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空调系统节能论文
1、减少冷热负荷
冷热负荷是空调系统最基础的数据,制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷,不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号,降低空调系统的初投资,而且这些设备型号减小后,所需的配电功率也会减少,这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少,运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业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:
(一)改善建筑的保温隔热性能
房间内冷热量的损失是通过房间的墙体、门窗等传递出去的。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。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手:1。确定合适的窗墙面积比例,不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。2。合理设计窗户遮阳。3。充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。
(二)选择合理的室内设计参数
假设空调室外计算参数为定值时,夏季空调室内空气计算温度和湿度越低,房间的计算冷负荷就越大,系统耗能也越大。通过研究证明,在不降低室内舒适度标准的前提下,合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。
1。温湿度变化对热舒适度的影响。假定人所从事的是极轻劳动(例如宾馆、商场中),穿着一般的夏季服装,空气流动速度取0。25m/s,壁面温度和空气温度相同。在相对湿度为50%的条件下,仅使室内空气温度变化时,统计不同室内温度下的PPD值和不同相对湿度下的PPD值。经分析以上数据可以看出,室内空气温度改变对室内热舒适度的影响非常大,而相对湿度的变化对人的热舒适感几乎没有影响。
2。室内设计参数的优化组合。室内空气温度对人的热舒适感影响很大,但对空调能耗的影响则比较小。而相对湿度对人的热舒适感影响很小,但是对空调的能耗影响很大。
综上所述,在确定室内设计参数时,为了保证较高的热舒适度,室内设计温度应取低一点,而在一定温度范围内,通过提高室内设计相对湿度的途径减少空调能耗。
(三)控制和正确使用室外新风量
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。由于新风负荷接近总负荷的1/3,所以要严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的大小之外,还要合理利用新风。春秋季或冬季,有些房间仍需供冷,此时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。
减少新风负荷应从以下两方面着手:1。不要随意提高最小新风量标准;2。杜绝非正常渠道引入新风。
2、提高冷源效率
评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数,即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,否则制冷系数就会较低,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一些措施:
(一)降低冷却水温度
由于冷却水温度越低,冷机的制冷系数越高。冷却水的供水温度每上升1℃,冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度需要加强运行管理,停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭,否则,来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高,冷机的制冷系数就减低了。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。
(二)提高冷冻水温度
由于冷冻水温度越高,冷机的制冷效率越高,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。例如,不要设置过低的冷机冷冻水设定温度;关闭停止运行的冷机的水阀,防止部分冷冻水走旁通管路,经过运行中的冷机的水量较少,冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。
3、利用自然冷源
由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备的散热量的影响,在春秋季当室外空气温度较低时,室内空气温度仍然较高,仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间,即使在寒冷的冬季,由于室内的散热量没有途径散发到室外,室内仍需供冷。此时如果开启冷机供冷,不仅由于此时冷负荷较小,冷机制冷系数较低、能耗大,而且极端不合理。
比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种:一种是地下水;另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。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。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气,此时室外空气较低,可用于空调系统供冷。例如,北京春秋季的室外空气湿球温度一般低于15℃,冬季室外空气湿球温度一般低于0℃,这种温度下的空气是较好的冷源,可用于空调系统供冷。
此外,冬夏季利用全热交换器回收冷热量,也可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够新鲜,满足人们的舒适要求,空调系统需要从室外抽取一定量新鲜空气送入室内,同时将室内污染物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温度、湿度参数是室内的空调设计参数,冬季比室外空气热,夏季比室外空气冷。通过全热交换器,将排风的冷热量传递给新风,可以回收排风冷热量的70%~80%左右,有明显的节能作用。
4、减少水泵电耗
空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用,而且耗电量也非常大。空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8%~16%,占空调系统耗电量的15%~30%,所以水泵节能非常重要,节能潜力也比较大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手:
(一)冷却水开式系统改为闭式系统
开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外,还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池,将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的入口,这种冷却水系统成为闭式冷却水系统,冷却水泵就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量,只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力,所以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。例如北京某饭店冷却水系统为开式系统,制冷机房和冷却水池设在一层,冷却塔设在十层屋顶,距地面33米,冷却水泵扬程为67米,配电功率为180kW,而改成闭式冷却水系统后,冷却水泵扬程只需25米,配电功率仅为75kW,每年可节电18万度,折合人民币10。8万元。
(二)减小阀门、过滤器阻力
阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中,要定期清洗过滤器,如果过滤器被沉淀物堵塞,空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。
阀门是调节管路阻力特性的主要部件,不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡,以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗,所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。
(三)提高水泵效率
水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0~最大效率(一般80%左右)变化。在输送流体的要求相同,即要求的输出功率相同的条件下,如果水泵的效率较低,那么就需要较大的输入功率,水泵的能耗就会较大。因此,空调系统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,也要注意让水泵工作在高效率状态点。
(四)设定合适的空调系统水流量
空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的,空调水供回水温差越大,空调水流量越小,从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少,流经制冷机的蒸发器时流速降低,引起换热系数降低,需要的换热面积增大,金属耗量增大。所以经过技术经济比较,空调冷冻水的供回水温差4℃~6℃较经济合理,空调热水的供回水温差10℃较经济合理,大多数空调系统都按照5℃的冷冻水供回水温差和10℃空调热水供回水温。
实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2℃~3℃,如果将供回水温差提高到5℃,水流量将减少到原来的50%左右,所以如果水流量减少50%,水泵耗电量将减少87。5%,节能效果非常明显。但实际工程中常出现如果减少水流量,有些房间就会出现夏季室温降不下来的情况,而不得不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原因是水系统中各个支路阻力不平衡,夏季过热的房间所属的支路阻力大,当流量减少时,阻力大的支路水流量减小到不能满足需要的程度,致使房间过热。如果加大流量,阻力小的支路就会超过需要的水流量,那些阻力大的支路的水流量则刚好满足要求,不会出现夏季室温降不下来的情况。这种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价的。
(五)变频水泵的使用
通过改变水泵电机的转速,就可以连续地改变水泵的流量。电机的转速跟交流电的频率成正比。通常市政电网的电流频率是50hz,变频调速水泵就是利用变频器改变电流频率来改变水泵转速和流量。
由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50%左右,如果通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化,那么全年平均的水量只有最大水流量的50%左右,水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12。5%,节能效果是非常明显的。
5、减少风机电耗
空调系统中风机包括空调风机以及其他送风机、排风机,这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的。由于空调系统风机电耗所占比例最大,风机节能的潜力也就最大,风机的节能应引起最大的重视。减少风机能耗主要从以下几个方面入手: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。
6、对系统加强管理,适当调节,提高节能效益
日常管理是空调系统节能是否实际有效的关键。一个设计再好的节能系统,如果管理不善,一样达不到节能的目的。日常管理的节能措施有:
1。加强日常和定期的对设备和系统地维护。例如阀门、构件等的维护,防止冷、热水和冷、热风的跑、冒、滴、漏;冷凝器等换热设备传热表面的定期除垢或除灰;过滤器、除污器等设备定期清洗;经常检查自控设备和仪表,保证其正常工作等。
2。对系统的运行参数进行监测,从不正常的运行参数中发现系统的问题,进行合理的改造。经常出现的问题有设备选择过大、运行能耗高等。
3。不连续工作的空调通风系统,尽可能缩短预冷的时间,并且在预冷时采用循环风,不引入新风。
4。人员数量变化比较大的系统,最热月和最冷月的新风量应该根据室内的CO2浓度检测器,自动控制新风入口阀门,调节新风量。例如商场,往往在刚开店或闭店前、或非节假日人数比较少,这时可减少新风量,从而节省冷量。
5。当过渡季节中室内有冷负荷时,应尽量采用室外新风的自然冷却能力,节省人工冷源的冷量。
6。根据季节的变换,合理设置被控制房间的温度,避免夏季室内过冷、冬季室内过热的现象。过冷或过热不仅使人感到不适,而且额外消耗能量。
7、总结
目前,我国的很多建筑中的空调系统都具有节能的潜力,而且节能也逐渐地引起了各个设计、施工和管理单位的注意;但是仍然存在着许多浪费能源的现象。要想做到空调系统的节能,只有从设计、施工到运行管理各个部门的通力合作,才能真正地实现。
浅谈空调系统节能措施
本文针对空调系统能耗的影响因素,以实应用出发,从减少冷热负荷、提高设备使用效率,利用自然资源等方面论述了空调系统节能的具体技术措施和实施办法.
