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随着我国科技水平和经济增长速度的飞速发展,我国现在拥有自主知识的先进技术数量已经相当可观,我国的市场结构和制造业发展方向也发生了巨大的变化,尤其是制造业正逐渐向技术含量较高的高端制造方向发展。如医药生产、集成电路将、航天设备生产等高端制造业都需要洁净度较高的厂房,对我国洁净厂房的发展有一个推动和促进的作用。洁净厂房最基本和最重要的要求就是洁净度,洁净度直接影响着高端产品的生产质量,而空调系统是洁净厂房保持洁净度的基础和必备设施,洁净厂房空调系统的设计和特点也引来了国内许多企业的注意。
1、国内外洁净厂房空调系统的研究现状及分析
1.1、洁净厂房空调系统国外研究现状
洁净技术在国外发展的较早,在二十世纪初英、美和日本等国家就已经在部分加工生产行业开始使用洁净技术,在二十世纪中期洁净技术已经得到了大规模的应用和发展,尤其是在高端工业和科学研发等方向。在这个过程中洁净技术得到了快速的发展,技术水平也逐渐趋于成熟,慢慢的被应用到了各个生产和制造行业上。在生产加工环境中第一次提出洁净度这一概念是在第一次世界大战后的美国航空仪表的加工生产中,之后英国等国家也将这一技术引入应用到航空配件的生产加工中,同时日本首先将该技术应用在半导体的生产加工上。而世界上第一个洁净厂房的前身是二十世纪初期美国建立的一个洁净室。洁净厂房的飞速发展是由于高效粒子空气过滤器的研发,前苏联首颗人造卫星的成功发射也推动了美国在洁净厂房建设标准制定方面的发展。上世纪80年代美国和日本研发出来新型超高效过滤器,过滤效果可以达到99.99%使得洁净厂房的建设和发展进入了飞速发展的新时期。
1.2、洁净厂房空调系统国内研究现状
我国的洁净技术和洁净厂房建设起步较晚,在二十世纪中期洁净技术在电子行业的生产加工上才得到应用,同时和洁净厂房建设有关的空调系统、高效过滤器等设备也逐渐得到了关注和重视,生产的产品可以满足国内一些对洁净度有要求的商品的需要,但是和世界上较为先进的技术水平和国际标准间仍存在着部分距离。随着我国科学技术水平的不断提升,我国在洁净技术和洁净厂房的建设上也取得了较大的成功。我国在上个世纪90年代成为了世界上主要的微电子加工商,大规模的集成电路和液晶显示器的加工生产都需要较高的洁净度,这在一定程度上促进了我国洁净技术和洁净厂房空调系统的发展,也使得洁净厂房空调系统的研发进入了一个新的高峰。
2、洁净厂房空调系统特点
洁净厂房需要的空调系统和普通的空调系统有所区别,差别最大的一点就是洁净厂房的空调系统对洁净度的要求更高。随着科技的发展,如半导体集成电路等高端产品的发展使得对洁净厂房空调系统的要求越来越高,极小的灰尘和尘埃也有可能会导致电子芯片短路。同时,洁净厂房不仅仅对洁净度有相关标准要求,厂房温度、湿度、噪声控制等也是其管理的一部分。并且由于洁净厂房生产产品的特性,洁净厂房必须24小时保持洁净,所以洁净厂房的空调系统也需要全天运行。
2.1、送风量大
控制洁净度是洁净厂房空调系统最重要的功能,而如何控制厂房内的洁净程度主要依靠的是空调系统的送风量,越大的送风量洁净度也就越高,同时对能源的消耗也越大。普通建筑的空调系统的换气大概在1小时6次左右,但为了保障洁净厂房的洁净程度,换气次数要有较大幅度的增长,导致产生的循环风量也较大。6级的洁净厂房的换气次数可以达到1小时60次左右。
2.2、新风负荷大
一些高端电子产品在生产的同时也会产生一些有害气体,这种情况下就需要利用排风来进行消除和排放,同时也加大了洁净厂房内的新风量。洁净厂房必不可少的3个制冷负荷分别为新风、风机温度和设备的散热,其中新风占的`比例最大,最高可以达到70%左右。而洁净厂房需要的新风量平均也在每平方米1小时45到60立方米左右。
2.3、风机全压高
洁净厂房对洁净度的高要求也导致了洁净厂房的空调系统需要较多的过滤器,而通常过滤器的阻力都较高,高效过滤器的阻力初期就可以达到200Pa以上,终期可以升至400Pa左右。洁净度要求更高的厂房需要安装的超高效过滤器的阻力更大,因此新风机组的风力压力通常都会在2500Pa,这些因素都使得风机拥有较高的静态压力,导致风机的能源消耗加大。
2.4、节能潜力大
