室外新风量。（4）定期检查和维修水、空气输送系统，减少系统的泄漏。（5）定期维修、校核自动控制装置及监测计旱仪表。（6）加强对空调水系统的水质管理。（7）建立运行管理、维护、检修等规章制度。（8）建立运行日志和设备的技术档案。（9）管理和操作人员要经过培训，考核合格后才能上岗。（10）主管部门定期派专人检查有关规章制度的执行情况。2、控制合理的运行参数（1）室内温、湿度从节能角度出发来确定室内温、湿度标准是节能的重要因素。在保证生产工艺与人体健康的条件下，夏季室温每提高1，约可减少热负荷11.2%。在夏季如将室内空气湿度由60%提高到

12、70%，则可节约能量17%左右。据资料测算，仅仅将夏季室温提高1，就可使空调工程投资总额降低约6%，运行费用减小8%左右。美国国家标准局认为将夏季室温从24提高26.7，可节能15%。（2）新风量新风负荷占空调总负荷的20%40%，对其标准值高低的取舍，与节能关系重大，不可忽视。引进新风主要是为了满足人员的卫生需求及部分工艺空调所需维持的室内外压差。而新风量的多少直接影响空调的负载，从而影响空调系统的风机、冷水泵、压缩机、冷却水泵、冷却塔风扇的耗电。一般设计是以人员最多及活动最激烈的情况来决定新风量。但实际使用时却几乎不需要使用这么大的新风量，从而造成在绝大部分的空调时段都在耗能的状况下运转。

13、较有效的方法是以室内空气中二氧化碳含量来控制新风量。大型酒店、宾馆的公共场所，商场、餐厅、多功能厅及大型会议厅等，需要送入的新风量较大。在整个系统的实际运行中室外空气温、湿度随季节而变化。因此，及时调节好新风与回风的比例就可以节能。例如，日本某商场在周一到周五将新风减少50%，总冷负荷减少了30%。（3）冷冻水的供、回水温差一般空调水系统的输配用电，在夏季供冷期间约占整个建筑动力用电的1224，因此水系统节能具有重要意义。目前，大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般均取5。调查测试一些高层宾馆、饭店空调水系统的资料数据表明，夏季冷冻水系统供回水温差较好的为3-4，较差的只有 11.

14、5，造成实际水流量比需要的水量大，使水系统电耗大大增加。（4）冷却水入口温度根据经验，冷却水入口温度每降低1可节电1.52.0%。冷却水入口温度应在符合冷水主机特性及室外气温、湿球温度的限制下尽可能地降低，以节约冷水主机的耗电。在较低的冷却水温时冷水主机耗电降低，但冷却水塔耗电升高，两者耗电之和存在一最佳运转效率点。冷却水塔应与冷水主机的运转一起考虑，才能使系统整个效率提高。要达到最佳化控制，冷却水设定温度应随室外气温、湿球温度而变。（5）冷却水循环量减少冷却水循环量，可以降低冷却水泵耗电量。若能配合冷水主机与冷却水塔选择较大温差的设计时，水流量即可降低，从而减少冷却水泵的初装费用和运转费用。

15、（6）冷却塔风机控制在大多数的设计中，一台冷水主机会搭配一台冷却水塔，且水塔的起停与冷水主机联动。由于中、大系统冷水主机台数偏多，使得冷却水塔台数也多，不易管理及维护，且无法随着空调负载及室外气温条件变动而调整风扇耗电量。当水处理量大于300 m3/h以上时，方形冷却塔可实现多风机控制。风机的数量可随着处理水量的增大而增加。方形多风机型冷却塔，可随着夏季室外湿球温度的变化随意增减风机数量，用于昼夜温差较大的地区更有利于节能。（7）运行时间的调节歌舞厅、酒吧等消夏娱乐场所的经营时间通常仅为晚场营业，时间约1922时。营业前24h将空调系统投入运转，利用围护结构的蓄冷能力使厅内的温度慢慢下降至设计

16、温度的下限值或略低于该值。这样当营业后室内热负荷逐渐增加形成峰值时，空调设备仍能在低于峰值负荷下正常运行，达到了“预冷”降低空调设备容量的目的，大约相当于减少了设计冷负荷的25%。（8）适当地调整冷水主机的设定温度在夏季中央空调主机用电量可达酒店用电总量55%以上。适当地调整冷水主机的设定温度可收到较好的节能效果。冷水温度越高，则主机耗电率越低。每提高1，节电约3%。在调高冷水设定温度时，需符合负荷端的温度要求。调高冷水的设定温度有两种方法：一是冷水温度随室外气温设置；二是冷水温度随热负载设置。3、中央空调系统的维护与节能（1）空调系统的常规维护管理每年运行前要对空调系统进行打压试验、冲洗检查