作 者:高鹏举 作者单位:泛华工程有限公司沈阳分公司,辽宁沈阳,110000 刊 名:科技资讯 英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年,卷(期): “”(8) 分类号:X7 关键词:空调 节能 措施建筑空调系统的节能设计论文
1、建筑空调系统能耗高原因分析
空调系统已经成为新型建筑工程的重要组成部分,对改善室内生活环境具有良好的效果,但是从实际运行情况来看,运行过程中会产生较大的能耗。造成空调系统运行高能耗的因素包括多个方面:
1.1日常管理不当
对于很多写字楼或者商业中心建筑来说,在空调系统运行过程中,存在开窗通风以及机械排风等情况,导致室内外通风换气形成的冷负荷占到总冷负荷的50%以上。
1.2系统设计不合理
在建筑工程施工时,空调系统设计不合理,缺乏必要的调节手段,导致系统中水泵、制冷剂以及风机长时间处于低效运行状态,降低了能源利用效率。另外,在系统内各设备运行过程中管理不当,影响系统开关切换与匹配,也会在一定程度上增加能耗。
1.3建筑外墙设计不当
现在很多建筑工程外墙结构都是选择用玻璃幕墙的方式,或者是窗墙比过大,且具有多个朝向。在建筑空调系统设计时,对结构内外区分设计不当,并存在设计负荷错误因素,导致空调系统运行存在冬季内区偏热、外区正常甚至偏冷的情况。对于建筑工程来说,内区在使用过程中,受灯光、人员以及设备等因素影响,受到室外气象因素的影响比较少,全年内区会长期处于冷负荷状态,需要空调系统常年供冷;而外区在使用过程中受到室外气象因素影响比较大,并且随着季节的变化,室内负荷也会出现冷、热负荷交替变化的情况,即夏季需要供冷、冬季需要供热。
2、影响建筑空调系统节能设计因素分析
2.1缺乏创新意识
对于建筑空调系统的设计,首先应保证其基本功能的正常发挥,在设计时为保证系统运行安全,一般都会将参数设计的比较大,而这样设计也就增加了系统运行的能耗。例如,负荷计算值与实际值相差较大、冷热源设备装机量比较大、系统配置不合理等,都会对空调系统最终运行效率产生影响。在进行系统设计时,如果还是应用传统设计方案,即便是选择效率高的主机,整个系统在长时间的负荷状态下运行,也会降低系统的整体运行效率,增加系统运行能耗。另外,如果主机余量过大,同样会导致水泵等输送动力设备容量过大,整个管路特性远离最佳工作点,增加系统运行能耗。
2.2设计方案生搬硬套
随着空调系统应用范围的.增大,现在已经形成了相对完善的设计体系,存在大量的成功设计案例。这样就导致很多建筑空调设计人员在设计时,选择一个成功案例生搬硬套到本工程中,并不能结合实际需求对空调系统运行原理以及运行特点进行深入的了解,影响系统最终设计效果。另外,也存在部分设计人员为追求新技术、新设备、新方案,在没有进行综合分析的情况下,盲目应用各项新技术,不但不能起到节能降耗的效果,而且还会增加系统设计成本。
2.3综合设计效果低
很多建筑空调系统在进行设计时,只是以设计工况来作为依据进行设计,并没有考虑全年空调系统节能运行需求,设计完成后综合应用效果低。例如,未充分利用新风供冷,在设计时仅要求降冬、夏两季的新风负荷,将新风口以及空调机组新风入口按照冬、夏两季风量设计,最终使得过渡季节系统运行时还需要开启冷水机组,造成空调能耗增加。
3、建筑空调系统节能设计优化策略
3.1降低设计负荷
建筑空调冷热负荷主要包括通过玻璃窗日照形成的负荷、通过围护结构传热形成的负荷、处理新风形成的负荷以及室内热源散热形成的负荷等,其中围护结构传热消耗的能量占据系统总能耗的40%左右,处理新风所需能耗大约为系统整体能耗的30%-40%左右。就建筑空调系统设计现状来看,很多设计人员在进行系统设计时,基本上都是以符合指标作为依据进行估算,并且为满足安全需求,将最终确定的负荷参数设计地比较大,使得系统内各设备容量远远大于实际运行需求,出现大马拉小车的情况。此种设计方法不但不可以达到节能效果,反而还会增加投资,因此在进行设计时,应结合实际需求来适当降低设计负荷,提高空调系统冷热负荷的合理性与准确性。
3.2合理确定空调形式
在确定空调形式时,应以建筑工程规模、用途、使用特点以及负荷变化等因素作为基础,保证各项参数设计的合理性。空调形式的分类有很多种,如以空气处理设备位置为依据,分为集中系统、分散系统以及半集中系统;以负担室内负荷所用介质为依据,分为全水系统、全空气系统、制冷剂系统以及空气与水混合系统;以集中系统处理空气来源为依据,可以分为封闭式系统、混合式系统以及直流式系统。对于空调形式的选择,需要保证其满足建筑工程使用要求,并且要尽量降低投资成本,并以降低能耗为主要依据。
3.3合理设定温湿度参数
空调系统能耗与工程当地气象参数、室内散热散湿量以及在建筑围护结构等因素有着直接联系,并且设定的室内温湿度参数会直接影响到冷负荷大小。在对室内温湿度参数进行设定时,应在满足人体健康与舒适性的条件下进行设计。如夏季室内空气温度提高1℃,则可以降低空调系统能耗10%左右,并且如果将湿度提高10%,则可以降低能耗15%左右。因此,在夏季对空调系统进行设计时,温湿度参数应以较高的干球温度与相对湿度为依据进行确定,而对于冬季采暖设计时,温湿度参数则以较低干球温度与相对湿度为依据,这样还可以降低维护结构传热负荷以及新风负荷,达到降低能耗的目的。3.4应用热回收装置空调系统新风引入时会排出一部分的室内空气,并且大气温度与排出气温度存在一定的温差,例如制冷时室内温度为25℃,室外温度为37℃,则将25℃气体排入大气会带来能量损失,通过应用热回收装置使得新风在处理前与排出气进行热交换,更进一步的降低新风温度。通过此种设计,就可以更有效的降低新风机组负荷,达到降低系统运行能耗的目的。
4、结束语
在对建筑空调系统进行节能设计时,需要针对存在的问题进行分析,明确导致能耗增加的原因,并从多个方面进行考虑,选择合适的措施来进行优化设计,在保证系统正常运行的基础上,降低其运行能耗。
中国建筑总能耗占据着社会终端能耗的20.7%,而空调一直是建筑能耗中的大户,约占整个建筑能耗的35%以上,针对我国能源利用率低、暖通空调能耗大的特点,有效利用能源节能成为了我国空调行业建筑节能市场的一大机遇...
随着节能技术的日趋完善,空调的节能目标已由昔日的以牺牲舒适性标准或降低空气质量要求来实现节能,转变为在保证舒适性要求的前提下以提高能源利用率来实现节能。针对我国能源利用率低、暖通空调能耗大的特点,这种以有效利用能源为节能目标的观念转变无疑是我国空调行业建筑节能市场的一大机遇。
我国建筑总能耗占据着社会终端能耗的20.7%,建筑能耗对国家、社会造成了能源负担,也在一定程度上制约了我国经济的可持续发展。根据能源界的研究和实践,普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最直接、最有效的方式。
现代建筑中广泛采用了空调、给(排)水、照明、电梯等耗能设备。空调一直是建筑能耗中的大户,约占整个建筑能耗的35%以上。空调系统的能耗主要有两个方面:一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗,如压缩式制冷机耗电,吸收式制冷机耗蒸汽或燃气,锅炉耗煤、燃油、燃气或电等;另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水,风机和水泵所消耗的电能。所以,建筑空调系统的节能主要包括降低设备能耗及运行控制能耗两大方面。
减少冷热源的能耗成关键
冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定,建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素为冷热负荷,包括室外气象参数(如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等),室内空调设计标准,外墙门窗的传热特性,室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量等方面影响,
减少冷热源的能耗可以通过以下三种形式实现:
第一、降低冷热负荷
冷热负荷是空调系统最基础的数据,制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等产品规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷,不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等产品的规格,降低空调系统的初投资,而且这些设备规格减小后,所需的配电功率也会减少,有利于减少变配电设备初投资以及空调设备日常运行耗电量,降低运行费用。减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去,减少建筑物的冷热负荷就是要改善建筑的保温隔热性能。
第二、合理降低系统设计负荷
目前我国多数设计人员在设计空调系统时往往采用负荷指标进行估算,并且出于安全的考虑往往取值过大,造成了系统的冷热源、能量输配、设备末端换热设备的容量都大大超过了实际需求,形成大马拉小车的现象,既增加了投资也不节能。如表1所示,合理降低系统的设计负荷,可以有效地降低系统能耗。
第三、控制新风量与降低室内温湿度设计标准