由于洁净厂房需要较多的送风设备和风力过滤器,因此洁净厂房运行的同时往往伴随着巨大的能源消耗。洁净厂房的空调系统对能源的需求是普通厂房的10倍以上,所以洁净厂房空调系统的运行具有较大的节能潜力,可以通过合理布置厂房内空调系统的管道线路、组织气流的流通方式、对洁净厂房进行节能改造等方式来达到节能目的。
2.5、控制系统复杂
洁净厂房的面积较大,导致空调系统的覆盖范围也较广,空调系统不仅仅要负责排风等问题,还要考虑到厂房内湿度、温度等因素的控制,同时工厂内部大量的人员流动和机械设备的运行也给空调系统的运行带来很大的干扰,这些都导致洁净厂房空调系统拥有十分复杂的控制系统。
3、空调系统的硬件和软件设计
3.1、系统的结构设计
洁净厂房空调系统结构的设计要根据工厂现场的实际情况进行设计和安排,在结构设计的同时要考虑到空调系统的運行可靠性和经济性,是采用分散控制还是集中控制的方法,或将二者进行结合。
3.2、系统硬件配置
为了对洁净厂房内的环境条件进行更好的控制,就需要建设一个功能全面强大的控制系统,而控制系统的构成硬件主要包括电源模块、控制器、通讯模块和通信线路等。底板主要是为了实现不同模块间的数据传输和信号转换。电源模块通常安装在底板为其他模块提供一定电压的电源,同时电源模块还具有短路保护和电池后备作用,在电力中断的条件下该功能可以提供能够继续提供电力给控制器。
3.3、系统软件配置
对空调系统的硬件系统进行安装完成后,要进行与硬件设备相符的软件设施的安装和调配。软件设备的安装主要包括以下几个步骤,首先是建立一个项目的结构框架然后组态一个站,随后进行组态硬件的设计和组态网络以及通讯的连接,同时对符号进行定义并创建相应程序同时生成评估参考数据和组态报文。最后组态操作员对电量进行监控、下载可编程控制的程序、对程序进行测试,同时对操作过程进行监控和硬件的诊断以完成设备文档的制作。
3.4、控制系统的设计与实施
在洁净厂房空调系统设计时可以根据不同洁净度的要求设置效果不同的过滤器,或多种过滤器结合使用以实现洁净度的即时调控。新风机输送的新风可以与回风进行混合后输入到初级过滤器中,再通过表冷段、加热区、加湿区后进入中级和高级过滤器中来控制厂房内的温度及湿度。
4、结语
我国近年来出现了越来越多的洁净厂房,洁净厂房的空调系统的特点和其节能性也已经成为了研究的热点和市场的焦点。因此,加大对洁净厂房空调系统的研究和设计成为了洁净厂房发展的主要方向。
参考文献
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[2]、成森.洁净空调系统与节能[J].科技风,(09):12-16.
1工程概况
该工程是集客房、餐饮、宴会、会议办公为一体的多层公共建筑,地下一层、地上五层,建筑体总高度22.46米,总建筑面积13735平方米。本建筑各层平面主要功能为:地下1层为厨房、库房及设备用房等,首层为餐饮、会议功能,二层~四层为客房层,五层为设备层。该工程的酒店级别定为五星级标准。
2.1冷热源设计
该工程空调计算冷负荷为1058kW,计算热负荷为423kW。由于该项目的功能特性决定了其空调设备同时开启的情况极少,故在冷热源装机容量的选择上取同时使用系数为较小值,制冷时的同时使用系数约为0.8,制热时约为0.6。由此,该工程选用了2台60冷吨(211kW)的螺杆式水冷冷水机组(其中有1台为热回收型机组)、1台120冷吨(422kW)热回收型螺杆式水冷冷水机组作为冷源,集中放置于地下一层空调主机房。热源选用2台额定制热量为130kW模块式风冷热泵机组作为热源,同时该风冷热泵机组可兼作过渡季节或夜间的极低负荷以及高峰负荷时的冷源。冷源系统的冷却塔及风冷模块式热泵机组放置于二层露天平台处,水泵则统一置于地下一层主机房内,方便集中统一管理。如图1所示为空调冷热源系统流程图。
2.2空调水系统设计
结合本工程业主方的要求及整体管理水平,该空调水系统以方便有效的管理为原则,以合理的节能运行为目的进行设计。空调水系统采用分区两管制,按照建筑功能,分为客房区域、餐饮区域及办公会议区域。各区供冷/供热转换在主机房内分集水缸的各环路总管上设手动蝶阀实现手动切换。空调冷却水、冷冻水、供暖热水系统均为水泵与主机一对一的一次泵定流量系统。冷冻水/冷却水/供暖水系统均采用二管制异程式系统。冷冻水供回水温度为7℃/12℃;冷却水供回水温度为32℃/37℃;供热系统供回水温度为45℃/40℃。