17、。系统的除污器要定期清理。风机盘管的滴水盘定期检查清洗。（2）制冷机组开机前的维护管理检查冷冻水、冷却水阀门开关是否正确。检查主机、油系统、制冷剂系统开关是否正确，液位是否正常。在检查的同时记录冷冻(冷却)水的温度和压力差，主机油位，制冷剂的液位，机内压力、油温。以上检查结果记录在案。（3）主机运转时的维护管理在运转过程中定时检查制冷系统有无泄漏现象。做好运转记录，每小时记录一次。需要记录的有油温、油压、油位，吸气压力、蒸发压力、蒸发温度、排气压力、排气温度、制冷剂的液面变化，冷冻水进出水压差、温差，冷却水压差、温差，电流、电压。检查有无异常现象。（4）机组停机时的维护管理关闭哪台机组就把哪台

18、机组内水泄掉，以防停机后的热膨胀损坏设备。开机时打开相应冷冻冷却水进出水阀，保证经济运行。机组运转一个时期要对蒸发器、冷凝器、油冷却器的水系统彻底清洗，否则会降低机组制冷量，增大运转成本。主机各安全阀、仪表每年要校验一次并记录在案，确保机组安全运行。（5）空调停用后的系统保养系统要进行反复冲洗。冲洗完后利用定压设备使系统保持一定压力，保证管道内壁不生锈，避免系统再运转时堵塞。所有明杆阀门全部用黄油保护阀杆。4、节能计量监测与管理（1）采用一定的计量方法加强中央空调的管理。节能计量监测是节能管理的基础：- 在供冷、供热水系统中，应设置温度、压力、水流量、冷热量等监测仪表。- 对用电量、燃料消耗量

19、、用水量、蒸汽耗量，应分级、分类设置累计计量仪表。- 对分散设置的空调器、空调机组的用电量，应按配电系统、机组的分散程度，设置电度表。（2）加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质，实行空调操作人员操作证制度。各项调节和节能措施的实施，都与操作人员的技术素质直接相关；具备必要的制 冷空调知识；要懂得根据室外参数的变化进行调节；要懂得怎样调节才会节能。五、空调节能的新动向1、变流量技术与变频调速提高空调系统运行的全年或季年性能源效率，越来越受到人们的关注。近年来，特别是减少风机、水泵的运行能耗更引人关注。 因此，除系统小型化外，变水量（VWV）、变风量（VAV）和变制冷剂流量（VRV）系统的研

20、究与应用，大大促进了制冷空调技术的发展，与机器设备调速技术相结合的变流量技术，则可以大大提高空调系统与设备的能源利用率。 实现变流量技术一方面要在系统设计上加以考虑，另一方面要靠设备来实现。泵与风机的变频调节技术是普遍采用的一项重要的节能措施。 中央空调中水泵风机用电量占空调总用电量30-40%。因此，泵类和风机变速运行节能量是显著的。 变流量水系统的节能效果好。设计负荷运行时间约占总运行时间的(68)%，水泵的能耗很大，约占空调系统总能耗量的(1520)%。 由于水泵实际工作点往往不能处于效率最高点，即使流量减小了，实际用电量减少并不多。而采用变频调速装置调节流量可收到良好的节能效果。 北京

21、某饭店采用变频调速装置已获得显著的节电效益，该饭店共选用3台变频调速装置，分别对冷冻水泵、冷却水泵和供暖水泵进行变流量调节，投入运行一年就节电50万kWh，而3套变频调速装置的投资费是13万元，投资回收期不足2年。 变频调速可在非峰值负荷时减少送风量，从而可节省动力消耗。据检测，当运行风量减至设计风量的50%时，运行电流约减少25.5%，因而全年空调运行消耗的电力比定风量方式小得多。 如送风面积大或房间多，设计时可将变风量系统分为两个或数个系统，以使控制更灵活，调节更方便，节能效果更显著。 变频调速原理如下： 异步电动机的转速n由下式公式确定： n=60 f (1s ) / p 其中：p为电机

22、极对数；f为交流电源的频率；s为电动机的转差率。 因此，对异步电机而言，当负载转矩恒定时，其转速与电源频率成正比。 泵与风机应用交流变频器节能的原理： 泵与风机的流量与转速的1次方成正比。但轴功率N与转速n的关系如下： N2=N1 * ( n2 / n 1 )3 即泵或风机的轴功率与转速的3次方成正比。当电动机的转速由n1 减少10%变为n2时，轴功率将减少27%。转速减少20%时，轴功率将减少49%。 与改变泵或风机出口阀门开度的方法相比，变频调速方法的节能效果是非常明显的。 2、蓄能空调技术 蓄能空调技术就是利用夜间电网低谷时的电力来制冷或制热，把冷量或热能储存起来，在白天电力高峰用电紧张

23、时释放冷量或热能，满足建筑物空调冷源或热水需要。 （1）蓄能空调的起源与国际上的发展情况 水蓄冷空调大约出现在1930 年前后，最初用于影剧院、教堂、乳品加工厂等短时间使用降温、负荷集中的场所。这种蓄冷技术可以用小制冷机带动大冷负荷，可以降低制冷系统的初投资。后来，制冷机成本明显降低，该项技术的应用陷入了停滞期。 1973年的能源危机，再次引起人们对空调蓄冷的关注。20世纪80年代，冰蓄冷空调技术在能源紧缺的发达国家迅速推广。在大型商场、办公楼、商住楼、宾馆饭店、娱乐场所、医院等场所应用效果显著。 l日本至2001年已有蓄冷空调系统15000多套。我国台湾自1984年建成第一个冰蓄冷空调系统，