在有些建筑的空调系统中,需要大量引入新风以满足室内空气品质的要求。根据其新风引入方式,还可以通过在过渡季节和冬季直接引入室外的温湿度相对较低的新风来带走房间内所产生的各项热湿负荷,无需使用集中制冷系统达到“免费”供冷的节能效果。
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一、民用建筑暖通空调系统节能设计要点分析
1.室内设计计算温度的取值
通常来说,进行暖通空调设计,首先就是进行建筑物室内温度的计算取值,要从实际情况出发,根据建筑物所在地区的自然环境、室内温度进行取值,室内温度取值如何直接影响着暖通空调系统的耗能大小,通过对夏季制冷环境下的室内温度调查得出,室内温度升高一摄氏度,能源消耗就会降低10%左右;而在冬季制热的条件下,温度每降低一摄氏度,耗能就会较少8%左右。所以说室内温度取值必须要做到科学、严禁、精确。这样是为了能够将我国的每一份资源都得到最大限度的使用。在我国的《公共建筑节能设计标准》中对一般民用建筑室内供暖温度取值以及制冷取值都进行了明确规定,具体为:夏季民用建筑供暖和制冷温度不能低于二十五摄氏度,而冬季制热的温度则不能够高于二十摄氏度。
2.冷热负荷计算
冷热负荷计算也是非常关键的一个环节,一般来说,暖通空调系统的设计上针对冷热管道的大小、源容量以及水泵配置等方面都应该进行科学地设计,而冷热符合计算为这些设计提供了不可缺少的可靠依据,这些计算数据的准确与否,直接关系到系统地耗能问题,因此针对这方面的计算,必须要做到可靠、准确,这样才能够达到耗能优化,同时也为后期维修减少成本。另外,在实际的设计过程中,设计人员应该借鉴大量成功的例子以及经验,将普遍规律进行分析,采用统计分析回归计算来实现设计指标的确定,它虽然在具体的设计中不具有精确性但是胜在具有代表性。
二、采暖与空调冷冻水系统设计
1采暖系统设计
采暖系统设计的合理与否关系着建筑暖通空调系统是否能实现节能运行的功能。管路系统结构简单,易于操作,相关设备耗材使用量少,前期建设成本低后期维护费用少;能够实现不同建筑空间温度独立调节控制;实现热量消耗分户分摊功能;以上三个原则是民用住宅和公共建筑科学合理设计暖通空调系统的原则。在具体的设计过程中应当依据不同的情况而定。
2空调冷冻水系统设计
依照相关国家标准,设置多台冷冻水系统节能设计时,以能够跟随负荷变化实现自动改变系统流量为目标,尽量降低系统运行中的能耗。当前我国常用的空调冷水系统有一次泵变流系统一次泵定流量系统,二次泵变流量系统,两管制及四管制系统等。
三、采暖与空调水系统的补水及定压设计
在实际工程设计中应当根据系统的整体规模和不同系统的实现形式按系统的用水容量来计算。封闭式采暖空调系统补水定压点应当设置在循环水泵入口处。
四、风系统设计
空调风系统的设计关系着空调系统能耗的大小和运行的成本,同时也关系着人体的舒适度。对于人员分布比较集中的地区可以进行相应的集中供暖,这样可以提高能源的利用率。而对于建筑面积大人员多的场合要进行集中的供暖控制时,应当采用全空气空调系统;通风系统设计中热量是一个主要问题,由于电气设备在运行的过程中,必然会大量的产生的热量,一旦这些热量无法得到及时排除,那么就会对设备的这样运行带来影响,从而导致故障的.发生,这样一来节能目标要求也随之降低。所以说做好通风系统设计,是及时排除热量的有效手段,设计的最终目的就是将热量全部排出,是整个系统得以有效运行的前提调教。集中空调通风系统的排风热回收应当符合相关规定要求。在排风热回路设备型号的选择上也需要严格依据国家规定进行。
五、冷热源设备选型
在整个暖通空调设计上,冷热源设备的选型是最为重要的部分。这部分应该严格的根据建筑功能、规模以及造价等进行。具体为:充分利用毗邻工业余热,将其作为冬季热源,采用溴化锂吸附式冷水机组进行工业热水降温,降低成本,将其引入到空调系统中使用,这样一来资源得到了二次利用;要根据当地的能源结构进行选择,科学利用当地的富余能源,比如:采用风能、地热能以及太阳能等可再生、清洁型的能源。
六、保温与保冷
管道是暖通空调系统与室内连接的必备品,因此管道的保温与保冷对于暖通空调的节能也很多的影响。保温与保冷工艺要求很高,充分地借助科学技术,采用科技含量较高的管道产品,是实现节能环保的一个有效手段。现阶段,比较常见的就是闭孔橡塑以及铝箔离心玻璃棉材料,这种材料制成的管道具有良好的保温保冷性能。另外,管道厚度也是一个重要的设计环节,根据实际需求选择最为合适的厚度,才能够实现良好的节能效果。
办公楼节能空调系统的构建分析论文
0引言
能源危机一直是当今世界各国所关注的话题,近几年人们越来越多的关注节能减排,根据调查,建筑能耗在整个社会所产生的能耗中占据了相当大的比重,例如,我国的建筑能耗即已经约占当年社会总能耗的23%[1],并且其增长速率有增无减。而在建筑能耗中,空调系统所产生的能耗占据了很大一部分,平均能够达到40%,有的甚至高达70%[2].在各种类型的建筑所产生的能耗中,办公建筑所占的比重很大[3].在绿色建筑成为开发商、研究者研究热门的今天,研究如何保证空调系统节能,优化空调系统组成,改变空调系统的设计理念具有相当重要的意义。
1舒适性空调参数设定
空气温度、湿度和气流速度是3个影响室内热舒适性的主要方面,三者相互作用、影响,每一个因素发生变化都会影响人员在室内的舒适感觉。,兰芳、万建武等人以广州某办公建筑为例,采用PMV - PPD指标[4]进行计算,并分析温度、相对湿度及空气流速对空调能耗的影响,发现随着设定温度的提高能耗下降并呈线性关系,温度平均每升高1 ℃,空调能耗减少5. 3%,能耗随着室内的相对湿度升高而减小,相对湿度每上升10%,空调能耗减少5. 8%,建筑能耗减少2. 1%.在夏季制冷条件下,室内温度每升高1 ℃能耗降低10%.冬季制热条件下,温度每降低1 ℃能耗可降低8%.[5],文杰通过依据PM V指标对空调的热湿参数进行了最优化调整和组合,在保持室内风速v = 0. 1 m /s,平均敷设温度tr = 26 ℃的情况下,PM V = 0时,随着相对湿度的增加,围护结构传热增加新风符合减少,房间总负荷减少。空气温度每变化1 ℃,房间负荷平均变化4. 3%,而相对湿度每变化10%,房间负荷约平均变化2. 1%[6].李莉分析影响居室环境热舒适的主要因素,基于PMV - PPD模型进行了计算分析,探讨了家居环境标准和空调参数的节能控制,得出结论,在居室内的空调参数的设定在保证热舒适的条件下,从节能的角度出发,应充分考虑居住建筑及居室人的状态特点,综合考虑各种因素对人体舒适的影响作出设定。其中夏季居室空调指标设定范围可取为: 温度26~ 29 ℃,空气相对湿度为40% ~70%,气流速度≤0. 3 m / s,适时调节参数为: 人静坐休息时,空调温度可设定为28. 5~29 ℃,从事家务劳动时,空调温度可设定为25. 5~27 ℃。[7]
综上所述,结合当下节能减排的总体思路,空调的参数设定应当充分考虑建筑物的用途,设定参数设定的大致范围,再根据人的行为进行一定程度的调节,若直接使用定参数控制,则势必会造成能源的浪费。
2冷热媒温度的确定
室内热舒适性受到室内空气温度、湿度和气流组织的影响,任何一个因素变化都会影响到室内热舒适性,研究发现,露点温度变化5. 8 ℃与干球温度变化0. 5 ℃具有相同的热舒适性[5].相对湿度从50%降低到35%时,采 用 低 温 送 风 可 将 房 间 的 干 球 温 度 从23. 9 ℃提 高 到24. 4 ℃,而 保 持 等 效 的 舒 适 性[8].Fanger的研究发现温度和湿度对空气的接受能力会产生极大的'影响,空气的接受能力随空气的焓值的上升呈线性下降[9 - 10].因此,研究者认为,减少新风供给、增大空气焓值或者降低冷媒的温度,一样可以产生令人满意的热舒适性,通过这种方法达到节能的目的[8].,于秋生对制冷循环进行了热力计算,分析了冷媒温度对制冷剂能耗及COP值之间的影响,结果表明供回水在整个系统能耗和投资影响中扮演着十分重要的角色,分析得出相同供回水温差下,供水温度越低制冷剂的能耗就越大,同时,COP就会越低,而且低温供水对冷源处是不利的,制冷剂供水温度每升高1 ℃压缩机的功率下降3. 3%,同时,冷水机主COP升高3. 6%.其次,供回水温差△t越大、回水温度越高,能耗损失和投资也就越大。[11]
因此,在保证室内热( 冷) 舒适性的条件下,为了达到节能的目的,应当慎重选择冷热媒的温度及供回水温度,以达到低能耗高收益的目的。
3冷源的改进
影响空调节能的关键因素之一是在系统设计时对设备进行合理的选型,所以合理配置中央空调系统中的冷热源对节能和合理利用能源来说起着至关重要的作用。中央空调系统常用的冷热源配置方式有水冷冷水机组加锅炉和热泵型机组[12].在实际生产中,我们应当根据不同房间的送风要求,使用不同温度的低温冷媒和空调系统给建筑物供冷。例如,当房间要求送风温度高于7 ℃时,可以采用直接膨胀式空调系统畸形低温送风,这种系统设备投资低,维护费用少; 而当送风温度低于7 ℃时,盘管内的低温水温度就需要1~4 ℃。通过对比,发现冰蓄冷技术可以满足这一要求,不仅如此,当冰蓄冷系统与低温送风相结合时,可以将整个空调系统在用电高峰时期的用电需求移至用电低谷时段,同时减少制冷机组水泵和冷却塔的容量,甚至可以省去冷却塔和部分机组设备,减少装机容量。有了冰蓄冷技术的融入,可以起到削峰填谷的作用,节省运行费用。根据研究,与冰蓄冷结合的低温送风系统较常规的空调系统年运行费用可降低18%~28%.