2.3热回收系统设计
为了降低能耗,酒店建筑一般需要设计空调热回收系统,利用回收其冷水机组的冷凝热来获得免费的生活热水,而广东地区明确规定采用集中空调系统的大面积酒店建筑应当配套设计和建设空调废热回收利用装置[1]。本工程空调热回收系统分别由1台制冷量为60RT(211kW)的热回收型螺杆式冷水机组和1台制冷量为120RT(422kW)的热回收型螺杆式冷水机组、2台热回收循环水泵以及2个梯级蓄热水罐组成。空调热回收热水系统主要为该工程的客房区及厨房区提供生活热水,同时综合考虑了热水管网的回水加热循环。空调热回收系统的设计热水供/回水温度为60℃/35℃。如图2、图3所示分别为冷凝热回收系统流程图(空调主机侧)及冷凝热回收系统流程图(水专业侧)。
3系统节能性分析
3.1冷源系统节能分析该空调系统的冷源具有大小主机搭配、并且与风冷热泵机组互为备用,基本可以满足该项目的各种不同运行工况,同时有效避免了冷源容量配置过大,可降低初投资成本,其运行也比较节能。
3.2空调水系统节能分析空调水系统根据项目特点设计为分区两管制系统,实现客房区及餐厅区不同时段冷热负荷需求,在满足实际需求的同时运行更加节能。冷冻水泵、冷却水泵及热水泵与主机采用一对一的连接方式,以达到合理的流量分配及稳定的运行效果,同时采用定流量系统运行,减少了系统控制的复杂性,运行更加可靠,但是系统节能性相对变流量系统会差一些。
3.3热回收系统节能分析
3.3.1热回收的基本原理本工程的空调热回收系统采用了回收冷水机组的'冷凝热。冷水机组冷凝热回收系统就是把制冷循环中制冷工质冷凝放热过程释放的热量利用来制备生活热水。所示为冷水机组排气热回收系统原理图。由文献[2]及相关厂家的实际测试数据可知,标准测试条件下(热水供回水温度一般为55℃/30℃)冷水机组的显热回收量约为制冷量的12.5%~15%范围内,很多时候可按照15%计算。当热水的供回水工况与测试工况不一致时则需根据实际情况分析,具体方法可按照文献的分析方法计算得出总热回收量。
3.3.2热回收系统设计分析由于传统热回收系统存在一系列的问题,故本文在文献的热回收系统基础上进行了以下几点的优化设计。
(1)为了减少热水罐的蓄水时间以及为了避免进水温度对主机性能系数产生较大的影响,设计工况下的进出水温度为35℃/60℃,温差25℃。
(2)蓄热水罐采用立式水罐,更好的实现了水温分层作用及热水的梯级利用。
(3)本工程的热回收系统考虑了热水管网的回水加热循环,更加充分地利用了冷水机组的冷凝热,更加节能。
(4)控制方面,在热回收系统的回水管上设置温度传感器,当回水温度超过58℃时,输出信号关闭热回收水泵,同时在用水点最远段的回水管上设置温度传感器,当回水温度低于55℃时,输出信号开启水专业的回水循环水泵。按照一台120RT(422kW)的热回收机组来分析,由文献]的计算方法可得,该热回收机组的显热回收量为63.3kW,热回收水流量为2.47m3/h,从而根据此水流量及25℃的设计供回水温差即可求出总热回收量为71.8kW,热回收系统设计的总热回收量为制冷量的17%左右。由此可知,供回水温差越大,同等制冷量的情况下的热回收量就越大,但相应的对冷水机组的性能系数影响也就越大。由以上分析可知,热回收系统的实际供回水工况是一直在不断变化的,其热回收量也是一个变数,严格来说分析一个工况范围内的热回收量才更有参考价值,这部分还有待于下一步做更详细的分析计算。
4总结
冷热源系统是中央空调系统的核心部分,其能耗情况的关注应当放在首要地位,在实际工程的设计中应该着重优化设计。在酒店类型的建筑中,因有稳定的热水需求量,其中央空调系统中冷水主机侧的热回收设计是硬性要求,也是重要的节能手段,必须重视和落实。
