空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的論文
一、減少冷熱負(fù)荷
冷熱負(fù)荷是空調(diào)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵以及給房間送冷、送熱的空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等規(guī)格型號的選擇都是以冷熱負(fù)荷為依據(jù)的。如果能減少建筑的冷熱負(fù)荷，不僅可以減小制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等的型號，降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資，而且這些設(shè)備型號減小后，所需的配電功率也會減少，這會造成變配電設(shè)備初投資減少以及上述空調(diào)設(shè)備日常運(yùn)行耗電量減少，運(yùn)行費(fèi)用降低。所以減少冷熱負(fù)荷是商業(yè)建筑節(jié)能最根本的措施。減少冷熱負(fù)荷有以下一些具體措施：
（一）改善建筑的保溫隔熱性能
房間內(nèi)冷熱量的損失是通過房間的墻體、門窗等傳遞出去的。改善建筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負(fù)荷。改善建筑的保溫隔熱性能可以從以下幾個方面著手：1.確定合適的窗墻面積比例，不要盲目追求大窗戶、全玻璃幕墻。２.合理設(shè)計窗戶遮陽。3.充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗。
（二）選擇合理的室內(nèi)設(shè)計參數(shù)
假設(shè)空調(diào)室外計算參數(shù)為定值時，夏季空調(diào)室內(nèi)空氣計算溫度和濕度越低，房間的計算冷負(fù)荷就越大，系統(tǒng)耗能也越大。通過研究證明，在不降低室內(nèi)舒適度標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理組合室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)可以收到明顯的節(jié)能效果。
1.溫濕度變化對熱舒適度的影響。假定人所從事的是極輕勞動（例如賓館、商場中），穿著一般的夏季服裝，空氣流動速度取0.25m/s，壁面溫度和空氣溫度相同。在相對濕度為50%的條件下，僅使室內(nèi)空氣溫度變化時，統(tǒng)計不同室內(nèi)溫度下的PPD值和不同相對濕度下的PPD值。經(jīng)分析以上數(shù)據(jù)可以看出，室內(nèi)空氣溫度改變對室內(nèi)熱舒適度的影響非常大，而相對濕度的變化對人的熱舒適感幾乎沒有影響。
2.室內(nèi)設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化組合。室內(nèi)空氣溫度對人的熱舒適感影響很大，但對空調(diào)能耗的影響則比較小。而相對濕度對人的熱舒適感影響很小，但是對空調(diào)的能耗影響很大。
綜上所述，在確定室內(nèi)設(shè)計參數(shù)時，為了保證較高的熱舒適度，室內(nèi)設(shè)計溫度應(yīng)取低一點，而在一定溫度范圍內(nèi)，通過提高室內(nèi)設(shè)計相對濕度的途徑減少空調(diào)能耗。
�。ㄈ┛刂坪驼_使用室外新風(fēng)量
由于新風(fēng)負(fù)荷占建筑物總負(fù)荷的20％～30％，控制和正確使用新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。由于新風(fēng)負(fù)荷接近總負(fù)荷的1/3，所以要嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小。除了嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小之外，還要合理利用新風(fēng)。春秋季或冬季，有些房間仍需供冷，此時當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣設(shè)計狀態(tài)的焓值時，可采用室外新風(fēng)為室內(nèi)降溫，可減少冷機(jī)的開啟量，節(jié)省能耗。
減少新風(fēng)負(fù)荷應(yīng)從以下兩方面著手：1.不要隨意提高最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)；2.杜絕非正常渠道引入新風(fēng)。
二、提高冷源效率
評價冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)，即單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無關(guān)，僅取決于被冷卻物的溫度T0’和冷卻劑溫度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系數(shù)越高。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)的實際運(yùn)行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高，否則制冷系數(shù)就會較低，產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多，耗電量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：
（一）降低冷卻水溫度
由于冷卻水溫度越低，冷機(jī)的制冷系數(shù)越高。冷卻水的供水溫度每上升1℃，冷機(jī)的COP下降近4%。降低冷卻水溫度需要加強(qiáng)運(yùn)行管理，停止的冷卻塔的進(jìn)出水管的閥門應(yīng)該關(guān)閉，否則，來自停開的冷卻塔的溫度較高的水使混合后的水溫提高，冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。冷卻塔使用一段時間后，應(yīng)及時檢修，否則冷卻塔的效率會下降，不能充分地為冷卻水降溫。