4空调系统的节能控制
我国幅员辽阔,很多地区夏季炎热,较多的住宅和办公楼采取中央空调集中供冷系统,并且保持空调机组长时间运行。这样保持统一功率或粗犷式的控制势必导致能源的流失,达不到节能降耗的目的。所以近几年,越来越多的写字楼和综合性建筑被设计为智能型建筑(Intelligent Building,IB)[13],人们希望通过智能化控制,分时分地段的进行供冷供热。这种新型的自动化控制方式日益成为研究者和建筑从业人员的关注焦点。
4. 1基于OPC系统的室内环境控制
OPC[14]技术以微软公司的COM /DCOM( 组件对象模型/分布式组件对象模型) 技术为基础,为控制软件定义了一套标准的对象、接口和属性。通过这些对象接口,应用软件之间能够无缝地集成在一起,实现应用程序之间数据交换的标准化,从而极大地提高自动化系统、现场设备和商业办公系统的互操作性。在控制空调系统方面,OPC系统可以用自控手段对室内的温度、湿度和CO2浓度做出调节。由于人对于湿度和CO2浓度并不敏感,所以OPC系统中CO2浓度和湿度的目标值由管理员设定。用户自行设定的是温度的目标参数。通过该系统,可以实现对建筑物内的空调系统的智能化控制,对室内温度参数的动态化处理,实时的控制空调系统( 其中最主要是对空调系统末端装置) 的运行状态,使得空调系统更加节能[15].不仅如此,OPC系统良好的人机交互功能可以使用订阅的方式来读取数据,得到温度、湿度等[16].
4. 2 EIB技术对于风机盘管的控制
EIB最大的特点是通过单一多芯电缆替代了传统分离的控制电缆和电力电缆,并确保各开关可以互传控制指令,因此总线电缆可以以线型、树型或星型铺设,方便扩容与改装。每条支线利用线路耦合器可以连接为一个区域,而每巧个区域利用总线祸合器可以连接成一个大的系统。根据标准,一条总线的最大长度为1[17]EIB系统非常适用于一二线城市中的办公用写字楼或新建的CBD,这些建筑采用时尚的建筑风格,较多地采用开敞式空间与隔断、房间相结合的方式,若不进行细致地管控,空调系统的能耗将大大加大。EIB系统对风机盘管控制的原理为: 对空调末端供冷( 热) 区域采用2种控制方式,即集中控制( 开敞办公区) 和集中加就地控制( 隔断、独立办公室、会议室等)。[18]吴琴霞等人的研究通过利用EIB系统实现空调风机盘管系统的最优化节能控制为整栋建筑的节能打下了一个好的硬件及软件基础,在实际的施工过程中,虽然前期投资将相对加大,但从长远来看,使用EIB系统则是最节能、环保和经济的选择。EIB系统的运用,有效地降低了能耗和运行费用,根据实际数据和测算,节能比例将达到31%左右,而且其前期投资回报期只有3年左右,具有很大的利用价值和市场潜能。
5结论
目前,空调系统基本上已经是建筑物中必备的设施,在建筑节能中,由于暖通空调系统的节能占据主要部分,我们应当对系统的每一个部分都进行思考和改进,冷热源、热媒、设定参数,尤其是末端装置的智能化控制。从设备的角度改进,提升系统的整体性能,而从末端装置的智能化控制,可以改变人们对于该系统的认识,毕竟空调系统由人设置,也是服务于人的,所以行业从业者和研究人员应当更加关注暖通空调系统的自动化方面的研究。
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中央空调系统节能论文
1、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动件(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)及连接各种装置的管道(如风管、水管及冷媒管)和阀件所组成。中央空调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元件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。而流体机械则是推动工作流体循环的动力泵,其耗电量W=QHhr/η。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η,减少其中任何一项,都可达到节能的目的。
2、中央空调系统节能的机会与措施
2.1选取合理的设计参数
2.1.1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。空调系统耗能大小除与当地室外气象参数、建筑物的外围护结构及室内发热散湿量有关外,室内设计温、湿度标准也是直接影响负荷大小的重要因素。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%[1],其节省的冷、热负荷是极为可观的。同样,在夏季如将室内空气湿度由60%提高到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[2]。
2.1.2新风量新风负荷占空调总负荷的20%~40%[2],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。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。
2.2设计合理的围护结构与照明
2.2.1外围结构增设外墙及屋顶的保温层对冬、夏两季节能有利;减少窗、墙面积比,对减少夏季冷负荷有较好的效果,对南方有利,但对北方建筑减少冬季能耗有可能不利;增加外遮阳对夏季冷负荷或供冷量减少十分有利,但在冬季,由于阳光辐射量减少,有可能导致冬季采暖能耗有较大的增加。对于这些冬夏季节互为矛盾的措施,设计中应特别予以研究和考虑;此外建筑物朝向也是设计时应考虑的问题。
2.2.2窗在建筑节能中,窗的节能是十分重要的,据统计,在全部建筑物散失的热量中,通过窗散失的热量占(25~70)%。在窗的设计中要满足的条件是:(1)室内足够的采光要求;(2)绝热性,即冬天使热量不散失到户外,夏天又不使太多的阳光辐射吸收到屋内;(3)建筑物的美观;(4)通风功能。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格高(20~50)%,但以节能计算,它的回收期只有2~4年[3]。
2.2.3照明在我国,照明用电量已占总用量的10%以上[4],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。采用空调组合灯具,不仅能够改善照明装置的工作条件,而且可以减少空调负荷。
2.3选择合适的空调方式
2.3.1变风量方式选取切合实际的空调方式是节能的必要途径。为了达到节能的目的,对于不同性质和用途的建筑物,必须采用不同的空调方式,同时还应讲究系统的小型化,使用灵活,便于管理,有利于节能。特别要注意建筑物朝向、位置的不同,其冷、热负荷变化差别很大,应采用不同的空调方式与系统,在诸多空调系统中,变风量系统最为节能。根据粗略测定,当风量是满负荷设计风量的50%时,运行电流约减少26.5%[2],因而全年的送风动力比定风量方式小得多,加上没有冷、热抵消,节能效果明显。
2.3.2热源热泵空调方式热回收式闭路水源热泵空调方式是室内机组、冷却塔和热水器等全套装置,通过一个水系统加以组合,用同一个系统按照不同房间的不同要求分别供冷或供热。这种以水为热源的热泵空调方式有三个优点:(1)能进行热回收,可根据需要开停机组,有利于节省能源;(2)可单独控制室温;(3)机组自带制冷机和利用热回收运行,不需集中机房和大型锅炉装置,可节省机房面积和节约投资。对于南方某些较暖地区的中等规模的写字楼和底层是商场、小餐厅等发热量较大的公共场所,而高层是写字楼、公寓等的建筑物非常适合。厦门汀州大厦采用这种有热回收装置的系统收到很好的节能效果[5]。
2.3.3喷口侧送风方式喷口侧送风是体育馆的比赛大厅最广泛采用的一种送风方式,其特点是射程长,由于送风射流在喷射过程中,将不断混入周围空气,使流量增加了3~5倍,送风温差可采用8~12℃,同时在气流流经观众席过程中,又与室内空气混合,使流量增加到送风量的5~6倍,并不断将室内余热从座位下的回风口带走,因此,无论从消除室内余热量还是保持应有的风速来看,喷口侧送的送风量比上送风可减少(25~30)%[5],因此是较节能的一种送风方式。
2.3.4下送上回方式下送上回方式是一种节能的气流组织形式,用于体育馆空调时,由于每个座椅只送新风,诱导室内空气与其充分混合,将室内余热量从建筑物上部排走,避免了灯光和屋顶等空调负荷带入观众区和比赛区,使空调负荷大为减小,空气处理设备亦相应减小,据国外资料介绍,夏季可节省冷负荷26%以上[5]。
2.3.5卫生间排气系统从竖井内引出一小管在卫生间顶部设置排风口,竖井按分区用管道连接起来,每分区用一台通风机进行分区排气。这种方式可节约设备投资和节约运行费用,而且运行噪声低,很有实用价值,且可节能。
2.4配置优质的节能设备
2.4.1主机为了安全起见,绝大部分的冷水主机容量要比实际尖峰热负载大20%以上,再加上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(60~70)%,使得全年平均的热负载只有冷水主机容量的(50~60)%,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%以下运转是不佳的。
由于生产制造技术的提高,近年来新上市的冷水主机的耗电率比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[6]。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,每台压缩机的功率小,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的起动顺序,使各台压缩机的磨损均衡,延长使用寿命。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。
