摘要:中央空调系统由于其运行较为复杂,对能量消耗较大,所以要想对其进行节能控制则具有较大的难度,因此在进行设计时需要找到其节能的关键点,并在运行过程中采取各种有效的节能措施。设计人员可以根据实际情况选择合适的节能措施,以达到能源消耗在合理的范围,实现效能最大化的目标。
前言
中央空调系统是传统空调系统的创新与延伸,在传统空调系统功能基础上加之以节能设计,可以实现对整个建筑物的有效整合作用,有效降低空调电能消耗,加上规范的操作流程及科学的运行方式必然能够发挥节能的巨大效益。
1中央空调系统的构成 1.1冷冻机组
冷冻机组在中央空调系统中起到制冷的效果,是中央空调的“制冷源”,其通过内部的热交换,将室内的循环水进行降温,使其转换为冷冻水的形式,充分发挥其制冷的特性。
1.2冷冻水循环系统
冷冻水循环系统由冷冻泵和冷冻水管组成,其工作原理是冷冻水从冷冻机组流出,并经冷冻泵加压后,将其送入到冷冻水管道,在室内进行热交换,从而将房间内的热量带走,使室内温度达到指定值,从而实现降温的效能。其有出水和回水之分,即从冷冻机组流出的水称为出水,而从各房间循环回冷冻机组的冷冻水称为回水。
1.3冷却塔
是用来提供冷冻机组的“冷却水”,在冷却水循环系统中起到重要的作用。由于在热交换过程中,冷冻机组将带回大量的热,经冷却水吸收后使温度不断变高,这时需要发挥冷却塔的功能,升温的冷却水在冷冻泵的作用下进入到冷却塔内,其通过冷却塔实现与大气的热交换,交换完成的冷却水再送回到冷却机组内,如此不断的循环,使带回的热量进行释放,从而达到冷却的目的。
1.4冷却风机
由室内风机和冷却塔风机组成,其中室内风机被安装在将要降温的房间里,用于被冷冻水冷却了的冷空气吹入房间,加速了房间内的热交换。冷却塔风机用于降低冷却塔的水温,加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。
2中央空调系统节能现状 2.1冷却水系统不足
冷却水泵电机的容量在设计中是按照最大换热量再加上一定的安全裕量来选取的,但一般情况下实际换热量远小于设计值,大部分时间电机处于轻载运行。再从冷却水流量考虑,冷凝器中的热量是靠冷却水及时带走,同时在保证制冷机正常工作下,从节能的角度看,要想降低无功损耗,冷却水的流量也要越小。由流量公式:Q=SV (1)
式中:Q-流量;S-管道横截面积;V-冷却水体积
在变频器没出现之前交流电机的转速基本上恒定,对于流量的调节只能通过调节节流阀或改变管道截面积S的方式来调节,节流阀的
存在会产生水流阻力,进而引起节流损耗及机械振动与噪音。
2.2冷冻水系统不足
冷冻水经制冷机降温在经过冷冻水泵及输送管道送到中央空调的各出风口处的风机盘管组件中,起到降低温度地作用,冷冻水的流量与冷冻水泵的转速成正比,当冷冻水的流速快、流量大时,冷冻水泵转速必然高,相反冷冻水的流速慢流量小时,冷冻水泵转速必然低。因此,当冷冻水流过风机盘管组件时,所携冷量还没有充分全部释放完,就又返回到制冷机,冷冻水泵电机做了很多无用功,存在较大的能量损耗。
3中央空调系统的设计关键环节 3.1冷热负荷设计
由于空调系统负荷在空调设计中是最基础的计算工资,其准确性直接影响到空调系统的使用效果。因此在对中央空调系统施工图进行设计时,需要准确计算其热负荷,并进行逐项逐时的冷负荷计算。对于负荷的计算,应采用动态的计算方法,依据实际负荷情况选择合适的冷热源。总负荷并是所有受控房间最大负荷进行叠加而成的,由于每个房间的朝向、工作时间并不一致,它们出现最大负荷的时间点也不一致,因此应对房间的冷负荷逐时进行叠加,以其中出现的最大负荷作为选择设备的依据,否则冷热负荷设计过大,导致投资、运行费用增大,造成不必要的能源浪费。
