淺析中央空調節(jié)能技術改造
全球氣候日漸變暖,能源日趨緊張,傳統(tǒng)能源正在逐漸枯竭,節(jié)約能源與減少污染是全球面臨的首要問題。當前我國的能源方針是開發(fā)與節(jié)約并舉,節(jié)約放在首位。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展,人民生活水平的提高,中央空調的應用日益普及,大大改善了人們的生產(chǎn)生活環(huán)境,但能耗問題也隨之凸顯起來,因此無論是中央空調的開發(fā)商,還是廣大社會消費者,都應該也必須密切關注其節(jié)能問題,在不斷完善空調功能的同時注重節(jié)能技術的改造創(chuàng)新,以不斷降低投資、運行費用和資源損耗,這對于提高我國中央空調節(jié)能技術自主創(chuàng)新,完成“十二五”節(jié)能減排約束性目標具有十分重要意義。
1、 空調能耗現(xiàn)狀
由于技術水平有限和節(jié)能意識不強,導致空調在各個應用領域中的能耗不斷增加,其中以建筑領域最為嚴重。有關資料顯示,我國建筑物能耗占全球能源消耗的38%,而在有中央空調的建筑物中,中央空調的能耗約占總能耗的70%。其中,空調機組電耗約占空調總電耗的50%左右,水循環(huán)系統(tǒng)電耗約占空調總電耗的20-40%,風機盤管末端設備的電耗約占中央空調總電耗的10-20%。由于大部分建筑的中央空調實際熱負載在絕大部分時間內(nèi)遠比設計負載低,且主機、輔機和末端舒適度三者未能實現(xiàn)合理動態(tài)調節(jié),導致系統(tǒng)效率低,電能浪費嚴重,故裝有空調的建筑能耗也會逐年增長。空調水系統(tǒng)的節(jié)能也具有十分重要的意義。
2、 空調節(jié)能的實現(xiàn)機制
2.1 設備選型
空調冷熱源:鑒于空調系統(tǒng)制冷機組處于工作狀態(tài)的冷凍水溫過低、冷卻水溫度過高,都容易導致耗電量高的實際,要合理考慮設備型號和負荷匹配問題。
水輸送系統(tǒng):水泵在空調水系統(tǒng)中占有重要位置,但耗電量也十分巨大。據(jù)統(tǒng)計,水泵的耗電量占到了系統(tǒng)耗電的30%~90%,占建筑總耗電量的8%~16%,甚至其耗電量幾近于整棟建筑照明的用電量,因此可通過改用冷卻水閉式系統(tǒng)、提高水泵效率、設定合適水流量、選用變頻水泵以及減少閥門、過濾器阻力等幾種方案來實現(xiàn)節(jié)能。其中,在循環(huán)水中添加減阻劑的方式可降低能耗30%~60%;水泵節(jié)能率通常都在20%以上。
空氣輸送系統(tǒng):采用變風量系統(tǒng),以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗。理由在于:一方面,變風量空調控制系統(tǒng)能夠根據(jù)溫度的不同要求有針對性地采取不同的送風量來滿足不同房間(或區(qū)域) 對負荷變化的需要,從而實現(xiàn)風機能耗的降低。另一方面,可以使空調系統(tǒng)輸送的風量在不同朝向的房間之間進行轉移和適時補給,從而減少系統(tǒng)的總設計風量和總輸送量。
末端設備:通過提高盤管的傳熱效率、降低盤管的用量以及盤管與風機、電機合適的匹配等途徑達到節(jié)能效果。
2.2 空調設計中的關鍵環(huán)節(jié)控制
2.2.1 冷熱負荷設計控制
冷熱負荷設計是中央空調系統(tǒng)節(jié)能效果的直接影響因素。因此,在系統(tǒng)設計施工圖設計階段,必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。一般地,冷熱負荷設計過大,會誤導空調機組容量、管道直徑、水泵配置、末端設備的設計也偏大,導致投資、運行費用增大,而負荷設計過小,則會因空調機組閑置造成低效率運行和資源浪費。因此,應采用動態(tài)的方法進行負荷計算,合理、科學地設計冷熱負荷量,并根據(jù)實際負荷情況選擇合適的冷熱源,才能達到事半功倍的效果。
2.2.2 空調水系統(tǒng)的設計控制