2.4.2泵与风机及其变频调速变频调节技术是泵类和风机普遍采用的一项重要的节能措施。事实证明,泵类和风机变速运行节能量是显著的。
在二次泵的空调供冷、供暖水系统设计中,一般是通过压差信号对二次泵进行台数控制,以实现变流量调节。但根据实际空调工程来看,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kW.h,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[5]。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%[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。
2.4.3管件引流三通是利用近环路过大的余压能量来引射远环路介质而共同前进的一种特殊的管件,适用于一切单管或双管冷水空调系统、冷却水闭式循环系统和热水采暖系统,安装在回水管的合流三通处,可克服“老汇流三通”工作的缺陷(具有较大余压的近环路支管流束冲入三通后阻碍了远环路支管流束进入汇合管。工程设计上为了解决该问题,常常是扩大远路管径以减少阻力消耗,加大循环水泵的场程和流量以强制远环路介质汇扰)。
引流三通的作用不仅保证了闭路循环系统中各环路的水力平衡,更重要的是使系统阻力降低,减小了循环压头,从而节省了运行费用,一般可节省电量(15~30)%[5]。
2.5水系统据统计,空调水系统的输配用电,在冬季供暖期约占动力用电的(20~25)%;在夏季供冷期约占动力用电的(12~24)%。因此,降低空调水系统的输配用电是目前宾馆饭店节约用电的一个重要环节。调查测试一些高层宾馆、饭店空调水系统的资料数据表明,普遍存在着不合理的大流量小温差问题,循环水量有的是设计流量(或水泵额定流量)的1.5倍[5]。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(6~8)%,水泵的能耗很大,约占空调系统总能耗量的(15~20)%[5]。
为此,采用变流量系统,使输送能耗随流量的增减而增减,具有显著的节能效益。但须注意的是,设计变流量水系统时,必须注意到各末端装置的流量变化与负荷的改变并不成线性关系,所以应考虑系统的动态平衡和稳定的问题,才能达到节能的.最佳效果。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。
从一般的经验知道,冷却水入口温度每降低1℃可节电(1.5~2.0)%[6],冷却水入口温度应在符合冷水主机特性及外气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外气湿球温度而变。减少冷却水循环量,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。当水处理量大于300m3/h以上时,方形冷却塔可实现多风机控制[5]。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。
2.6采用自控制置对于空调系统中占(20~40)%的新风负荷的控制,对风机盘管、冷热水系统、制冷装置及输风系统等的自动控制,是当前设计人员与建设单位应该着重考虑的问题。据国外资料介绍,一个典型房间风机盘管装自控与不装自控相比,可节能38%,而增设自控系统的投资2年左右时间就可收回[2]。所以自控系统取得的经济效益十分显著,也是建筑物节能必不可少的重要环节。
2.7运行歌舞厅、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19~22时,营业前2~4h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%[7]。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由于室外空气温、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。
3、结论
中央空调系统节能的机会和措施是多方面的。如果能将节能思想贯穿于中央空调系统设计、选型与运行的始终,将会收到明显的节能效果,平均可节省60%左右的电力[6],从而带来巨大的社会和经济效益。当前我国经济发展迅速但能耗高,能源供应又相对不足,故更应坚持长期节能的战略方针,树立新的节能观念(对“节能”一词应理解为“合理用能”,不能片面理解为“少用能”),并加以普及。
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暖通空调系统节能问题的分析论文
摘要:随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善,我国建筑能耗的总量呈逐年上升趋势,而暖通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。本文通过分析暖通空调系统能耗的构成及主要特点,针对当前在节能方面面临的问题,提出解决途径与方法。
关键词:暖通空调;节能;设计;施工;管理
1暖通空调系统能耗的构成及主要特点
暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在:①系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。②维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求,如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。③暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗,有效利用能量。
2当前暖通空调系统在节能方面面临的问题
2.1暖通空调系统的设计及施工管理
暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响,然而,在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视,加之工程设计周期普遍较短,设计收费与设计产生的经济效益不挂钩,以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因,一些设计单位只求数量,忽视质量,使得设计施工完的.系统不仅投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了国家标准,甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。另外,目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐,很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业,甚至一部分人员根本未经过任何培训,对本专业理论知识似懂非懂,常凭经验,采用惯用方案或甲方指定的方案,由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决,最终导致系统出现无法挽回的不良后果,给系统的运行、管理留下隐患,在实际工作中,由此造成的经济损失也是相当严重的。
2.2暖通空调系统的节能设计方案
随着对节能和环保要求的不断提高,新的技术方案不断涌现,每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案,由于考虑问题的角度不同,各方面的评价结果也往往不相同,甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法,设计人员往往雾里看花,无所适从,如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案,是困扰暖通空凋没计人员的重要课题。另一方面,不科学的评价方法则会起到误导的作用,造成严重损失。
2.3暖通空调系统运行管理
除设计施工外,运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了,因此不注意对暖通空调操作人员的培训,很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识,不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作,显然系统达不到相应的节能效果。
3解决暖通空调系统节能的有效途径与方法
3.1精心设计暖通空调系统
使其在高效经济的状况下运行。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统,系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。
3.2改善建筑维护结构的保温性能,减少冷热损失
对于暖通空调系统而言,通过维护结构的空调负荷占有很大比例,而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。