任何事物都是与周围环境相互影响的,变风量空调系统的设计也必须综合考虑建筑物的实际情况以及周围环境的影响因素。这样才能将空调系统的设计与所处的环境结合起来,真正实现空调系统适用、实用的效果。同时在设计的过程中还要坚持节能的原则,充分利用各种有利的环境因素。在当前社会,变风量空调系统已经成为建筑物的一个基本组成部分,因此空调系统的设计不能只考虑空调本身的运行,还要根据所依托的建筑物进行可行性分析。我国的相关政策和规范也对变风量空调系统在环境保护方面做出了相关规定,要求变风量空调系统的设计必须满足建筑物所处环境的长期、变化的情况。在气候、温度变化较大的地区,或者其他工艺性变风量空调设计比较特殊的项目,变风量空调系统在设计时要做细致深入的工况分析,以确保空调系统能够正常运行。具体来说,在变风量空调系统的设计过程中,应严格参考以下几方面的因素:①在进行设计前,要实际考察建筑物的位置,及周围建筑物及其供热、供水尤其是空调系统的具体情况,并结合当地的气候、地形等客观因素,同时还要考虑到风力、日照等自然因素,综合分析这些因素,才能做好变风量空调系统的设计,如供热入口的设计,入口及大门的朝向设计等;②设计时还要认真了解建筑物的使用性质、类型,估算出使用空调的'人员数量、使用时间等,如居民建筑夜晚及节假日使用较多,而写字楼等建筑则工作日白天使用较多。综合分析这些因素,才能设计出空调系统的负荷,确保使用无碍;③设计时还要考虑建筑物的楼层及高度,对于高层建筑,在设计时还要遵守国家规定的高层建筑防火规范。
3.1新风量控制难题
变风量调系统设计面临的最大的难题之一就是对新风量的控制。由于空调系统在使用过程中,不同使用区域对新风量的需求量也不相同。新风量还是一个变化的数值,有时空调系统的总风量能够达到要求,但是分配到各个区域的却不一定能满足其需求。当前变风量空调系统在设计新风量的控制时主要有两种方式:①设置二氧化碳探测器,根据二氧化碳的浓度变化确定新风量;②设置VAV(或CAV)box,定时输送一定的新风量。
3.2空气净化难题
现在的空调一般都有空气过滤的功能,变风量空调系统自然也不例外。但是一些小型的空调主要采用尼龙锦凸网来过滤空气,很难起到空气净化的效果,有时甚至会造成二次污染。变风量空调系统是一种全空气运行系统,并且采用了初、中效两级过滤甚至三级过滤,能够有效净化空气。但是设定一个合适的过滤效率是空调系统设计的一个难题,还需研究解决。
3.3在推广使用中遇到的问题
变风量空调系统虽然具有众多优点,但是由于配件很多需要进口,价格昂贵,使用户较难接受。例如,变风量末端装置(VAVbox)、直接数字式控制器(DDC)、变频器等主要配件目前全部需要进口,经济压力较大。因此必须加强变风量空调系统的科技研发,配件国产化是推进变风量空调系统普及的关键。同时变风量空调系统的从业人员素质也亟需提高,以在施工、调试、管理方面实现有序、高效。总而言之,技术问题是最大的难题,国家和相关单位应加大投入,推进变风量空调系统的研发和普及。
4结束语
随着科技的发展,人们对生活得舒适度要求也越来越高,同时环保节能的意识也在加强,因此变风量空调系统有其出现和使用的必然性。但是变风量空调系统的设计还有很多问题亟待解决,希望国家和相关工作人员能够积极探索,吸收国外的先进经验,利用科学的设计方法和设计模式,完善和提高变风量空调系统的设计。
参考文献:
[1]曹艳鹏,冀兆良.几种控制方式在空调系统运行节能中的应用[J].制冷,,(1):46-50.
[2]曾艺,龙惟定.变风量空调系统的新风[J].暖通空调,,(6):35-38.
[3]邱少陵,李哲,沈国民.变风量空调系统中的控制技术[J].鄂州大学学报,,(3):3-9.
1.1分析空调系统所处环境
变风量空调系统是一个复杂的系统,是基于专业知识技术上的一种先进的科学技术产物。因此在变风量空调系统的设计过程中,要认真分析空调系统所处的具体环境,结合考虑实际情况的影响因素,利用先进的技术手段进行分析、控制和管理。
1.2控制模式
变风量空调系统作为一种先进的空调系统,仍然具有一般空调系统必备的结构模式,如空气处理机(即空调箱)、消音器、送回风机等。变风量空调系统将其先进的科学技术应用于空调系统的设计模式和处理过程。当前比较常见的变风量空调系统的数字化控制过程和组成模式是利用无关性单风道来进行的。在这个技术出现之前,变风量空调系统大多采用变温度变静压方式来控制,这种控制技术存在多种技能缺陷,因此逐渐被先进的控制模式取代。
1.3送风系统
变风量空调系统的送风系统一般设置有三级消音,即空调箱带消音段、送风总管设消音器、变风量箱出口设消音静压箱。送风口散流器一般采用条缝散流器和方形散流器。为了保证房间内的压力正常,减小回风管内压力的变化,回风口一般采用吊顶回风,条形或格栅式风口。
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。
洁净式空调系统采用风道的材料有哪些?
