1、 毕业设计 文 献综 述 建筑环境与设备工程 中央空调的节能措施分析 前言 目前，我国的经济建设正处于高速发展阶段，人口，资源，环境等问题严重影响着经济发展的节奏，特别是能源的紧缺问题尤为突出。而建筑能耗随着我国经济的发展已经占到了全国总能耗的近 30%，在建筑能耗中采暖和空调的能耗又占到了 55%左右，因此中央空调节的节能是非常有必要的 1。本文首先介绍了中央空调的工作原理，再从建筑本身节能到空调设计节能和空调运行管理上的节能作了一个大概的总结。 正文 1 中央空调原理 中央空调由制冷机，冷却水循环系统，冷冻水循环系 统，风机盘管系统和散热水塔组成。制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送入蒸
2、发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝剂中释放出热量，与冷却循环水进行热交换，由冷却水泵带来热量的冷却水送到散热水塔上，由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换 2。 2 中央空调节能措施 2.1 建筑围护结构的节能措施 建筑物冬季热负荷好夏季冷负荷有一部分来自建筑物的外围护结构。通过改善建筑物的热工性能，在不对建筑方案造成较大影响 的前提下尽量减少建筑能耗。 2.1.1 提高门窗气密性 研究表明房间换气次数由 0.8 次 /h降到 0.5 次 /h，建筑物的耗冷可降低 8%左右。因此提高
3、门窗的密闭性将很大程度上的降低房间热负荷 23。 2.1.2 墙体围护结构的改造 屋顶结构的设计必须采取良好隔热措施，才能减轻通过屋面对室内的大量传热。常用的隔热效果明显的措施有：通风屋面，夹心隔热保温及生态型建筑屋面隔热技术。生态型隔热技术利用水的蒸发和植被对太阳能的吸收，转化作用来降温，能将照射到屋顶的太阳辐射热进行自我良性化解，从而降低屋顶表面传热，减少屋面 向室内传热。生态型隔热技术符合国家可持续发展战略，是最具发展潜力的建筑隔热技术 2。 2.2 空调系统设计节能措施 2.2.1 室内温，湿度设定值变化控制 中央空调系统中除了一部分工艺性空调需要全年按不变室内温，湿度设定值控制外，有
4、不少工艺性空调及舒适性空调却不要求恒温，恒湿控制。因此。可以通过采用设定值变化控制，冬季加热加湿至舒适区下限，夏季冷却去湿至舒适区上限，过渡季节在舒适区上，下限之间控制设定值的方法来达到节能的目的。这样可以使得在夏季中央空调的冷负荷减少 20%，冬季中央空调热负荷可以减少约2530%4。 2.2.2 新风量的控制 采用二氧化碳浓度控制装置控制新风量，根据室内人数的变动自动控制新风和回风。这样可以避免在人少时造成的浪费，这样可以使夏季系统冷负荷减少近25%，冬季系统热负荷减少近 68%5。 2.2.3 中央空调水系统变流量控制 中央空调冷水机组中有大量水泵类设备，其用电量占整个中央空调系统的30
5、40%。因此，改善这些设备的性能和使用效果，将节约大量的能源。中央空调系统的负荷由于影响因素的变化而总是处于变化状态，而空调冷冻水系统设计选型时水泵功率通常按最大工况选定，但系统大部分时间都 在低于额定负荷的情况下运转，要适应负荷的变化，必须对空调冷冻水流量作相应调节。空调水系统设计分为定流量系统和变流量系统。在定流量系统中，末端盘管采用三通阀调节，冷源侧循环水泵流量恒定；在变流量系统中，末端盘管采用二通阀调节，整个系统循环流量随负荷变化而成比例变化。但无论一级泵系统或者二级泵系统，冷源侧均为定流量。一级泵变流量系统是靠分，集水器之间的旁通实现，非满负荷时，水泵多余压头被关小管路的阀门消耗，不
