1、 毕业设计文献综述 建筑环境与设备工程 上海玉环办公楼空调系统设计 一、前言部分 随着我国国民经济的迅速发展，城市化步伐的加快和人民生活水平的不断提高，中央空调的应用也越来越广泛。所以伴随着空调应用的普及，空调节能的重要性也日显突出。据电力部门统计， 近 10年来空调的用电负荷以 30%的速度增长。分析建筑物能耗构成，一般中央空调能耗约占整个建筑总能耗的 50%以上，对于商场和综合大楼则高达 60%以上。在欧美等一些发达国家中 , 空调耗电量甚至占了其城市总用电量的 30%以上。所以随着空调的应用和普及 , 中央空调节能 便显得越来越重要。 二、主题部分 （阐明有关主题的历史背景、现状和发展方
2、向，以及对这些问题的评述） 2. 1 中央空调的工作原理 中央空调主要由制冷机、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蒸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，由冷却水泵将带概 述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。如图 1 为控制原理图。 图 1 中央空调工作原理图 2.2 中央空调的控制特点 2.2.1、干扰性。空调系统在全年或全天的运行中 ,由于外部
3、条件和内部条件的变化 ,都将对空调系统的运行形成干扰。 2.2.2、调节对象的特性。不同的被控对象 ,在相同的干扰作用下 ,被控量随时间的变化过程也并不一样。空调自控系统的任务就是为了克服这些干扰因素 ,维持空调房间一定的温、湿度和空气品质。但温、湿度的控制效果不但取决于自控系统 ,更主要的是取决于空调系统的合理性及空调的对象特性。 2.2.3、湿度的相关性。在空 调的控制中 ,大多数情况下主要是对空调房间内温度和湿度的控制 ,这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量两个参数在调节过程中又相互影响。温度升高相对湿度就会降低 ,温度降低相对湿度就会增加 ,在调节过程中 ,对某一参
4、数进行调节时 ,同时也引起另一参数的变化。 2.2.4、多工况运行及转换控制 ,由于空调系统是在全年的室内外条件变化下 ,按照一定的运行方式进行调节的。同时在内外条件发生显著变化时要改变运行调节方式 ,即进行运行工况的转换。 2.2.5、整体控制性 ,空调自动控制系统一般是以空调房间内的空气温度和相 对湿度控制为中心 ,通过工况转换与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。 2.3 中央空调能耗的现状 在我国现阶段中央空调系统的应用中，更多的关注的是空调系统温湿度控制效果、空气品质控制效果，而忽略了空调系统的能耗情况，整体来说，我国中央空调系统能效并不高，引起的原因有很多，有三个影响
5、因素是比较明显的。 2.3.1、设计过程重投资成本核算，轻能耗指标计算缺乏节能引导中央空调系统的经济性分析。在系统方案设计中，初投资与运行费用通常是矛盾的两个方面。一般节能、运行费用低的系统方案其初投资比较大。用户或 投资者由于对中央空调系统的性能指标，尤其是初投资和运行费用的综合经济性指标缺乏专业认识，容易忽略综合投资收益计算。这导致工程建设方对采用高成本的节能方案没有积极性，往往就采用成本小、初投资低的设计方案，以较低的竞争价格赢取工程项目。这使很多初投资低但能耗大、运行费用高的中央空调系统大行其道。 2.3.2、政策上缺乏系统的、全局性能效指标 2004 年 8 月 23 日经国家质量监
6、督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了三项空调能效国家标准，规定了房间空气调节器、单元式空气调节机和冷水机组的能源效率限定值及 能效等级。但是，中央空调是一项复杂的系统工程，中央空调能源有效利用的评价不能单纯地停留在对机器设备的评价上，对整个系统的评价更为重要，是否节能不仅与空调设备有关，而且与系统设计思想、管网设计、各部分匹配、施工优劣，运行管理水平以及建筑物热特性等因素有关。 2.3.3、缺乏高素质运行管理人员和节能监控现阶段空调运行管理人员多半还是由非专业人员组成，由于专业知识的限制，无法承担中央空调节能运行和管理的任务。同时，投资方与建设方目标不同，实际使用中，不同方案之间的经
7、济性比较一般只是理论分析比较，无法也不会进行实物 、实验比较，无法做到很好的监控。 2.4 中央空调的节能方法 目前有关中央空调节能有很多种方法 , 从建筑角度考虑 , 可尽量减小门窗和墙面的导热系数 ; 从整个空调系统考虑 , 可提高控制系统的控制能力 ; 从系统的运行管理角度考虑 , 在夏季可尽量提高室内的温度 , 在冬季适当降低室内的温度。研究指出 ,夏季室温从 24增大到 28 , 冷负荷可减少 36%; 冬季室温从 22降低到18时 , 热负荷可减少 55%左右。对于中央空调本身 ,结合目前社会上出现的新的节能方法 , 可从以下三个方面进行有效的节能。 2.4.1 .采用蓄冰冷系统
8、近几年 , 一些大中型城市第三产业和居民生活用电高速增长 , 空调用电使原来日间高峰电力负荷不足更为突出 , 造成好多省市在夏季形成严重缺电的现象 , 为此出现峰谷电价差来限制夏季白天较高的用电量。根据峰谷电价差而出现的节能方法是蓄冰制冷。蓄冰制冷是利用昼夜峰谷负荷的差值进行夜间蓄冰、白天放冷以调节平衡电网负荷的一种空调系统要采用蓄冰空调的先决条件是电力部门是否制订优惠的峰谷电价政策 ( 应急冷源除外 ) 。峰谷电价差值越大时 , 蓄冰空调的发展越有利 , 而受益最大的是国家电力能源部门。蓄冰空调特别适用 于间歇空调系统及峰谷负荷差较大的连续运行空调工程 , 尤其在空调峰值负荷与电网负荷同步或
