高層建筑中央空調節能措施分析
節能和環保是實現可持續發展的關鍵。中央空調節能的關鍵在于提高能量效率。無論是制訂中央空調節能標準,還是從事具體工程項目的設計,都應把提高能量效率作為建筑節能的著眼點。
一、圍護結構
1、控制窗墻比。通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%～45%,在保證室內采光的前提下,合理確定窗墻比十分重要。一般規定各朝向的窗墻比不得大于下列數字:北向25%,東向30%,南向35%。
2、提高門窗氣密性。房間換氣次數由0.8h換1次降到0.5換1次,建筑物的耗冷量可降低8%左右,因此設計中應采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。密閉條應采用彈性良好、鑲接牢固嚴密、經久耐用的產品。根據門窗的具體情況,分別采用不同的密封條,如橡膠條、塑料條或橡塑結合的密封條,其形狀可為條形或沖形。
二、空調冷熱源
中央空調能耗一般包括三部分,即:①空調冷熱源;②空調機組及末端設備;③水或空氣輸送系統 。這三部分能耗中,冷熱源能耗約占總能耗的1/2左右,是空調節能的主要內容。下面就冰蓄冷系統談談主機的節能。
冰蓄冷系統:即建筑物使用空調時所需冷負荷的全部或者一部分在非使用空調時間內,將其能量蓄存起來供空調使用。該系統主機所耗的總能量變化不大,但是可以在用電低峰時用電,而在高峰時少用或不用電能來平衡電網峰谷荷,減緩電廠和供配電設施的建設,是一種值得推薦的節能方法。這種方式常常用于改建工程中利用原有的冷水機組,只需加設蓄冷設備和有關的輔助裝置,但需注意原有冷水機組是否適用于冰蓄冷系統 。
這種方式也適用于特殊建筑物,需要瞬時大量釋冷,如體育館建筑物。在新建的建筑中,部分蓄冷系統是最實用的,也是一種投資有效的負荷管理策略。在這種負荷均衡的方法中,冷水機組連續運行,它在夜間用來制冷蓄存,在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷。將運行時數從14h擴展到24h,可以得到最低的平均負荷。
三、空調機組和末端設備
國產風機盤管從總體水平看,與國外同類產品相比差不多,但與國外先進水平比較,主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此設計中一定要注意選用重量輕、單位風機功率供冷(熱)量大的機組。空調機組應該選用機組風機風量、風壓匹配合理,漏風量少,空氣輸送系數大的機組。
以下是空調機組變風量系統的節能全空氣空調系統設計的基本要求,是決定向空調房間輸送足夠數量的、經過一定處理的空氣,用以吸收室內的余熱和余濕,從而維持室內所需要的溫度和濕度。基本計算公式:L== ;式中:L(送風量,m3/h);Qq,Qx(空調送風所要吸收的全熱余熱和顯熱余熱, W);(空氣密度,kg/m3,可取1.2);C(空氣定壓比熱,kJ/kg℃,可取C=1.01);in,is(室內空氣焓值和送風狀態空氣焓值,KJ/kg);tn,ts(室內空氣溫度和送風溫度,℃)。
從公式中可以看出,當室內余熱Q值發生變化而又需要使室內溫度tn保持不變時,可將送風量L固定,改變送風溫度,也可將送風濕度固定,改變進風量,那種固定送風量而改變送風溫度的空調系統,一般稱其為定風量系統,而固定進風溫度,改變送風量的空調系統,則稱其為變風量系統。
對服務于多個房間(或區域)的定風量空調系統來說,由于經過空調設備處理過的空氣其送風溫度一定,為了適應某個房問(或區域)的負荷變化,往往需要設立再熱裝置,才能維持該房間(或區域)的溫濕度在所要求的范圍內,否則,在這些房間(或區域)出現部分負荷時,勢必產生過冷現象。迫使經過冷卻去濕處理過的空氣又需進行再熱處理,這種冷熱抵消的處理過程,顯然是一種能量的浪費。
四、冷凍水系統
一般空調水系統的輸配用電,在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20%～25%;夏季供冷期間約占12%～24%,因此,水系統節能也具有重要意義。目前,空調水系統存在許多問題,如:①選擇水泵是按設計值查找水泵樣本的銘牌參數確定,而不是按水泵的特性曲線選定水泵號。②未對每個水環路進行水力平衡計算。對壓差相差懸殊的回路也未采取有效措施,因此水力、熱力失調現象導致大流量、小溫差現象普遍存在,設計中供、回水溫差一般均取5℃,但經實測夏季冷凍水系統供回水溫差較好的為4℃,較差的只有2℃～2.5℃,造成實際水流量比設計水量大1.5倍以上,使水系電耗大大增加。
水系統節能應注意以下幾方面:設計人員應重視水系統設計,認真進行水系統各環路的設計計算,并采取相應措施保證各環路水力平衡。認真核對和計算空調水系統相關系數,切實落實節能設計標準的要求值,積極推廣變頻調速水泵,冬、夏兩用雙速水泵等節能措施。
五、積極利用土壤熱源
目前我國南方地區空調系統主要用空氣源熱泵作為冷熱源,由于其“室外機”受環境空氣季節性溫度變化規律的制約,夏季供冷負荷越大時對應的冷凝溫度越高;眾所周知,制冷系統冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響;一般推算,在水量一定情況下,進水溫度提高1℃,壓縮機主機電耗約增加2%,溴化鋰主機能耗提高約6%。為此若能尋找到更理想的新熱源形式取代或部分取代目前多采用的空氣熱源,無疑將有廣泛的應用前景和明顯的節能效果。
與地面上環境空氣相比,地下5m以下全年土壤溫度穩定且約等于年平均溫度,可以分別在夏、冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度。所以從原理上講,土壤是一種比環境空氣更好的熱泵系統的冷熱源。
除上述幾點外,還應根據具體工程情況,積極推廣水環路熱泵,采用熱回收、變風量、變水量系統等節能技術。
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