6、能实现节能。二级泵变流量系统是通过供回水压差对二次泵进行台数控制。就控制角度而言，压差信号对水系统中流量变化并不敏感，而且并联水泵越冬，敏感度越低；就流量调节而言，台数控制职能实现有级的流量控制，并不能实现节能的目的。使用变频调速装置，是从不改变管路特性，而靠移动水泵工作点使之沿管路特性曲线移动，保持水泵在最高效率点运行这一方面达到最大节能效果 6。 2.2.4 空调冷热源节能 单纯从一次能源消耗角度出发，夏季冷水机组的节能，其次序是离心式，螺杆式，活塞式冷水机组，耗能最大的是蒸汽双效溴化锂吸收式冷水机组，因此只有在夏季有可利用的热源，且经济上合理时，才宜选用。冬季一次能源消耗最少的是风冷热泵
7、热水机组，耗能最 大的是电热水机组。设计时应该选用能效比高，耗能指标低，能量调节自动化程度比较高的机组。还应根据当地的具体情况进行综合技术经济比较，从初投资，运行费等方面进行考虑。由于国内供电的原因，推动了直燃型双效溴化锂吸收式冷热水机组的应用，但从一次能源消耗角度考虑其能耗指标高于冷水机组及热泵冷热水机组，因此，直燃机组一般是节电不节能，选择时也要考虑到这一点 5。 2.2.5 空调机组和末端设备的节能 目前国内建筑的中央空调，主要是采用风机盘管加新风系统或全空气系统，因此风机盘管和空调机组是不可以缺少的设备，在设计选型的 时候要注意这些设备的质量及能耗指标。空调机组的选用应注意机组风量，风
8、压的匹配，选择最佳状态点运行。选用漏风量及外形尺寸小的机组，国家标准规定在 700pa 压力时的漏风量应大于 3%，但是现在很多产品都不符合这个标准。如果产品工艺做的好的话，那么对节能将有很大的帮助 7。 2.2.6 热回收节能 采用热回收装置，提高节能效果，目前热回收装置有全热回收和显热回收两种型式，其热回收效率在 6070%以上。在中央空调中可以在新风，排风系统，灯光，以及制冷机组中应用。如果把这些热量收集回收利用的话，可以有效的提高中央空调 的能源利用效率 89。 2.2.7 采用变频压缩技术 中央空调系统负荷计算的外气温度是以年均不保证 50 小时的温度为外气计算参数。而每年的气象条件
9、是呈周期变化的，这一特点决定了空调负荷分布的不均匀性。空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行的。改善空调压缩机及系统的调节性能，使之能跟随空调负荷的的变化而调节压缩机的输出功率，是提高户式中央空调系统能效比的有效途径之一。压缩机是制冷空调系统的主要动力设备，同时也是整个空调系统的主要能耗设备。目前户式中央空调系统中压缩机大都是采用定速式压缩机，其能量调节的方式 主要是由温度控制器来控制压缩机的启、停。而变频式压缩机可以通过改变频率来适应空调负荷的变化，当空调系统处于部分负荷工况运行时，通过温度传感器将温度的变化情况传递给电动机执行器来改变电流频率，降低压缩机的输出功率，使压缩机的输出功率能及时
10、与空调负荷相匹配，达到节能的目的 1011。 2.2.8 太阳能的利用 太阳能是巨大的清洁能源，太阳能集热、太阳能制冷技术及太阳能热水器技术日趋成熟。利用太阳能真空集热管与溴化锂双效吸收式制冷技术的有机结合，形成夏季制冷、冬季供热和全年生活热水供应的空调热水机组， 做到一机多用，从而可以显著提高太阳能空调系统的利用率和经济性 12。 3中央空调管理运行节能措施 空调节能必须建立一套完整有效的管理体系和完善的规章制度，把节能生产过程中的各项工作细化，指标量化，责任分解化，这样才能保证节能管理工作的有效性，提高空调的节能效果 13。 3.1优化运行方式 根据有关规范 ,工业建筑人均最低新风量为 3
11、0m3/h。集中空调配置新风系统这是毋庸置疑 ,但是要理解这里的“新风”要求是针对人的 ,而对于设备一般并没有最低新风要求 ,设计人员考虑到设备检修和维护期间 ,由于人的活动而增加了新风需求 ,因此在设计时都配置了新风系统。例如火电厂的各类电子、电气设备间 ,因室内空间大、空调负荷大、有些场所温湿度要求高等特点 ,故采用集中空调系统 ,并配置新风设备 ,但是这些场所一般没有人员长期停留其中 ,故在空调季节应停用新风设备 ,切断新风阀门 ,否则 ,占空调负荷的 20 30的新风将使空调能耗大大增加。而对于人员集中的公共场所 ,情况则不同 ,最低新风量必须要保证 ,特别是非典过后 ,人们的健康意识