9、接近同步出现时更为适用。如 : 金融办公大楼、影剧院、体育馆、非昼夜运行的工厂车间等。 2.4.2. 采用吸收式制冷 在制冷原理中 , 使制冷剂能够循环流动以制取冷量有两种方式 : 1) 消耗电能 , 利用电能带动常规的制冷压缩机制冷 ; 2) 消耗热能 , 利用热量来实现吸收式制冷。对于热源充足的地方 , 可把中央空调的制冷系统做成溴化锂吸收式制冷机组。吸收式制冷的工作原理是利用两种不同沸点的物质组成工质对 , 其中沸点低的物质为制冷剂 , 沸点高的物质为吸收剂。常用的工质对有氨 水和水 溴化锂等。对于该吸收式制冷机组 , 其热源采用附近的工业废气 , 在夏季便可实现对外界空气的冷却 , 在
10、冬季可直接利用该工业废气加热外界的低焓值空气。在南方 , 由于夏季外面的温度很高 , 在工业废气不易利用的情况下可利用太阳能作为吸收式制冷机组的能量输入 , 在阴天和其它季节可用一部分电能作为补充 , 也可达到节能的目的。例如广东省江门市 100kW 太阳能空调系统就是采用溴化锂吸收式制冷机组。 2.4.3. 利用热回收装置 在空调系统运行过程中 , 使状态不同 ( 载热不同 )的两种流体 ( 一般为空气、水、制冷剂或载冷剂 ) , 通过某种热交换设备进行总热 ( 或显热 ) 传递 , 不消耗或少消耗冷 ( 热 ) 源的能量 , 完成系统需要的热、湿变化过程叫热回收过程。热量转移的方式 , 可
11、以仅通过介质之间温度差、水蒸气压力差引起的热质交换来进行 , 也可以伴随有工质状态改变 ( 蒸发吸热、冷凝放热 ) 来进行。在制冷装置中回热器实际上就是热能回收装置 ,只是它的作用不是用来回收热能 , 而是使高温制冷剂的过冷度和低温制冷剂的过热度增大。对于一次回风 系统 , 通常要在交换器 ( 夏季叫冷却盘管 , 冬季叫加热 器 ) 之后设置再加热装置 , 通过对处理过的空气进行再热来维持房间温湿度的设计要求。但是该方法在夏季必然会导致大量热量和冷量的相互抵消 , 尤其对于新风量要求比较高的空调房间 , 全年用于加热或冷却室外新风的能量通常是非常高的 , 为了减少能耗 , 就可以用热回收装置。
12、对于热回收装置来说可分为两盘管和三盘管两种类型 , 但是从理论上讲 , 三盘管更具有节能和经济效益。对于全空气中央空调系统如果安装热能回收装置 ,就可以在提高室内空气质量的条件下节约电能 , 也可以在室内空气质量要求不高的房间完全采用直流式系统。 2.5 加强 中央空调的管理 日常管理是中央空调节能是否实际有效的关键。一个设计再好的空调系统 ,如果管理不善 ,一样达不到节能的目的。就空调的节能目的来说 ,日常管理的节能措施包括 :1. 加强对空调操作人员的培训 ,提高管理人员素质。懂得根据室外参数的变化进行合理而有效的调节 ,积极推广水环路热泵 ,采用热回收、变风量、变水量系统等节能技术。 2
13、. 加强日常管理并定期对设备和系统进行维护和清洗。例如空调构件等的维护 ,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。 3. 常检查自控设备和仪表 ,保证其正常工作。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 ,应尽可能的缩短预冷的时间。 4. 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。 三、总结部分 （将全文主题进行扼要总结，提出自己的见解并对进一步的发展方向做出预测） 本文通过收集各个专家、学者对中央空调的工作原理，中央空调的控制特
14、点，能耗现状，节能方法及管理过程中应注意的问题可以看出 现在的中央空调 有着多种优点，也有着相应的限制条件。随着科技的进步和技术的发 展 , 越来越多的技术将应用到空调节能中来 , 从而更有效的提高空调系统的能源利用效率 , 更好的实现国家的可持续发展战略和能源发展战略。从可持续发展理论出发 , 中央空调节能的关键在于提高能量效率。中央空调节能必需要建立一整套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 ,并定期考核 ,发挥制度的保障和督促作用 ,唯有如此才能使管理真正出效益 ,才能保证节能管理工作的持续性、长久性、有效性。能源是我国的战略物质和经济发展
15、的动力 ,又是后代人生存的必要条件 ,建筑节能是贯彻国家节约能源法和 可持续发展战略的大事 ,一个暖通工程从项目决策到建成使用 ,各个阶段的管理者和建设者都承担着一份社会责任 ,设计阶段是决定空调节能的关键环节 ,施工阶段是实现空调节能的决定性环节 ,而运行阶段是实现空调节能的最终环节。总体来说 , 节能是每个人应尽的责任和义务 , 对从事这个行业尤其是运行管理的人员 , 应该有强烈的社会责任感 , 在空调节能领域积极地争取所有可以挽回的能量。 四、参考文献 （根据文中参阅和引用的先后次序按序编排） 1 Shengwei Wang， Zhenjun Ma .Supervisory and Op
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