洁净式空调风管可采用冷轧镀锌钢板、铝合金板、不锈钢板等材料,它们具有表面光滑不易积尘,耐腐蚀等优点,
镀锌钢板在加工时应注意防止镀锌层破坏或脱落而降低了耐锈蚀性能,可根据设计要求对风道内表面涂刷磷化底漆,或只对锌层脱落处补刷肪锈漆.
铝合金板和不锈钢板表面光滑,化学性能稳定,不易起灰积灰,擦拭后极沽净,可用于高效过滤器以后的风道连接管段,铝合金板和不锈钢板表面不需做任何防腐处理,但价格较贵。
风道在制作时应注意事项:
(1)风道在制作前,应采用不掉纤维和毛绒的擦拭布进行表面清理,直至见到原金属光泽,
对沽有油污的风道材料应进行擦拭清洗,严重者需更换。检查板面有无严重划痕和凹陷、凸起缺陷,严重者应更换。
(2)加工时应尽量减少拼接缝。
(3)当风道断面较大需做加固处理时,可采用在管外壁加法兰框固定的方法,不允许使用风道起肋筋和在管内壁加型钢等加固方法。
(4)加工镀锌钢板风道时,对咬口应保证严密性,在咬口接缝、铆钉周围宜用密封胶封堵,预制完毕的风道应经质检员检查其严密性、清洁程度、有无破损情况等均合格后,采用清洁的牛皮纸等材料将风道段两端封堵包扎,置放于清洁处存放待安装使用。避免在运输和堆放时被污染。
(5)当洁净空调系统设有静压箱时,静压箱制作宜采用联合角咬口或转角咬口方式(图5--101)。
5--101
(6)风道法兰在加工前.应对角钢进行除锈、刷防锈漆二遍处理,需要时应加刷两道磷化底漆。
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。
1暖通空调系统概述
1.1高层建筑采暖、通风等情况分析
一般来说,楼层越高,建筑的占地面积就会越大,否则安全性就会大大降低。特别是一些摩天大楼的设计,往往看起来就好比一座大山,但是无论是低层建筑还是高层建筑,建筑的采暖、采光、和通风情况都必须达到基本的要求,否则高层建筑本身就会事与愿违,变得没有必要。高层建筑的采暖不能完全依赖天然的太阳光的热量,由于高层建筑面积较大,其建筑的内部往往不可能直接受到太阳光的热量影响,所以其热量的来源就需要高层建筑的暖通设备来提供。而暖通设备的核心就是不断地向高层建筑内部注入暖风,因此通风条件是暖风是否可以有效的传送的关键。同时通风也是保证高层建筑内部环境清洁的核心,当暖通系统将干净清洁暖风空气注入到高层建筑的每一寸空间时候,同时也是去除掉高层建筑中国污浊空气的过程,这个过程不仅可以保证高层建筑内的气温适宜人体居住,也是保证人的身体健康的关键。
1.2暖通空调系统的主要类型
高层建筑的暖通空调系统的类型根据高层建筑设计的不同也有所不同,主要分为三种类型,第一种是全水系统,第二种是全空气系统,第三种是空气-水的综合系统。暖通空调的全水系统是指高层建筑中的空气温度和湿度都会由水进行调节。其利用的原理是水的比热容更大,单位面积水可以容纳更多的热量,换言之水问的身高和降低都很缓慢,所以高层建筑就可以利用晚上的水循环将热量源源不断的输送到建筑当中。高层建筑暖通空调的全空气系统比全水系统更加直接,这种系统设计是直接将空气的温度加热到适宜人体居住的温度,让后通过复杂的运输系统,直接注入到高层建筑内部,同时抽走或者将冷空气和污浊的空气挤走,保证在高层建筑里的人可以随时享受到温暖且新鲜的空气。而高层建筑暖通空调的水-空气系统就是将同时借助水和空气两种方式同时供暖,取长补短,其效果也往往会更好。