12、和自我保护意识增强 ,对室内环境品质提出更高的要求 ,包括对新风量提出了超出规范的要求。在公共建筑中 ,室内环境品质直接影响用户的舒适、健康和工作效率。对管理者来说 ,这是“开源” ,而建筑节能则是降低运营成本 ,是“节流”。开源和节流应该是相辅相成 ,可是在这里 ,似乎又是相互矛盾的。如何做到统一呢？这要在管理上下工夫 14。 3.2必要的生产投入 中央空调系统运行一段时间后 ,冷凝器、蒸发器、表冷器水侧不可避免产生水垢 ,增加热阻 ,冷凝器、蒸发器水垢使制冷机组能耗增加、效率降低 ,表冷器水垢则使末端空调设备效率降低 ,这些都反映在空调能耗增加上。另外 ,冷凝器结垢使机组排气压力上升 ,严
13、重时会造成事故。万能达公司生产区冷水机组于 1996年投入运行 ,1998年 ,空调耗电量增加较大 ,机组经常高压保护停机 ,已影响到设备的安全运行 ,不得已时采用单机头运行方式 ,又近一步增加了电耗 ,虽进行过人工清洗 ,但效果不明显。 1999年 ,着手对其进行化学清洗。经比较分析 ,选用在线运行清洗剂 ,该清洗剂 pH值接近 7,它是利用鳌合原理将附着在管道上的水垢和氧化层剥离下来 ,最大限度地降低了对设备和管道的腐蚀。另外操作简单 ,直接将药剂加入水系统内 ,不需另设清洗设备 ,也不需钝化处理 ,机组在运行时完成清洗过程 ,安全性高。清洗工作取得了显著的效果 ,虽然药剂花费了 8千元
14、,但当年空调耗电量就 下降了 13万kWh15。 总结 中央空调做为空调领域最具潜力的发展方向，在未来的市场上将占有很大的份额，做好空调的节能工作将为国家节省很多的能源，为经济发展做出更加巨大的贡献。 参考文献 1 谭鸿雁 ,曲卫涛 ,钟淑杰 . 中国当前经济下的节能减排 以中央空调节能为例 J.广西：广西大学学报， 2010， 1： 162-163 2 高广振，李太富 ,张彦南 .中央空调节能措施初探 J.能源与环境 ,2009,4：29-30. 3 钟丽英 .浅谈中央空调技能控制技术 J.科技 传播 ,2010,13:168-169. 4 何如龙 .中央空调节能技术探讨 A.福建省制冷学会
15、 .2003年福建省暖通空调制冷学术年会论文资料集 C.福建 :福建省制冷学会 ,2003:100-103. 5 谭文波 .建筑中央空调节能初探 A.重庆大学建筑设计研究院 .2005西南地区暖通空调热能动力年会论文集 C.重庆：制冷与空调编辑会 ,2005:22-23. 6 Liu Tao. Analysis of Residential Air Conditioning Energy-conserving MeasureJ. Refrigeration & Air Conditioning， 2008,01： 34-35. 7 杨明皓 .中央空调节能管理 J.科技创新导报 ,2009,30
16、:132. 8 DONG Yun-long. On technical analysis of central air-conditioner for saving energyJ. Shanxi Architecture,2009,22： 33-34. 9 寿炜炜 ,姚国琦 .户式中央空调与建筑节能 J.机电信息 ,2006,01:55-56. 10 秦 挺 ,林庆佳 . 夏季空调节能 冰蓄冷 J.中国科技信息 ,2008 ,12. 11 陈沛霖 . 近年美国空调技术的发展 J. 暖通空 调 ,1996.1.32-33. 12 宗 继，陆 原 .越南国家会议中心的节能措施 B.上海：建筑施工， 2004.8 13 邵宗义建筑通风空调设计图集 M北京：机械工业出版社， 2006 1 14 刘源全 ,蒋新波 ,蔡孝文 ,张杰。空调节能泵节能分析 J.南华：水泵技术 .2009.5.44-45. 15 黄翠云 . 制冷空调节能设计技术的发展 A.广东：计算机工程应用技术 .2008.5.
