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谈中央空调的运行和管理节能

1.前言  在商业、服务业领域,中央空调是主要的耗能设备。按重庆和上海的统计,中央空调的用电量分别占全市总用电量的23%和31.1%.此外,我国的民用、公用及商用建筑的中央空调普遍存在着能耗高的问题。一般中央空调的能耗约占整个建筑总能耗的50%左右,对于商场和综合大楼可能高达60%以上。中央空调的能效问题越来越受到重视。  2.中央空调节能措施  2.1空调建筑的节能措施  (1)合理设计窗的构造。窗的构造应能起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积比,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、挑阳台、百叶板、窗帘等。在室外温度较低的时候可以直接利用自然空气作为能源,所以窗的构造应能开启或在其上设置可以开启的自然通风口。  (2)提高门窗气密性。房间换气次数由0.8h降到0.5h,建筑物的耗冷可降低8%左右,因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。  (3)对于供冷负荷较大的建筑物,其表面颜色以浅色为好。建筑物的外围护结构设计时,要把热容量大的材料放在外围护层的室内侧,而把热容量小的保温材料放在外侧以减少围护结构的蓄热负荷。  2.2加强设计审核  中央空调工程设计,应给出较详细的冷、热负荷计算说明和节能技术措施说明,目前的中央空调设计大多是用概算指标估算,且在估算过程中再加大冷、热负荷,使冷、热源主机长期在低负荷、低效率下运行,大马拉小车现象严重。所以必须加强工程设计的审核,立下规定,报审的中央空调工程设计必须附有负荷计算说明书,严格把关;另外,必须把节能思想意识逐渐引人到土木建筑类等各专业中,使建筑物在规划、布局、形状、色彩、方位及材料等方面为空调节能创造条件。  2.3合理设定参数  (1)参数选择  若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。在满足舒适要求的条件下,要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度,尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度,不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干,冬季室内设计温度过高。  (2)空调冷负荷的计算  我国在1982年经评议通过了两种新的冷负荷计算方法:谐波反应法和冷负荷系数法。两种方法都合理地考虑了显热得热中辐射成分转化为冷负荷时的幅度衰减和时间延迟作用,这对于正确计算空调设计负荷,从而节能降耗具有重要意义。但是,该方法提供的数据适用于传统重型和中型结构,而缺少新型建筑墙体的数据。设计时最好应充分考虑并合理采用相近数据。还可以采用计算软件使计算更加快速准确。另外,目前我国的现状造成很多设计都依靠估算。尽管各种估算的方法都有一定的理论或经验依据,但是估算本身的实质就是将各项冷负荷峰值与围护结构冷负荷峰值简单相加,从而使计算结果过于安全。因此,建筑物冷负荷的最大值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值,而不是简单地将每个房间的最大冷负荷进行益加,还应考虑同时使用系数,以减少主机的设计容量,达到减少运行能耗的目的。同时使用系数应按实际情况定,设计者可根据工程规模、用途等特点,参照已建工程经验确定,一般为0.75-0.85.  2.4冷源效率控制  (1)降低冷却水温度  由于冷却水温度越低,冷机的制冷系数就越高。冷却水的供水温度每上升1摄氏度,冷机的COP下降近4%.降低冷却水温度就需要加强冷却塔的运行管理。首先,对于停止运行的冷却塔,其进出水管的阀门应该关闭。否则,因为来自停开的冷却塔的水温度较高,混合后的冷却水水温就会提高,冷机的制冷系数就减低了。其次,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。  2)提高冷冻水温度  由于冷冻水温度越高,冷机的制冷效率就越高。冷冻水供水温度提高1摄氏度,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。首先,不要设置过低的冷机冷冻水设定温度。其次,一定要关闭停止运行的冷机的水阀,防止部分冷冻水走旁通管路,否则,经过运行中的冷机的水量就会减少,导致冷冻水的温度被冷机降到过低的水平。  2.5动力节能  (1)采用大温差  如果系统中输送冷热能用的水(或空气)的供回水(或送回风)温差采用较大值,那么当它与原有温差的比值为m,从流量计算公式知道,采用大温差时的流量降为原来流量的1/m3.这时,水泵或风机要求的功率将减小到原来的1/m3.可见,加大温差的节能效果是明显的。  在满足中央空调精度、人员舒适和工艺要求的前提下,应尽可能加大送风温差。要注意的是:供、回水的温度差不宜大于8摄氏度。  (2)选用低流速  因为水泵和风机要求的功耗大致与管路系统中的流速成正比关系,因此,要取得节能的运行效果,在设计和运行时不要采用高流速。此外,干管中采用低流速还有利于系统的水力工况稳定性。例如:改变风机的转速可以改变风机的性能参数,风机的功率与转速成三次方的关系,而流量与转速成一次方的关系,降低转速以降低流量的同时可以大幅度降低能耗。当流量减少1/3时,能耗可减少约70.4%,当流量减少1/2时,能耗可减少约87.5%,且风机的效率基本不变,仍可稳定高效地工作。

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