高层建筑暖通空调系统的设计关乎高层建筑的安全性和居住的舒适性,其设计工作非常关键,但是由于高城建筑的复杂性,其设计工作要比一般的建筑要困难得多。首先,高层建筑暖通空调系统的设计人员应当对高层建筑的设计了如指掌,对于高层建筑的内部结构非常清晰,只有这样才能科学的对于高层建筑暖通空调系统进行布局,保障系统运行的平稳和安全。其次,高层建筑暖通空调系统的设计应当关注建筑所在地的环境情况。处于南方和处于北方或者处于高原和处于盆地的高层建筑暖通空调系统设计差距很大,设计师必须提前对当地的环境进行深入的调查,让高层建筑暖通空调系统的设计和当地的环境契合的更好,不仅可以节约经济成本,也会增加建筑的舒适性。最后,高层建筑暖通空调系统的设计应当充分的了解市场的行情。因为高层建筑暖通空调系统的用材会有很多不同的选择,每种材料的效果不同其价格也不同,而设计人员应该充分的了解每种材料的优缺点和价格才能建立模型选择最佳的材料来施工。
3.1高层建筑暖通空调系统设计安全第一
任何一项设计和施工都要将安全摆在第一位,正所谓人命关天。高层建筑暖通空调系统并非是一般的系统,其系统的用料会涉及到很多依然易燃物品,所以设计的时候应该充分的考虑火灾的因素,否则一旦建筑遇到火灾这些筑暖通空调系统将会增加很多额外风险。此外高层建筑暖通空调系统设计的安全性还表现在建筑内部的空气质量和湿度是否对于人体是最佳的,所以就要求暖风空调系统是否能够保证空气的来源是干净的,无毒无害是关键。此外温度的设计也要和室外温度契合不能过高也不能过低,否则人在建筑内生活久了就很难一下适应室外的温度,这样对人体的伤害非常大,因此高层建筑暖通空调系统在设计的时候应该考虑这些因素。
3.2高层建筑暖通空调系统设计环保原则是关键
高层建筑暖通空调系统的施工用料很大,在如今人们环保关键越来越强的今天,对于系统施工的材料选取应该尽可能的按照环保的要求做。此外,高层建筑暖通空调系统应该秉承节能的原则,其设计是否能够充分的考虑到对自然热源的利用,是否在实际中更多的体现节能的意识,是否在很多环节都能充分的使用环保设备,是否在设计的时候建立科学的模型计算,确保暖风运输系统最短路径,这些都是保证高层建筑整体环保节能的关键所在。
3.3高层建筑暖通空调系统设计的经济性是基本要求
一个高层建筑的建设本身应当是盈利的`,这也是保证高层建筑安全和舒适度必不可少的因素。又让马儿跑又让马儿不吃草在当今社会是万万行不通的。高层建筑暖通空调系统是否真的体现其经济性,是否能够最大程度的降低施工的成本也是系统设计成败的关键。理性的分析,高层建筑暖通空调系统虽然非常重要但是也并不应该占据整个高城建筑工程预算过多资源,因此高层建筑暖通空调系统的经济性设计就是施工成败的关键。而对于系统设计的经济性就需要设计人员的素质达到要求,其专业技术非常过硬,才能够充分的考虑各方面的因素,以达到利益最大化的目的。
4结束语
通过上文的分析,我们可以看到高层建筑暖通空调系统的设计对于高层建筑设计施工的成败非常关键,这也同时关乎未来建筑的安全和居住人员的身心健康,所以设计人员在设计之前应当充分的了解整个建筑的内部构造,需要对建筑当地的环境了如指掌,还要对暖通空调系统施工的用料市场行情了解准确,才能在设计之前做到心中有数,保证设计的科学性。同时在设计的时候应当始终秉承安全性、经济、环保的三大原则才能最终称得上是成功且杰出的高层建筑暖通空调系统设计。
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。
通风与空调施工洁净空调系统风管安装规定有哪些?
1.风管安装场地所用机具应保持清洁,安装人员应穿戴清洁工作服、手套和工作鞋等,
2.经清洗干净包装密封的风管、静压箱及其部件,在安装前不应拆封,
安装时,拆开端口封膜后应随即连接,安装中途停顿时,应将端口重新封好。
3.法兰垫料应采用不产尘、不易老化并具有一定强度和弹性的材料,厚度宜为5mm~8mm,不应采用乳胶海绵、厚纸板、石棉橡胶板、铅油麻丝及油毡纸等。法兰垫料不应直缝对接连接,表面严禁涂刷涂料。
4.风管与洁净室吊顶、隔墙等围护结构的接缝处应严密。
空调管路系统设计主要原则有哪些?