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由于冷凍水溫度越高，冷機(jī)的制冷效率越高，冷凍水供水溫度提高1℃，冷機(jī)的制冷系數(shù)可提高3％，所以在日常運(yùn)行中不要盲目降低冷凍水溫度。例如，不要設(shè)置過低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度；關(guān)閉停止運(yùn)行的冷機(jī)的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，經(jīng)過運(yùn)行中的冷機(jī)的水量較少，冷凍水溫度被冷機(jī)降低到過低的水平。
三、利用自然冷源
由于建筑室內(nèi)的人員、照明燈光、電腦的設(shè)備的散熱量的影響，在春秋季當(dāng)室外空氣溫度較低時，室內(nèi)空氣溫度仍然較高，仍需要供冷。尤其是沒有外墻、外窗的內(nèi)區(qū)房間，即使在寒冷的冬季，由于室內(nèi)的散熱量沒有途徑散發(fā)到室外，室內(nèi)仍需供冷。此時如果開啟冷機(jī)供冷，不僅由于此時冷負(fù)荷較小，冷機(jī)制冷系數(shù)較低、能耗大，而且極端不合理。
比較常見而且容易利用的自然冷源主要有兩種：一種是地下水；另一種是春秋季和冬季的室外冷空氣。由于地下水常年保持在18℃左右的溫度，所以地下水不僅可以在夏季可作為冷卻水為空調(diào)系統(tǒng)提供冷量，而且冬季還可以利用水源熱泵機(jī)組為空調(diào)系統(tǒng)提供熱量。第二種較好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空氣，此時室外空氣較低，可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。例如，北京春秋季的室外空氣濕球溫度一般低于15℃，冬季室外空氣濕球溫度一般低于0℃，這種溫度下的空氣是較好的冷源，可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。
此外，冬夏季利用全熱交換器回收冷熱量，也可起到很大的節(jié)能作用。為了保證室內(nèi)空氣足夠新鮮，滿足人們的舒適要求，空調(diào)系統(tǒng)需要從室外抽取一定量新鮮空氣送入室內(nèi)，同時將室內(nèi)污染物濃度較高的空氣排至室外。而這部分排風(fēng)的溫度、濕度參數(shù)是室內(nèi)的空調(diào)設(shè)計參數(shù)，冬季比室外空氣熱，夏季比室外空氣冷。通過全熱交換器，將排風(fēng)的冷熱量傳遞給新風(fēng)，可以回收排風(fēng)冷熱量的70％～80％左右，有明顯的節(jié)能作用。
四、減少水泵電耗
空調(diào)系統(tǒng)中的水泵不僅起著非常重要的作用，而且耗電量也非常大�？照{(diào)水泵的耗電量占建筑總耗電量的8％～16％，占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的15％～30％，所以水泵節(jié)能非常重要，節(jié)能潛力也比較大。減少空調(diào)水泵電耗可從以下幾個方面著手：
�。ㄒ唬├鋮s水開式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)
開式冷卻水系統(tǒng)中冷卻水泵的揚(yáng)程除了要克服冷卻水在管道中的流動阻力外，還要提供將冷卻水從冷卻水池送至高位冷卻塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷卻水池，將從冷卻塔回來的水管直接接至冷卻水泵的入口，這種冷卻水系統(tǒng)成為閉式冷卻水系統(tǒng)，冷卻水泵就不需提供將冷卻水從制冷機(jī)提升到冷卻塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷卻水在管道中流動的阻力，所以所需要的水泵揚(yáng)程要比開式冷卻水系統(tǒng)小得多，因此水泵的能耗也就小很多。例如北京某飯店冷卻水系統(tǒng)為開式系統(tǒng)，制冷機(jī)房和冷卻水池設(shè)在一層，冷卻塔設(shè)在十層屋頂，距地面33米，冷卻水泵揚(yáng)程為67米，配電功率為180kW，而改成閉式冷卻水系統(tǒng)后，冷卻水泵揚(yáng)程只需25米，配電功率僅為75kW，每年可節(jié)電18萬度，折合人民幣10.8萬元。
（二）減小閥門、過濾器阻力
閥門和過濾器是空調(diào)水管路系統(tǒng)中主要的阻力部件。在空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理過程中，要定期清洗過濾器，如果過濾器被沉淀物堵塞，空調(diào)循環(huán)水流經(jīng)過濾器的阻力會增加數(shù)倍。
閥門是調(diào)節(jié)管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡時主要靠調(diào)節(jié)閥門開度來使各支路阻力平衡，以保證各個支路的水流量滿足需要。由于閥門的阻力會增加水泵的揚(yáng)程和電耗，所以應(yīng)盡量避免使用閥門調(diào)節(jié)阻力的方法。（三）提高水泵效率
水泵功率是指由原動機(jī)傳到泵軸上的功率被流體利用的程度。水泵的效率隨水泵工作狀態(tài)點的不同從0～最大效率（一般80％左右）變化。在輸送流體的要求相同，即要求的輸出功率相同的條件下，如果水泵的效率較低，那么就需要較大的輸入功率，水泵的能耗就會較大。因此，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時要選擇型號規(guī)格合適的水泵，使其工作在高效率狀態(tài)點。空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理時，也要注意讓水泵工作在高效率狀態(tài)點。
�。ㄋ模┰O(shè)定合適的空調(diào)系統(tǒng)水流量