3.3提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低空调系统能耗。
3.4采用新型节能舒适健康的空调方式
影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季,如果我们采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,增加辐射热(如低温地板辐射采暖),此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到12~14℃,而传统方式一般在18~20℃,显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。
3.5推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统
如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的,它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值,使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。
3.6开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的最大限度利用
目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。
3.7强化系统的运行管理并提高系统控制水平
对暖通空调专业的操作人员进行培训,提高管理人员的专业水平和业务技能,使其具备必须的暖通空调基本理论常识,实行空调操作人员操作证制度,对没有达到考核要求的,应重新培训,考核合格后才能上岗,同时提高管理人员的素质,增强其责任心,这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节,达到设计要求的节能效果。
4结语
节能对于我国现代化建设来说,具有更重大的意义。目前,全国各地电力十分紧张,但所需能量也在迅速增长。因此,在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能;空调系统方案要节约能源,充分回收能量,并尽可能利用天然能源,同时采取自控节能等措施。
通信机房空调优化节能方案探讨论文「精品」
[论文关键词]通信机房;节能;空调
[论文摘要]文章结合目前通信机房空调设备产品存在的问题及空调资源的合理优化和合理配置,对通信机房的空调系统节能潜力进行分析,涵盖空调产品的节能及资源优化设计等内容,从四个方面来阐述空调系统的节能手段,并提出各种手段的可执行方式和具体措施。
在我国目前经济高速发展的同时降低能源消耗是今后必须实现的目标,是经济可持续健康发展的重要保障。对通信行业而言,实现资源节约和环保的战略目标,其中的一个重要着眼点就是要大力推动以节能降耗为重点的设备更新和技术改造,加快淘汰高耗能、高耗水、高耗材的工艺、设备和产品。根据通信部门多年来的统计数据分析,通信行业的运营成本主要是电耗成本,而在电耗成本中,机房空调的电耗约占总电耗50%以上。可以说降低空调机组的运行费用,能有效降低电信行业的运营成本。
本文结合目前通信机房空调设备产品存在的问题及空调资源的合理优化和合理配置对通信机房的空调系统节能潜力进行分析,涵盖空调产品的节能及资源优化设计等内容,从四个方面来分别阐述空调系统的节能手段,并提出各种手段的可执行方式和具体措施。
一、机房空调气流组织的科学化
机房内空调系统气流组织的科学化是合理解决机房环境要求的必要条件,也是实现节能效应的有效途径。机房内的气流组织应包括机房大环境的气流组织和通信机柜内部的气流组织,所以机房空调气流组织的科学化解决方案应立足这两方面予以考虑。
(一)机房送风方式应优先考虑地板下送风
目前通信机房规划大多数采用上走线上送风方式,而专用空调上送风方式主要采用风帽直接吹送和风管送风两种常见方式,但这两种送风方式由于造成机房内空调送风断面过大,且系统调节性能较差,不能实现机房内系统总风量的高效、合理的分配。特别是一些发热量较大的数据、交换机房,由于机房内负荷较大且分布不均匀,易造成局部发热源集中区域的局部分配的送风量不足,热量不能及时散发而造成局部过热现象。且上送风方式由于在整个机房空间内冷、热气流混合交叉现象严重,制冷效率偏低。
为解决目前机房内存在的局部过热问题,并使机房内气流组织的合理高效从而实现较好的节能效果,建议通信机房在层高满足的条件下优先采用地板下送风方式。根据实际工程案例进行经济性分析,下送风方式比上送风方式普遍可节约20%左右的运行费用,节能效应显著。
地板下送风方案在工程应用中,要达到理想的效果,应注意以下环节:(I)地板下只准通风,严禁布放线缆(消防用线缆除外);(2)架空层下有效净空高度一般应控制在350~500mm范围内;(3)送风距离易小于15m。若送风距离超过15m,可以考虑两侧安装空调送风或地板下安装风管进行远距离输送;(4)地板架空层下的水泥楼面应铺设不燃烧材料制造的隔热保温层和保护层,防止楼层水泥面或下层天花板结露。
(二)机柜内气流组织合理化
机柜内部安装的设备产生的热量能否及时散发到周围的环境中,一方面要求机房大环境有良好的气流组织和适宜的环境参数(温度、湿度等),另外一方面要求通信机柜具备良好的散热工艺。
通信机柜的结构形式应充分考虑散热工艺的要求,否则会造成热量在机柜内部堆积而无法及时散发到周围的环境中去,从而影响通信设备的正常运行,严重时会造成通信设备故障率明显增加。目前一些通信机柜的结构形式在散热工艺上存在一些缺陷,可能存在的问题主要包括:(1)机柜前后门开孔率不足,有些在前柜门位置还设置有防尘网,造成冷气进入阻力过大;(2)有些机房通信机柜内部堆放的'设备过于密集,气流流道过于狭窄,内部气流循环不通畅;(3)柜内气流组织不合理,冷、热气流混合现象明显;(4)一些散热量大的通信设备机柜缺少风扇强制排风,仅靠机柜内部自然排风散热效果较差。
针对上述目前一些通信机柜内部存在的一系列问题,必须在机柜前期结构研发阶段对一些环节进行优化处理:应增加通信机柜的柜门开孔率,内部结构形式寻求更合理的流道设计,散热量大的机柜应考虑强制排风,进风量应可以根据柜内设备安装情况进行调节。
根据国内外一些工程的经验,对一些设备散热量较大且采用上送风的机房,可以考虑采用开放型货架式机柜。通信设备均搁置在完全敞开式的托架平台上,设备散发的热量可以迅速地释放到周围环境中,散热效果得到极大改善,当然这种开放式机柜也会对设备安装管理带来一些问题。
二、水冷替代风冷或采用双冷源机组
目前通信机房空调大多数采用风冷型专用空调机组,这种风冷型机组均为单元式机组,具有安装灵活、可靠安全的优点,但也存在性能系数较低、运行性能不稳定、受室外环境温度变化波动较大、室内外机组安装管线较短、室外机组占用大量建筑面积的缺点。
从节能角度考虑,由于水冷效率明显高于风冷,水冷机组性能系数高于风冷机组,在通信机房中推广水冷型专用空调机组具有一定程度的节电降耗价值,特别是在一些中、大型项目上不但节能效益显著,而且可以减少空调设备的投资。
在中、大型项目中无论采用冷冻水型或冷却水型机组,均能实现一定程度的节能降耗、减少投资的目的,且由于水冷型机组没有风冷型机组室外机占用大量安装位置的问题,提高了建筑利用率。但由于水冷型系统中安装的设备及阀门等部件较多,系统单点故障点较多,系统在安全可靠性要求上存在隐患。从提高系统的安全可靠性角度出发,在通信机房项目中推荐采用双冷源机组。
双冷源机组常见的主要是风冷+冷冻水型或风冷+冷却水型两种机组。在大多数季节中系统主要启用经济节能的水冷系统,而在不满足水冷型机组运行的季节或系统发生故障及检修维护时才启用风冷系统。采用双冷源机组虽然会增加项目的初投资费用,但系统安全可靠性较高,且运营成本可以大大降低。
三、直接利用室外自然冷源
在冬季及室外焓值低于室内焓值的过渡季节时,从室外引入新风作为冷源对机房环境温度进行降温处理,是降低机房空调设备运行能耗的一种有效措施。
根据各地气象条件特点,在这些季节可以直接利用室外丰富的自然冷源对机房环境降温,从而可以大大缩短专用空调机组的压缩机的全年运行时问。这样不但节约了大量的电能,同时也延长了空调机的使用寿命,减少了空调机组的维护工作量,降低了维护成本。
目前根据这一节能原理开发了不少机房节能空调产品,我们重点推荐两种在技术上较为成熟,并且在实际工程有过应用、产生了较好的经济效益的产品予以介绍。
(一)FCX系列节能空调
原理:把室外新风过滤后直接引入节能空调,在机组内新风同室内回风充分混合后送人湿膜加湿器加湿,然后由送风机将处理后的空气送入室内。引入室外新风会降低室内空气的含湿量,通过湿膜加湿器加湿后,提高室内空气的含湿量。同时,室内空气通过湿膜后温度会降低5℃左右。
特点:新风直接引入型节能空调机组没有传热损失,运行效率高。
全年运行时间长,在室外环境温度低于12℃时,可完全替代机房空调压缩机制冷,节能效果十分显著。同时机组配置的湿膜加湿器可以替代机房空调的加湿器,节约大量能源。
FCX系列分体节能空调
FCX-A机组:大风量新风混风型节能空调机组,室外新风过滤后直接进入节能空调,控制系统根据室内外温度由变频调速风机控制引入的新风量,保证送风温度在机房温度的露点温度以上,然后由送风机将处理后的空气送入室内。
FCX-B机组:大风量高余压湿膜加湿器,与FCX-A机组配合使用。引入室外新风会降低室内空气的含湿量,室内空气通过湿膜加湿器加湿后,提高室内空气的含湿量。同时,室内空气通过湿膜后温度会降低5℃左右。FCX-A机组也在机房内独立使用替代空调加湿器。