1.空调管路系统应具备足够的输送能力,例如,在中央空调系统中通过水系统来确保渡过每台空调 机组或风机盘管空调器的循环水量达到设计流量,以确保机组的正常运行;又如,在蒸汽型吸收 式冷水机组中通过蒸汽系统来确保吸收式冷水机组所需要的热能动力,
2.合理布置管道:管道的布置要尽可能地选用同程式系统,虽然初投资略有增加,但易于保持环路 的水力稳定性;若采用异程系统时,设计中应注意各支管间的压力平衡问题。
3.确定系统的管径时,应保证能输送设计流量,并使阻力损失和水流噪声小,以获得经济合理的效 果,
众所周知,管径大则投资多,但流动阻力小,循环水泵的耗电量就小,使运行费用降低,因此,应当确定一种能使投资和运行费用之和为最低的管径。同时,设计中要杜绝大流量小温差问 题,这是管路系统设计的经济原则。
4.在设计中,应进行严格的水力计算,以确保各个环路之间符合水力平衡要求,使空调水系统在实 际运行中有良好的水力工况和热力工况。
5.空调管路系统应满足中央空调部分负荷运行时的调节要求;
6.空调管路系统设计中要尽可能多地采用节能技术措施;
7.管路系统选用的管材、配件要符合有关的规范要求;
8.管路系统设计中要注意便于维修管理,操作、调节方便。
随着经济的快速发展以及相关节能政策的要求,以及大体量公共建筑的空调系统设计建筑的体量和功能越趋庞大和复杂。而对于占建筑耗能很大的空调专业来说选择一个既能满足如此规模的建筑的功能需要,又能达到节能节电使用要求的空调方案和系统较为关键。
【关键词】水蓄冷;二次泵水系统;大空间地送风系统
1、工程概况
本工程总用地面积为125030平米,总建筑面积为242023平米,建筑总高度为49.05米,地下2层,地上9层,B2层为地库和相关设备用房,B1层为厨房,餐厅、车库和设备用房,1层为展厅、会议中心、员工餐厅灯,2~9层为办公。
该项目于201X年4月开始空调系统调试,交付使用时基本达到业主要求。
2、空调冷热源配置
2.1 冷负荷计算表
2.2 空调冷源的确定
本工程建筑主要使用功能为办公、餐饮、会议等,从其空调运行特点出发,采用水蓄冷中央空调方案采用低谷电价蓄冷,高谷电价释冷的系统方式,有效的获取了分时电价的效益,结合消防水池做为蓄冷水池,节省了初投资,降低了电费的支出和运行费用,具有良好经济效益和社会效益。
考虑南京地区电价政策,以及蓄水池可设置的合适为位置、建筑物实际供冷时间段等因素,本设计中蓄冷量取34%左右。本系统考虑不设置基载机,而采用可具备蓄冷与供冷同步进行工况的系统模式。这样系统既能高效稳定的运行,又可节省机房空间及制冷设备的初投资。
2.3冷冻机房及锅炉房主要设备配置表
2.4冷冻机房系统原理图
冷冻机房系统原理图
为了避免增加基载冷水机组,节省工程造价,本工程所有冷水机组出水温度为4℃,夜间通过4℃供水进行蓄冷,白天通过板换由蓄冷水池及冷水机组联合供冷,当蓄冷水池释冷完毕后,可由冷水机组通过板换单独供冷。
通过控制冷冻机房水系统中的阀门,能够使得水蓄冷空调系统满足夜间蓄冷、冷冻机单独供冷、联合供冷、白天水槽单独供冷、主机紧急供冷几种工况运行。
3、空调系统
3.1空调水系统
本工程体量较大,地上共计11个核心筒,裙房和地下室相联通。考虑到空调水系统运行的'经济性、可靠性。本工程空调水系统采用冷冻机房板换负荷侧一次泵变流量、二次泵变流量空调水系统。其中冷冻机房板换负荷侧一次泵承担板换到各个二次泵管路的扬程,二次泵仅仅承担二次泵房到该系统末端的扬程。
空调水系统从冷冻机房接出总供水管(一次泵系统)分别接至B1层的8个二次泵房,系统如图:
其中二次泵的型号如下表
空调水系统立管、支管均为同程。如在某些支管无法同程设计,设置必要的平衡阀。空调水系统最高点设置自动放气阀,最低点设置泄水阀。空调水系统通过屋顶膨胀水箱实现定压和系统补水。
3.2空调水系统自控
二次变频泵根据末端负荷的需求调节流量,当末端负荷变小时,通过设置于该系统最不利环路上的压差传感器来控制二次泵变频,一次泵变频依据一次泵系统最不利环路上的压差传感器控制一次泵变频,当二次泵因末端负荷变化而引起其流量变化,则会在一次泵系统引起供回水管之间产生压差,依据这个压差控制一次泵变频,使其流量满足二次泵流量要求,达到流量平衡。