采用目前常用的保證各環(huán)路水力平衡、選用變頻調速電機水泵或冬、夏兩用雙速電機水泵,以及選擇與實際負荷最佳配合的電機水泵等水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能技術實現(xiàn)水泵節(jié)能。在實際工作中,一方面要合理確定冷卻水系數(shù)。在實際設計中,溴化鋰機組的冷卻水量系數(shù)至少為4,活塞式機組最小也要為3。另一方面,通過降低水泵、風機的轉速使水泵、風機的功率下降。例如:把供電頻率由50Hz降為45Hz,則P45/P50=(45/50)3=0.729,即P45=0.729P50(P為電機軸功率);將供電頻率由50Hz降為40Hz,則P40/P50=(40/50)3=0.512,即P40=0.512P50(P為電機軸功率),即水泵、風機的軸功率與其轉速的三次方成正比(即與電源頻率的三次方成正比)。
2.2.3 新風系統(tǒng)的節(jié)能設計
新風系統(tǒng)的合理使用,也可以有效地控制能耗使用量。在滿足衛(wèi)生條件的情況下,減少新風量或采用恒壓(送風口的動壓)自動控制方式進行調節(jié)。有排風系統(tǒng)的,利用室內(nèi)能量對新風進行預熱與預冷處理(即熱回收技術) 也可有效減少空調系統(tǒng)的能耗。
2.3 空調運行過程中的節(jié)能措施
2.3.1 加強中央空調的運行管理和控制設備的調節(jié)控制。在空調能耗中,絕大部分是由于管理不善導致的,因此要加強空調運行過程中的管理,主要包括:1)加強對空調操作人員的培訓,提高操作人員的專業(yè)技術水平和管理人員素質,并建立和完善相關管理制度。2)定期對設備和系統(tǒng)進行維護和清洗。例如空調構件的維護與清洗,換熱設備傳熱表面的除塵去垢等。3) 經(jīng)常性檢查自控設備和儀表的運行情況,以確保其能夠正常工作;對系統(tǒng)的運行參數(shù)要適時監(jiān)測與記錄,以便于發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。
2.3.2 加強設備及管道的保溫及水質處理。設備及管道的保溫對空調節(jié)能、降低運行成本同等重要,空調系統(tǒng)中水管的腐蝕、水垢沉積及青苔生長等也都會導致空調能耗增加。因此,要注重加強空調設備和管道的保溫,及時處理空調制冷系統(tǒng)的水垢等一系列問題。一般地,空調設備和管路僅能使用15~20年,若我們能夠解決空調設備和管路的保溫、腐蝕等問題,一定程度上延長了它們的使用年限,從長遠來看,這也是一種有效的節(jié)能。
2.3.3 逐步實行空調集中計量收費制度。目前在歐美等國熱量計量已是成熟的技術,據(jù)國外調查資料表明:實行集中空調計量收費后,其節(jié)能率在8%~15%。
2.4 建筑空調節(jié)能的其它方法及對策
2.4.1 加快開發(fā)新型節(jié)能設備,提高設備自身的節(jié)能效率。近幾年來,我國空調產(chǎn)品發(fā)展較快,小型空調的品種繁多,但其能耗問題始終依然未能解決。而在國外的工業(yè)先進國家卻十分重視,尤其是兩次石油危機發(fā)生之后,空調節(jié)能技術無論是在理論研究還是技術創(chuàng)新上都遠遠領先于我國。
2.4.2 優(yōu)化施工工藝,不斷減少空調系統(tǒng)的能耗。由于施工粗糙、接縫不嚴,導致漏風量增加,這是我國空調系統(tǒng)的風管安裝與設備制造中常見的問題。其中,漏風量占系統(tǒng)總風量的10%~15% ,甚至高達20%,據(jù)預測,僅這部分的電耗,約占總用電量的5%左右。因此,要積極探索,大膽創(chuàng)新,進一步優(yōu)化空調安裝線路和生產(chǎn)工藝工序,從而減少空調系統(tǒng)的能耗。
2.4.3 采用先進的控制技術對空調系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。根據(jù)我國現(xiàn)階段空調工程的具體情況,可應用以計算機為基礎的集中監(jiān)控和能量管理的技術,同時采用如時間啟??刂破鳌⒆顑?yōu)啟??刂破?、焓值控制器及設定值控制器等先進的專用設備,從而改善和提高空調系統(tǒng)能量的有效利用。