24、到2000年已投入运行600多家。 从世界范围看，世界发达国家都已经或正在使用蓄冷空调。目前该项技术在世界上属于成熟的技术，世界各国广泛于应用各个领域。 韩国已经立法，3000平方米以上的公共建筑必须采用蓄冷空调系统。 目前，最新的蓄冷空调是低温、大温差供冷送风技术，少数工程已做到比常规空调系统投资更少。 （2）冰蓄冷空调技术在我国国内的发展情况 随着社会发展和生活水平的提高，我国各地空调用电大幅度增长。2003年厦门市空调用电负荷约占用电总负荷的32。而且，空调用电负荷又多集中在高峰用电时段。 另一方面，许多企业由于晚班生产工效低，需另付晚班费等原因，渐渐恢复到白天生产，导致低谷用电负荷反而

25、逐年相对下降。因此，城市用电峰谷差日趋拉大，城市尖峰用电时段电力紧张，迫使电力部门拉闸限电。而低谷用电时段电力过剩。 根据美国、日本及台湾省的经验，解决上述矛盾的一个有效途径是发展蓄能空调，将尖峰负荷转移到低谷时段。 国内最早采用冰蓄冷工程是深圳电子科技大厦，建筑面积6.5万m2，1993年5月投入运行。电力部于1995年开始部署蓄冷空调试点，投运后取得了很好的实际效果。 国家经贸委办公厅颁发的经贸厅技1997298号文中，将冰蓄冷空调作为今后的重点发展项目。国务院国发199832号文中更强调了加快推广包括蓄冷空调在内的各种削峰填谷的技术措施。 与常规空调系统比较，冰蓄冷空调一方面对电网削峰填

26、谷，优化资源配置，减少电力电站投资，保护生态环境有良好的社会效益。 另一方面，对采用冰蓄冷空调的业主而言，还可以得到以下的实惠：减免电力增容费用，减少制冷主机的装机容量，减少相应的配电设备投资，节省大量的运行费用，停电时还可以作为应急冷源继续供冷。 （3）国内冰蓄冷空调工程的实际应用 根据不完全统计,国内冰蓄冷空调工程从1992年开始建造、截止到2003年底，已建成和正在建的冰蓄冷空调系统超过300项。已应用的冰蓄冷空调工程主要集中在蛇形盘管和冰球式。 （4）蓄冷空调技术的基本原理 蓄冷中央空调简单地讲就是在常规中央空调增加了一套蓄冷装置，如：蓄冰槽、蓄冰桶等。蓄冰空调主要利用分时电价政策，在

27、夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将制得冷量以冰（或其它介质）的形式储存起来。在白天空调负荷高峰期，将冷量释放，便可达到少开中央空调主机甚至不开主机的目标。 （5）蓄冷空调的分类 按蓄冷介质分： 水蓄冷l 用水作为蓄冷的介质，有一定的应用，某些条件下有优势。 冰蓄冷 用冰作为蓄冷的介质，目前最常用。 共晶盐等高分子介质，目前少用。 按蓄冷方式分： 部分蓄冷。部分蓄冷是指制冷机连续运行，在夜间制冷储能，以补足白天高峰制冷负荷，白天同时使用制冷机与夜间储存的冷量供应空调负荷。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电荷时制冷机蓄冰储能，白天空调不使用制冰机，所有空调负荷完全以储存的

28、冷能供给。这种方式常用于改建工程，也适用需要瞬时大量释冷的建筑物，如体育馆。（6）采用冰蓄冷空调技术对用户的效益 减少制冷主机的装机容量和功率，可减少30%-50%。 减少电力增容费和供配电设施费。减少相应的电力设备投资，如：变压器、配电柜等。例如,罐头厂. 减少冷却塔的装机容量和功率。 设备满负荷运行比例增大，充分提高设备利用率和效率。 系统冷量调节灵活，过渡季节不开或少开制冷主机，节能效果明显。 利用低谷廉价电力，节省大量的运行费用，可节省40%-50%。 易于实现大温差和低温送风，节省输送系统的投资和能耗。 相对温度更低，空调品质提高，能有效防止中央空调综合症。 具有应急功能，停电时可利用自备电力启动水泵溶冰供冷，空调系统的可靠性提高。 缺 点 通常在不计电力增容费的前提下，其一次性投资比常规空调大（在15% 以内） 。 储冰装置要占用一定的建筑空间。 制冷储冰时主机效率比在空调工况下运行低。 设计和调试相对复杂。 （7）蓄冷空调技术的社会效益 对国家、对电力部门的好处 商业用电一般集中在9：0023：00。若按尖峰用电负荷建设发电设备与供电电网，那么在低谷时段，相当一部分发电设备与输电设备不能充分发挥作用，折算到每kWh的平均供电成本也要上升； 如果按平均