为满足水蓄冷水槽斜温层厚度的规定,板换一次侧回水温度需维持在12℃,因此在负荷侧一次泵流量发生变化时,则板换负荷侧供水温度会降低或升高,通过设置于板换负荷侧供水管上的温度传感器,控制板换一次侧回水管上的电动调节阀,使其阀度依据板换负荷侧供水管上温度的变化而变化,从而使得通过设置在板换一次侧供回水管上的压差转感器控制水蓄供冷水泵变频运行。
3.2空调风系统
入口门厅高大空间区域设置低速变风量全空气系统,局部设置地送风方式,下送上回,以及采用上送下回的空调送风系统方式.气流组织为均匀送风,集中回风,地送风口采用条形送风口,上部送风口采用旋流风口和侧送的喷口送风。
餐厅,员工活动中心,大空间办公、会议中心等大空间采用集中处理的低速变风量全空气系统。气流组织为均匀送风,集中回风,送风口采用散流器.小空间办公、后勤用房、小型会议室等小空间房间采用风机盘管加新风系统。送风口选用条形散流器(条形送风口)风机盘管采用卧式暗装,新风空调箱选用吊装式新风机组。
其中一层的VIP大厅为穹顶空间,最大层高为12.3m,主要功能为大型会议、演出等,为了保证VIP大厅的高大通透,人员工作区人员舒适度以及节能的要求,观众席的气流组织采用座位送风,上部侧面回风方式,主席台区域采用地送风,主席台侧面回风的方式。
观众席在座位下方利用结构板与座位之间的空腔,用混凝土围成做为送风静压箱。座位出风口处设置调节装置,使得每个座位送风均匀。为保证混凝土外壁不结露,混凝土围成的送风集气室进行内保温处理,空调机房设置在一层。
4、防排烟系统
标准层办公垂直方向设有机械排烟系统,每层平面划分为若干防烟分区,每个防烟分区设有排烟风口,平时常闭,火灾时由消防控制中心打开该防烟分区的排烟口(阀)。并启动排烟风机进行排烟。排烟量按最大一个防烟分区面积每平方米不小于120m?/h计算。
中庭设置机械排烟系统,体积大于17000m?的中庭,其排烟量按其体积的4次/h换气计算;体积小于17000m?的中庭,排烟量按其体积的6次/h换气计算。
地下汽车库的排风系统火灾时兼作机械排烟系统。汽车库排烟量按换气次数6次/小时计算。消防补风为平时机械送风系统兼作消防补风系统,补风量满足不小于排烟量的50%。
面积超过100O,且经常有人停留或可燃物较多的地上无窗的房间设置机械排烟系统;房间面积超过50O,且经常有人停留或可燃物较多的地下室设置机械排烟系统,同时设置机械补风系统,补风量不小于机械排烟量的50%。无直接自然通风,且长度超过20m的内走道和虽然有直接自然通风,且长度超过60m的内走道设置机械排烟系统。
不满足自然排烟的防烟楼梯间、消防电梯前室及合用前室分设独立的加压送风系统。防烟楼梯间加压送风口采用自垂式百叶送风口,隔层设置。消防电梯间前室或合用前室采用多叶加压送风口,每层设置,风口为常闭型,设置手动和自动开启装置,并与加压送风机的启动装置联锁。
着火时由消防控制中心开启着火层和上(下)层正压风口,同时启动正压送风机。送风系统分别维持防烟楼梯间40~50Pa,消防电梯间前室或合用前室25~30Pa的正压。避难走道前室25~30Pa。
5、结论
1、水蓄冷系统相对于冰蓄冷而言,没有乙二醇水溶液系统,减少了乙二醇泵的设置,使得系统简单可靠而且环保。另外也可以减少由于制冷机在制冰期间的效率下降的问题。整个工程的制冷效率得到了明显的提高。
2、在体量较大的公共建筑中,空调水系统的设置对整个空调系统运行至为关键,本工程全部采用同程二管式,避免了采用异程式靠调节装置消除过大的压差浪费做法,在工程调试过程中减少了大量的工作。合理的优化的空调水系统对于整个建筑的节能性和经济性具有积极的作用。因此在本项目的设计中采用了板换负荷侧一次泵变流量,二次泵变流量空调水系统,其运行满足了整个建筑的使用要求,实现了空调系统的节能运行。同时在设计空调水系统时,需要认真考虑空调水系统自控方案,以一个合理正确的自控方案来实现空调水系统正常节能的运行。
3、地送风口的设置需合理化,由于在结构底板开洞,结构专业对于开洞尺寸要求比较严格,因此限制了风口的数量和尺寸,会造成送风量不足或者送风口风速过大。同时由于地送风口设置于地面,设计时候需要避免风口的积尘及除尘问题。
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