特点:新风直接引入型节能空调机组没有传热损失,运行效率高,全年运行时间长。
在室外环境温度低于12℃时,可完全替代机房空调压缩机制冷,节能效果十分显著。同时机组配置的湿膜加湿器可以替代机房空调的加湿器,节约大量能源。
(二)FCR系列机房节能空调
原理:采用板式显热换热器为核心部件,室内、外空气在换热芯体内进行能量交换。室外新风引入显热交换器,对室内空气进行冷却降温处理,然后排出室外;被冷却后的室内空气再送回室内,达到为机房降温的目的。
特点:室外空气引入换热芯体,与室内空气热交换后排除室外,可以保证机房的洁净度和湿度不受影响。板式显热换热器的材质为耐腐蚀亲水铝箔,采用特殊工艺加工而成。换热通道面积大风阻小,具有换热效率高、使用寿命长和维护简单的优点。
四、确定合理的机房环境温度
目前机房内的环境参数根据相关的规范及标准要求,温度一般控制在24℃±2℃,湿度50%±5%左右,而一般通信设备电子元器件正常的工作温度范围较大,上限一般在35℃~40℃左右。当然设计规范中要求的环境温度值相对偏低,是考虑到由于气流组织不合理、冷热气流混合交叉、局部风量分配不足等因素造成机房环境温度与通信机柜内部的温度有一定程度的温度梯度差值。这种情况就造成了为了保证机柜内部的通信设备散热效果良好,必须保证机房过道环境温度较低,空调设备保持在送风出口和回风温度较低的工况下运行,从而使空调设备制冷系数降低,能耗损失较大。
减少这部分能耗损失,必须减少机房环境和机柜内部之间的温度梯度差。而要实现这一目的,必须改善机房大环境和通信机柜内部的气体流组织,特别是通信机柜的结构形式要具备良好的散热工艺。若机房气流组织更为科学合理、通信机柜散热工艺有较大改善,特别是采用开放型货架式机柜,可以大大减少机柜内、外的温度梯度差值。在这种情况下,可以适当提高机房环境温度的要求,从而可以提高空调送、回风温度,通过调整空调设备运行工况的方式提高制冷系数,降低空调设备运行能耗。
机房空调节能分析的论文
摘要:能源是当今世界性的迫切问题,解决能源的方针是开发和节约能源,对于我们电信部门来说,主要任务是节约能源,因此提高空调的制冷效果,具有重要的意义。
关键词:机房空调
节能空调制冷系统简述
空调制冷系统由压缩机,冷凝器,膨胀阀和蒸发器组成,其工作过程如下:制冷剂在压力温度下沸腾,低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气,并将它压缩到冷凝压力,然后送往冷凝器,在压力下等压冷却和冷凝成液体,制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常机房空调采用的空气),与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度,冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。
在整个循环过程中,压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中的低压力,冷凝器中的高压力的作用,是整个系统的心脏;节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量;蒸发器是输出冷量的设备,制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量,从而达到制取冷量的目的;冷凝器是输出热量的设备,从蒸发器中吸取的热量连压缩机消耗的功转化的热量在冷凝器中被冷却介质带走。
空调的节能在我们电信生产中,空调的节能管理工作较为薄弱,能源浪费现象较为严重,所以加强空调的维护管理和技术改造,可以达到节能的目的。
从空调的压焓图来看,只有运行在在最佳的工况和条件,才能发挥空调的最大制冷量,达到空调节能的目的。空调的节能,我们维护部门应该从运行成本、维护保养方面的角度进行考虑。
由于空调四大件中,压缩机效率已经由投资成本决定,因此影响空调制冷效果的具体因素如下:
一、制冷系统的蒸发温度
蒸发器内制冷剂的蒸发温度,应该比空气温度低,这样机房的热量才会传给制冷剂,制冷剂吸收热量后蒸发成气体,由压缩机吸走,使得蒸发器的压力不会因受热蒸发的气体过多而压力升高,从而使蒸发温度也升高,以致影响制冷效果,而这个的温差,是结合空调的投资成本(要降低温差,必须加大空调循环风量,增大空调的蒸发器,导致空调成本的增加),及制冷工作时能耗费用而综合决定的。在我们机房空调中,蒸发器采用的是直接蒸发式,这个温差为12~14℃(见空调与制冷技术手册P746),而实际上,由于种种不良因素的影响,不能很好的保证这个温差,有时在20℃以上(蒸发器上结冰),这样我们的能耗就增加了。通过计算,在冷凝温度不变情况下,蒸发温度越低,压缩机制冷效果降低,排气温度升高。制冷系统中蒸发器的制冷剂,蒸发温度降低1度,要产生同样的冷量,耗电约增加4%左右。
影响蒸发温度的因素有以下几点:
1.蒸发器管路结油:正常情况下由于润滑油和氟利昂互溶,在换热器表面不会形成油膜,可以不考虑油膜热阻,但在追加润滑油情况下,必须选用和原来标号相同的润滑油,防止油膜的产生。
2.空气过滤网堵塞:必须定期更换过滤网,保证空调所需的循环风量。
3.干燥过滤器堵塞:为保证制冷剤的正常循环,制冷系统必须保持清洁、干燥,如果系统有杂质,就会造成干燥过滤器堵塞,系统供液困难,影响制冷效果。
4.制冷剂太少,追加氟利昂。
二、胀阀开启度
必须定期测量膨胀阀过热度,调整膨胀阀开启度。步骤如下:停机。将数字温度表的探头插入到蒸发器回气口处的保温层内,准备读出蒸发器回气的温度T1.将压力表与压缩机低压阀的三通相连(HIROSS40UA等没有低压阀的空调,则将压力表与蒸发器上的接头相连),准备读出蒸发器出口压力所对应的温度T2.开机,让压缩机运行15分钟以上,进入正常运行状态,使系统压力和温度达到一恒定值。现场测得高压压力为18Kg/cm2,高压开关始终处于闭合运行状态,故对系统影响不大,不用作特别处理。
读出蒸发器出口温度T1与蒸发器出口压力所对应的'温度T2,过热度为两读数之差。注意,必须同时读出这两个读数,因为膨胀阀是一个机械结构,它的动作会同时引起T1和T2的改变。
膨胀阀过热度应在5-8℃之间,如果不是,则进行调整。
具体调整步骤:
1)拆下膨胀阀的防护盖;
2)转动调整螺杆2-4圈;(专业空调的膨胀阀一般采用压杆式和散型齿轮式,散型齿轮式是用一个小齿轮带动一个大齿轮,调节的圈数比较多,一般可以调2~4圈;压杆式可调圈数比较少,每次调1/4圈;空调的膨胀阀采用散型齿轮式)
3)等10分钟后,从新测量过热度,是否在正常范围,不是的话,重复上述操作。调节过程必须小心仔细。(如果膨胀阀油堵严重,应用无水乙醇进行清洗,再从重新装上;失去调节功能的膨胀阀应更换;更换时,注意安装位置和做好保温)
三、制冷系统的冷凝压力
1.空调冷凝器脏机房空调一般采用风冷式冷凝器,它由多组盘管组成,在盘管外加肋片,以增加空气侧的传热面积,同时,采用风机加速空气的流动,以增加空气侧的传热效果。因片距较小,加上机房空调连续长时间使用,飞虫杂物及尘埃粘在冷凝器翅片上,致使空气不能大流量通过冷凝器,热阻增大,影响传热效果,导致冷凝效果下降,高压侧压力升高,制冷效果降低的同时,消耗了更多的电力,冷凝压力每升高1kg/cm2,耗电量增加6~8%。
对策:结合空调使用环境,根据结灰情况,定期对空调外机进行冲洗,具体方法是用水枪或压缩空气,由内向外冲洗空调冷凝器,清除附在冷凝器上的杂物和灰尘,现在杭州电信分公司每年两次对机房空调外机进行冲洗,保证良好的散热效果的同时,节约了大量的能源。
2.冷凝器配置不当有些厂家为了节约成本,追求利润最大化,故意配置偏小的冷凝器,使空调制冷效果降低,这种情况尽量在空调设计时进行避免,但有时也会发生,夏天造成空调频繁高压告警,频繁冲洗空调外机也无济于事,严重加重了维护人员的工作量,必须更换冷凝器。如杭州转塘、新风机房,由于冷凝器配置偏小,夏季三天两头高压故障,维护人员疲于奔命,浪费了大量的人力物力,现在杭州电信分公司对配置不合理的冷凝器已进行了更换,很好的解决了这个问题。
3.系统内部有空气如果空调抽真空不够,加液时不小心,就会混进空气。空气在制冷系统中是有害的,它会影响制冷剤的蒸汽的冷凝放热,使冷凝器的工作压力升高,如当时的冷凝温度为35度,对应的冷凝压力为12.5kg/cm2表压,可实际压力表的压力可能是14kg/cm2,这多出来的1.5kg/cm2的空气占据在冷凝器中(道尔顿定律),由于排气压力增高,排气温度也升高,制冷量减少,耗电量增加,所以必须清除高压系统中的空气。
对策:进行放空气操作。在停机情况下,从排气口或冷凝器丝堵处放气进行放气操作。
4.制冷剂冲注过多,冷凝压力也会升高。由于多余的制冷剂会占据冷凝器的面积,造成冷凝面积减少,使冷凝效果变差。
结论:
通过上述手段,可以保证空调工作在最佳状况,不仅降低了空调的故障率,而且单台空调在夏季可以节约10~20%的能量,因此,加强空调维护,对空调的制冷效果、空调寿命、尤其是节约能源具有重要的意义。
空调水系统中的冷却塔节能性研究论文
摘 要:通过分析不同因素对冷却塔冷却能力的影响,从运行过程中节约风机、水泵等能耗的观点出发,总结了利用冷却塔节能的各种实施方法。室外空气湿球温度,入口水温,及冷却水量的变化都将引起冷却塔冷却能力的变化。为了用户的最大限度节能,冷却塔的生产厂家在设计与制造过程中应多考虑冷却塔的自控功能,并且提供冷却塔在冬夏两种工况的热工参数。
关键词:冷却塔;温度调节器;节能;冷却塔供冷