3.2空调水系统的设计
大部分空调水系统都是定流量运行,根据冷负荷的最大值和供回
水的温差(5摄氏度)来设计水流量,但在实际设计过程中,容易产生流量过大、温差小的问题,很少出现最大负荷,绝大部分时间在部分负荷下运行,实际温差小于设计温差,实际流量大大超过设计流量,从而增加了水泵电耗。
因此设计者应充分重视水系统设计,计算各个水环路的水力平衡值,针对压差相差较大的回路要制定合理措施,以平衡各环路水力,避免水力、热力失调现象。认真校对和计算空调水系统相关参数,切实落实节能设计标准的要求值。同时还应该重视冷却水温度和冷冻水温度对空调系统能耗的影响。为增加整个空调系统的节能效益,不仅要避免大流量、小温差现象,还要逐步引入小流量、大温差的设计方法。
4中央空调系统节能设计措施 4.1新风系统的设计
对新风系统进行合理使用,可在一定程度上控制能耗的使用量。因此在卫生条件许可的情况下,适当减少新风量,或者考虑实际需要通过变风量系统进行调节。有排风系统的,利用室内能量对新风进行预热与预冷处理(即热回收技术)等都能够有效减少空调系统的能耗。
4.2热回收节能技术
利用排风对新风进行预热(或预冷),节约空调能耗。在夏季,将排出空气中的冷量进行回收,再将室外的热空气预冷后送入室内;在冬季,将排出空气的热量进行回收,再把室外的的热空气预热后送入室内,从而减少能量的损失。降低了空调制冷制热空气的能耗。
4.3合理设计围护结构的构造
由于建筑物内的冷热量经过房间的墙壁、门窗等传递出去,所以建筑物围护结构的保温性能对建筑的节能有着重要的影响。特别是窗的构造,对日光照射起到控制的作用,并要限制窗户墙体的面积;对于窗户面积比较大的建筑物,应考虑采用吸热玻璃、热反射玻璃或遮阳措施,如遮阳板、屋檐、挑檐、窗帘等,来阻碍热量的吸收。在室外温度较低的时候可以直接利用自然空气作为能源,所以应在窗的构造上设置可以开启的自然通风口。
4.4选择合理的空调设备及系统
中央空调设备及系统是影响节能的重要因素,运用与建筑节能设计实际情况不相符的空调设备及系统,其在运行过程中会加大电能消耗量,加大了用户电能成本,因此选择和隔离的空调设备及系统十分重要。在中央空调系统节能设计中,应选择冰蓄能系统,该系统能够实现将用电高峰期的电能负荷转移到夜间,夜间使用人数较少,相对其电价及所产生的电能也随之减少,这一功能性体现了节能理念,有助于节能设计的有效实施。另外,还要在其内部安装变风量系统,该系统能够处理空气数量,为室内提供居民所需要的温度及湿度,该系统节能设计大大降低了空气输送到系统这一过程的能耗量。当然在中央空调系统节能设计中,只有以上两种系统是不够的,还需要安装变频调速水泵装置,以此来调节不同季节室内对温度的不同需求,按照居民需求输送电能,从一定意义上来讲降低了不必要的电能消耗。
5结语
中央空调系统由于其运行较为复杂,对能量消耗较大,所以要想对其进行节能控制则具有较大的难度,因此在进行设计时需要找到其节能的关键点,并在运行过程中采取各种有效的节能措施。设计人员可以根据实际情况选择合适的节能措施,以达到能源消耗在合理的范围,实现效能最大化的目标。
参考文献:
[1]曾昭向,卢清华.中央空调节能技术分析与探讨[J].制冷与空调,2013(01)
[2]陈良,甄敬然.中央空调系统节能技术分析[J].科技信息,2011(35)
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