中央空调节能措施要求

本文格式为Word版，下载可任意编辑——中央空调节能措施要求中央空调理能措施要求之相关制度和职责，中央空调是现代建筑中不成缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们供给舒适的生活和工作环境的同时,又消耗掉了大量的能源。据统计,我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。在有中央空调的...

中央空调是现代建筑中不成缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们供给舒适的生活和工作环境的同时,又消耗掉了大量的能源。据统计,我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。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,如何高效利用中央空调系统的能源和节能就成为迫切需要解决的问题。

正常运行的中央空调系统,其耗能主要有两个方面[1]:一方面是为了供应空气处理设备冷量和热量的冷热源耗能;另一方面是为了输送空气和水,风机和水泵抑制滚动阻力所需的动力耗能。中央空调系统的耗能量受好多因素影响,大量运行环节都有节能措施,因此,中央空调理能是一项综合性的工程。以下就冷热源耗能和动力耗能两方面介绍几种常用的节能措施。

1、冷热源耗能节能措施

1.1温湿度操纵

从中央空调系统空气处理过程可以看出,夏季室内温度越低、相对湿度愈低,系统设备耗能愈大;冬季室内温度越高、相对湿度愈高,系统设备耗能愈大,相应地初投资和运行费用也随之增大。

由于每个人对舒适感的要求标准区别很大,故对民用中央空调可有一个范围较宽的舒适区。在该舒适区范围内,夏季降温时,取较高的温湿度值;冬季采暖时,取较低的温湿度值,可获得确定的节能效果。建筑内温湿度的变化与建筑节能有着精细的相关性,根据阅历统计资料说明,假设在夏季将设定值温度下调1℃,将增加9%的能耗;假设在冬季将设定值温度上调1℃,将增加12%的能耗。因此将建筑内温湿度操纵在设定值精度范围内是大楼中央空调理能的有效措施。

为降低能耗,空调房间室内温湿度基数,在得志生产需要和人体健康的处境下,夏季尽可能提高,冬季应尽可能降低。现在有些业主盲目追求“够冷”境界,大幅度提高室内温湿度设计标准,这样做,不仅无谓地滥用大量能源,而且还会产生舒适感的负面效应。

空调系统温湿度操纵精度越高,舒适性越好,同节令能效果也越明显。而空调系统前端所测信号切实性直接影响到中央空调系统的精确操纵程度。所以,所测信号,尤其是温湿度这样的模拟信号,务必尽可能切实。

还有,确定要选用高操纵精度的BAS对中央空调举行操纵。由于,BAS采用DDC(直接数字操纵器)直接操纵电动水阀阀门的开度,而无须中间调理器;另外,DDC内含有丰富的计算操纵软件,如比例积分微分(PID)算法、模糊操纵算法、遗传算法等,来保证操纵的精确度。

1.2冷源效率操纵

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数(COP,CoefficientOfPerformance)。制冷系数指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数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。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高,否那么制冷系数就会较低,产生单位冷量所需消耗的功量多,耗电量高,增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下措施:

1)降低冷却水温度

由于冷却水温度越低,冷机的制冷系数就越高。冷却水的供水温度每上升1℃,冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度就需要加强冷却塔的运行管理。首先,对于中断运行的冷却塔,其进出水管的阀门理应关闭。否那么,由于来自停开的冷却塔的水温度较高,混合后的冷却水水温就会提高,冷机的制冷系数就减低了。其次,冷却塔使用一段时间后,应实时检修,否那么冷却塔的效率会下降,不能充分地为冷却水降温。

2)提高冷冻水温度

由于冷冻水温度越高,冷机的制冷效率就越高。冷冻水供水温度提高1℃,冷机的制冷系数可提高3%,所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。首先,不要设置过低的冷机冷冻水设定温度。其次,确定要关闭中断运行的冷机的水阀,防止片面冷冻水走旁通管路,否那么,经过运行中的冷机的水量就会裁减,导致冷冻水的温度被冷机降到过低的水平。

2、动力耗能节能措施

2.1输送耗能操纵

动力耗能主要是指系统运行中风机和水泵所消耗的电能。从风机和水泵的输入功率计算公式:

(1)(W):输入功率;:体积流量;:压头;:效率

由公式(1)可知,要裁减功耗可以从以下三个方面来考虑:裁减流量、降低系统阻力和提高风机、水泵的效率。在工程实践中可采用以下措施:

1)采用大温差

假设系统中输送冷热能用的水(或空气)的供回水(或送回风)温差采用较大值,那么当它与原有温差的比值为m,从流量计算公式知道,采用大温差时的流量降为原来流量的1/m3。这时,水泵或风机要求的功率将减小到原来的1/m3。可见,加大温差的节能效果是明显的。

在得志中央空调精度、人员舒适和工艺要求的前提下,应尽可能加大送风温差。要留神的是:供、回水的温度差不宜大于8℃。

2)选用低流速

由于水泵和风机要求的功耗大致与管路系统中的流速成正比关系,因此,要取得节能的运行效果,在设计和运行时不要采用高流速。此外,干管中采用低流速还有利于系统的水力工况稳定性。例如:变更风机的转速可以变更风机的性能参数,风机的功率与转速成三次方的关系,而流量与转速成一次方的关系,降低转速以降低流量的同时可以大幅度降低能耗。当流量裁减1/3时,能耗可裁减约70.4%,当流量裁减1/2时,能耗可裁减约87.5%,且风机的效率根本不变,仍可稳定高效地工作。