空調(diào)系統(tǒng)的水流量是由空調(diào)冷熱負(fù)荷和空調(diào)水供回水溫差決定的，空調(diào)水供回水溫差越大，空調(diào)水流量越小，從而水泵的耗電量越小。但是空調(diào)水流量減少，流經(jīng)制冷機(jī)的蒸發(fā)器時流速降低，引起換熱系數(shù)降低，需要的換熱面積增大，金屬耗量增大。所以經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，空調(diào)冷凍水的供回水溫差4℃～6℃較經(jīng)濟(jì)合理，空調(diào)熱水的供回水溫差10℃較經(jīng)濟(jì)合理，大多數(shù)空調(diào)系統(tǒng)都按照5℃的冷凍水供回水溫差和10℃空調(diào)熱水供回水溫。
實際工程中有很多空調(diào)系統(tǒng)的供回水溫差只有2℃～3℃，如果將供回水溫差提高到5℃，水流量將減少到原來的50％左右，所以如果水流量減少50％，水泵耗電量將減少87.5％，節(jié)能效果非常明顯。但實際工程中常出現(xiàn)如果減少水流量，有些房間就會出現(xiàn)夏季室溫降不下來的情況，而不得不提高流量、降低溫差來運(yùn)行。出現(xiàn)這種情況的.原因是水系統(tǒng)中各個支路阻力不平衡，夏季過熱的房間所屬的支路阻力大，當(dāng)流量減少時，阻力大的支路水流量減小到不能滿足需要的程度，致使房間過熱。如果加大流量，阻力小的支路就會超過需要的水流量，那些阻力大的支路的水流量則剛好滿足要求，不會出現(xiàn)夏季室溫降不下來的情況。這種空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行是以增大流量和耗電量為代價的。
（五）變頻水泵的使用
通過改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，就可以連續(xù)地改變水泵的流量。電機(jī)的轉(zhuǎn)速跟交流電的頻率成正比。通常市政電網(wǎng)的電流頻率是50hz，變頻調(diào)速水泵就是利用變頻器改變電流頻率來改變水泵轉(zhuǎn)速和流量。
由于建筑全年平均冷熱負(fù)荷只有最大冷熱負(fù)荷的50％左右，如果通過使用變頻調(diào)速水泵使水量隨冷熱負(fù)荷變化，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統(tǒng)水泵能耗的12.5％，節(jié)能效果是非常明顯的。
六、減少風(fēng)機(jī)電耗
空調(diào)系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)包括空調(diào)風(fēng)機(jī)以及其他送風(fēng)機(jī)、排風(fēng)機(jī)，這些設(shè)備的電耗占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的比例是最大的。由于空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)電耗所占比例最大，風(fēng)機(jī)節(jié)能的潛力也就最大，風(fēng)機(jī)的節(jié)能應(yīng)引起最大的重視。減少風(fēng)機(jī)能耗主要從以下幾個方面入手：定期清洗過濾、定期檢修、檢查皮帶是否太松、工作點是否偏移、送風(fēng)狀態(tài)是否合適。
七、對系統(tǒng)加強(qiáng)管理，適當(dāng)調(diào)節(jié)，提高節(jié)能效益
日常管理是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能是否實際有效的關(guān)鍵。一個設(shè)計再好的節(jié)能系統(tǒng)，如果管理不善，一樣達(dá)不到節(jié)能的目的。日常管理的節(jié)能措施有：
1.加強(qiáng)日常和定期的對設(shè)備和系統(tǒng)地維護(hù)。例如閥門、構(gòu)件等的維護(hù)，防止冷、熱水和冷、熱風(fēng)的跑、冒、滴、漏；冷凝器等換熱設(shè)備傳熱表面的定期除垢或除灰；過濾器、除污器等設(shè)備定期清洗；經(jīng)常檢查自控設(shè)備和儀表，保證其正常工作等。
2.對系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，從不正常的運(yùn)行參數(shù)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問題，進(jìn)行合理的改造。經(jīng)常出現(xiàn)的問題有設(shè)備選擇過大、運(yùn)行能耗高等。
3.不連續(xù)工作的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，盡可能縮短預(yù)冷的時間，并且在預(yù)冷時采用循環(huán)風(fēng)，不引入新風(fēng)。
4.人員數(shù)量變化比較大的系統(tǒng)，最熱月和最冷月的新風(fēng)量應(yīng)該根據(jù)室內(nèi)的CO2濃度檢測器，自動控制新風(fēng)入口閥門，調(diào)節(jié)新風(fēng)量。例如商場，往往在剛開店或閉店前、或非節(jié)假日人數(shù)比較少，這時可減少新風(fēng)量，從而節(jié)省冷量。
5.當(dāng)過渡季節(jié)中室內(nèi)有冷負(fù)荷時，應(yīng)盡量采用室外新風(fēng)的自然冷卻能力，節(jié)省人工冷源的冷量。
6.根據(jù)季節(jié)的變換，合理設(shè)置被控制房間的溫度，避免夏季室內(nèi)過冷、冬季室內(nèi)過熱的現(xiàn)象。過冷或過熱不僅使人感到不適，而且額外消耗能量。
八、總結(jié)
目前，我國的很多建筑中的空調(diào)系統(tǒng)都具有節(jié)能的潛力，而且節(jié)能也逐漸地引起了各個設(shè)計、施工和管理單位的注意；但是仍然存在著許多浪費(fèi)能源的現(xiàn)象。要想做到空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，只有從設(shè)計、施工到運(yùn)行管理各個部門的通力合作，才能真正地實現(xiàn)。
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