冷却塔被广泛地应用于制冷空调系统及工业设备的冷却水系统。对于空调用户而言,冷却塔的功耗在整个空调系统的能耗中也占有一定的比例,而且由于其使用频率高,累计能耗是十分可观的。从节能的角度讲,我们应当对空调系统中冷却塔的耗能给予同样的重视,系统节能应整体考虑。为了适应越来越高的节能要求,我们应该分析影响冷却塔冷却能力的因素,从运行过程中节约风机、水泵等能耗的观点出发,找出冷却塔节能的各种实施方法,在能源日趋紧张的今天,是一项十分有意义的工作。
当前,国内外冷却塔的节能研究(以机械通风湿式塔为主)主要集中在以下几个方面:
(1)改进冷却塔体的结构,优化冷却塔内部构件的布置,使气、水分布均化,减少阻力,提高效率;
(2)改进冷却塔运行方式,减少能耗;
(3)高温水在进入冷却塔之前,先进行一定的“预处理”,使水进入冷却塔后能增大与空气的接触面积和接触时间,以达到节水和节能的目的。
1.冷却塔性能
在制冷空调系统中,冷却塔起着非常重要的作用。从热力学方面考虑有3种基本形式的冷却塔:湿式(蒸发式)、干式、湿干混合式。目前应用较广泛的是湿式(蒸发式)冷却塔。冷却水通过冷却塔与外界空气同时进行着热量和质量的交换,热量分为显热和潜热两部分。冷却水通过冷却塔与外界空气同时进行着热量和质量的交换,热量分为显热和潜热两部分。假若换热量全部为水的潜热,则冷却水降低6℃,蒸发的水量不及供水量的1/100。冷却塔的性能与温度范围和接近度有关。温度范围是指冷却塔出水与进水的温度差。冷却塔的选择与以下几个因素有关:需冷却的热负荷,冷却的温度范围,接近度,湿球温度。
2.冷却塔的冷却能力
冷却塔的冷却作用是通过水与空气进行直接或间接的热、质交换来实现的。为了达到节能的目的,首先我们应该清楚影响冷却塔冷却能力的各个因素,以便在运行过程中采取适当的措施,使冷却负荷与冷却能力相匹配,尽可能地节省能耗。对结构已经确定的冷却塔而言,影响冷却塔的冷却能力的主要因素有:室外空气(湿球)温度、冷却水入口温度、冷却水量及诱导风量等。
(1)室外空气(湿球)温度
冷却塔出口水温度的理论极限值为室外空气的湿球温度。因此,当水量一定,入口水温一定时,室外空气的湿球温度越低,与入口水温之差越大,冷却塔冷却能力就越强。但是我们必须注意的是冷却水温度太低的话,制冷机组的冷凝压力会大幅度降低。因为对于制冷机冷凝器冷凝压力有一个低限,冷凝温度也有一个低温限制,所以冷凝温度过低,将导致制冷机组运行容易出现故障。
(2)入水口温差
当冷却水量一定,室外空气湿球温度一定时,随着冷却塔入口水温的增加,入口水温及出口水温与空气湿球温度之差都将增加,促进了冷却,因此冷却能力会增加。但是对于某一结构形式已确定的冷却塔而言,由于冷却能力的限制,可能使出水口水温有较大的升高,这样可能导致制冷机组的冷凝压力过高,使机组制冷量不足。
(3)冷却水量
当冷却水入口水温、空气湿球温度一定时,冷却水量增加,冷却塔的总容积传热系数也会增加,虽然冷却水温降有所减少,但总的效果还会使制冷能力增加。但也要注意的是,由于水量的增加,将使配管内的腐蚀、管内压力损失增加。因此必须在检验循环水泵,制冷机组及冷却塔等设备的使用条件后才能确定。
3.冷却塔的运行与节能途径
由上所述,室外空气湿球温度,入口水温,及冷却水量的变化都将引起冷却塔冷却能力的变化。因此,如果在运行过程中,当室外空气(湿球)温度变化或冷却负荷发生改变时,充分利用上述特性,采用适当的.措施必然能做到使冷却塔的冷却能力与冷却负荷相匹配,从而节省运行能耗。
(1)通过温度调节器控制风机的启、停
当冬季室外空气(湿球)温度降低时,冷却塔的冷却能力增加,出口水温降低,由温度调节器感知水温,停止风机运转,达到防止水温过低及节能的目的。
(2)通过调速装置改变风机用电机的转速
由于室外空气湿球温度的变化是随机性的,采用调速装置可以改变风机用电机的转速,可以使电机实现无级调速,从而获得更好的节能效果,同时也可以减少风机的启、停次数,延长风机的使用寿命。根据生产的需要预先设定供水温度,由气候气象环境对水温的影响、系统换热条件的改变对水温的影响,用温感探头的实测值反应出来,最终通过调控降温设备的能耗来稳定供水温度,实现自控节能。
(3)风机台数控制
当空调系统有几台冷却塔或每台冷却塔有几台风机时,风量的调节可以通过风机台数控制来实现,根据需要来确定风机开启的台数,因此这种调节手段更强,调节范围更大,且水温比较稳定,尤适合在制冷负荷变化不大而室外空气参数变化大的情况下使用,工业用冷却塔上最为实用。表3-1 为维持冷却塔出水温度32℃不变,室外空气湿球温度变化与风机开启台数变化对应表。风机的开与停,可以采用手动,也可通过温感来实现自动控制。根据测量供水温度的变化,自动调节风机的开、停机数量达到控温节能的目的,从而节省冷却塔风机能耗。
表 3-1
(4)封闭式冷却塔洒水泵的运行控制
当室外空气(湿球)温度降低或者冷却负荷减少时,可通过设置在冷却塔内的温控器关闭洒水泵,节约洒水泵的能耗。当洒水泵停止运行时,冷却水仅仅靠与空气的显热交换来冷却。
(5)冷却塔进水控制
以往的研究基本上局限于冷却塔本身,而对冷却塔的处理对象——待冷却高温水却涉及很少,如果让高温水在进入冷却塔之前,先进行一定的“预处理”,改变气、水之间的传热、传质性能,同样也能达到节水和节能的目的。同济大学[5]做法:以现有的冷却塔为基础,在进水管装上溶气设备(溶气罐或射流溶气器),利用一定的压力将空气溶于进水中,然后再进行冷却。改进后的冷却塔的容积散质系数比原来提高15%—20%,冷却效率大大提高。
(6)冷却塔直接供冷系统。
在前面已经讲到,在空调的水系统中,通常情况下,被冷却塔冷却的水流经制冷机组的冷凝器,形成冷却塔——冷凝器的冷却水循环环路,系统的另一循环环路为蒸发器——用户的冷冻水环路。如果当室外空气湿球温度下降到某一值时,制冷机组可以停止运行,由冷却塔冷却的冷却水可直接送入用户空调末端,形成冷却塔——用户的循环环路,即冷却塔直接供冷的模式。这样,设计通过两个途径节省能耗:1)停止制冷机组可以节省大部分能耗,2)系统的循环水泵由冷却水泵与冷冻水泵同时运行变成只有冷却水泵运行。
对空调用户而言,所消耗电量为制冷机组、冷却塔、水泵等系统各部分耗电量的总和。因此,节约各部分的耗电量对于用户同等重要,这样才有可能保证系统总体上节能。在空调系统中利用冷却塔节能,可以从改变其自身的运行工况着手,也可以从冷却塔系统的角度,充分利用冷却塔的冷却能力。为了用户的最大限度节能,冷却塔的生产厂家在设计与制造过程中应多考虑冷却塔的自控功能,并且提供冷却塔在冬夏两种工况的热工参数。
4.结论
我国是个淡水严重短缺的国家,而经济确以惊人的速度增长,人民生活水平的提高,使得空调的普及率迅速升高,因此对空调水系统的冷却塔节水节能提出了更高的要求,虽然冷却塔的运行节能往往被忽视,但笔者相信,随着控制技术的不断提高和制造成本的不断下降,冷却塔的节能技术将会被用户更多地接受和采用。冷却塔的节能有多条途径,而且随着研究工作的不断深入,还会有各种新的方法不断出现。各种方法、途径之间不是孤立的,而是相互联系、相互制约的关系。在实际操作中,既可以从某一角度对冷却塔进行节能改造,也可以从多方面综合评价,最终目的都是为了使冷却塔效率达到最优,节能节水率达到最高,以缓解当前紧张的水资源和能源问题。
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空调节电节能标语
1、爱,就在这里提升。
2、轻松由我,冷热有度。
3、谈笑风生,云散风流!
4、科技生活,让风随你动!
5、你当老鼠它当猫,红外线空调把你找。
6、感知室间冷暖情。
7、感知你我,感受呵护。
8、人性科技,让风随你动!
9、家有“红”空调,孝老又爱小。
10、风行天下,福满千万家。
11、你想到了,我做到了。
12、冷暖随心,健康省电。
13、智能空调,呵护您左右。
14、幸福家庭,来自完美配合!
15、冷暖寒暑,有它做主。
16、空气冷暖,因人而调。
17、智能的芯,知您的心。
18、智能,节能,才够健康。
19、冷热自控,风随我动。
20、新世纪,新技术,新享受。
21、新生活,心空调——新的生活方式,更有心、更懂得关爱的空调!
22、空调有心,随你而动。
23、给你最舒适的`温度!
24、与您心相印,才是好空调。
25、开创智能空调新革命。
26、随遇而安,谈笑风生。
27、好空调,随人而动。
28、时时感应,处处贴心。
29、自动调适,省电省心好选择。
30、一部真正懂得体贴的空调。
31、人性魅力,舍我其谁!
32、伴随你左右的新空调。
33、创造你所期望的空间。
34、室内分三域,节能又有趣!
35、调出好心情,调出新自我!
36、贴身的温度专家!
37、爱你动爱你动,爱必随你而动。
38、快乐生活,不一样的体验。
39、专属于您的贴心宝贝。
40、节能,舒心,新时尚。
41、好空调,懂你的心!
42、感(应、机)动科技,来自空调的体贴!
43、我的冷暖只因你的存在。
44、冷暖倍注,风随意动。
45、冷热全自动,舍我其谁?
46、每个人皆可满足。
47、智能节能,样样能。
48、红外感应空调,风随你动!
49、芯随我动,别具风度。
50、温度,因您而动!
51、因人而易,感人备至。
52、冷暖知人心,节能又省心。
53、一切尽在掌握。
54、随心所欲,动静随人。
55、有我,让您更懂家。
56、冷暖人生,心随我动,风随我动!
57、凉爽来袭,温暖逃不掉。
58、心有灵犀,智能空调。
59、知冷知热传心意,智能空调呵护您!
60、致力创新,风动随心。
61、行影不离,呵护永相随。
62、温度从此因人而控!
63、智能送风,贴心温控专家。
64、冷暖自知,风随我动!
65、会因人定温,更贴心省电。
66、人性感应,调温自如!不知可否?
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