3)采用输送效率高的载能介质

一般处境下,用水输送冷热能的耗能量比用空气输送的要小,并且输送一致冷热能所用水管的管径要比风管小得多,所占用的建筑物空间也相应小好多。这也是近年来中央空调方式进展急速的主要理由之一。

因此,对于集中冷冻方式,原那么上理应把机房设备制备的冷冻水尽量输送到各中央空调分区的邻近或使用点上,通过末端非独立式中央空调机组(如柜式空调机组、风机盘管)处理空气,就地或供邻近房间使用。

2.2变风量系统操纵

变风量系统就是针对送风系统耗电缺点的节能对策。变风量系统可分为两种:一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统(AHU-VAV系统);一种为FCU系统中的室内风机变风量系统(FCU-VAV系统)。AHU-VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定,而以调理送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU-VAV系统那么是将冷水供给量固定,而在室内FCU加装无段变功率操纵器变更送风量,亦即变更FCU的热交换率来调理室内负荷变动。这两种方式通过风量的调整来裁减送风机的耗电量,同时也可增加热源机器的运转效率而俭约热源耗电,因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。

送入室内的冷量可按下式确定:

(2)

式中:C为空气的比热容,KJ/(Kg·℃);为空气密度,Kg/m3;L为送风量,m3/S;tn为室内温度,℃;ts为送风温度,℃;Q为吸收(或放入)室内的热量,KW。

假设把送风温度设为常数,变更送风量L,也可得到不同的Q值,以维持室温不变。变风量操纵可采用根据室内负荷的变化,自动调理送风量的送风装置。当室内负荷裁减时,它可保持送风参数不变(不需再热),通过自动裁减风量来保持室内温度的稳定。这样,不仅可俭约定风量系统为提高送风温度所需的再热量,而且还由于处理的风量裁减,可降低风机功率电耗及制冷机的冷量。据多种资料介绍,变风量较之定风量方式一般处境下节能可达30%~50%。

2.3变频操纵

大片面建筑物一年中只有几十天时间中央空调处于最大负荷。中央空调冷负荷始终处于动态变化之中,如每天早晚、气候处境、客流量、活动内容等各种因素的变化,实时影响中央空调冷负荷。一般,冷负荷在5~60%范围内波动,大多数建筑物每年至少70%是处于这种处境。而大多数中央空调,因系统设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。这样,造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的冲突,造成了巨大的能源滥用。采用变频操纵的方式,可解决此冲突。

1)风机水泵类变频操纵

由于过去交流电机本身不调速,中央空调系统对空气和水流量的操纵不得不凭借挡板和阀门来调理,大量电能被白白滥用在挡板和阀门上。假设对风机水泵举行变频调速,把滥用在挡板和阀门上的能量节省下来,每台水泵平均节能效果就很可观。

对于风机水泵来说,根据流体力学原理,在好像工况下运行时的参数存在以下关系[2]:

(3)

其中:Q1、H1、N1、n1:分别为转速变更前的流量、扬程、功率、转速;

Q2、H2、N2、n2:分别为转速变更后的流量、扬程、功率、转速。

由公式(3)可知,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,消耗的功率与转速的三次方成正比。对于变频调速来说,转速n根本上与电源频率f成正比,当电源频率f降低时,电动机转速也降低,所需的功率就随转速的三次方急速降低,可见,节能效果特别显著。以风机为例,如所需风量为额定风量的80%,那么转速也下降为额定转速的80%,而轴功率降51.2%;当所需风量为额定风量的50%时,而轴功率降12.5%。这种节电效果也分外可观。实际证明,风机水泵类变频操纵节能40%~50%。

2)冷水机组变频操纵

由于压缩机不摈弃在满负载状态下长时间运行的可能性,所以,只能按最大需求来抉择电动机的容量,故设计裕量一般偏大。在实际运行中,轻载运行的时间所占的比例是分外高的。采用变频操纵对压缩机转速举行调理,实现对制冷量的操纵,让冷冻机组始终处于最正确(最合理)的运行状态。变频操纵提高了空调器的效率,改善了冷冻机组的运行效果,从而实现了节能。

变频压缩机的原理是通过调理压缩机的转速而调理压缩机的单位时间内的排气量,从而达成调理制冷量的目的。制冷量和压缩机频率的数学关系式如下:

(4)

式中,n为转速,f为电机的频率,p为电机的极对数,s为电动机的转差率,为泄漏系数,Ps为吸气压力,vh为吸气容积,ni为多变指数,i为压比(排气/吸气),0为相对压力损失系数,Zs、Zd为实际气体压缩性系数,为平均能效比。

由公式(4)可知,制冷量与频率成正比关系,所以采用变频调理可实现对制冷量的操纵,从而可达成节能效果。

有些调理方式(如调理阀门开度和变更叶片角度),即使在需求量较小的处境下,也不能裁减电动机的运行效率。