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    空調系統節能技術概述

     

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    空氣調節:在某一特定空間,對空氣溫度、濕度、空氣流動速度及清潔度進行人工調節,以滿足人體舒適和工藝生產過程的要求。

     

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    家用空調節能:

     

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    家用空調器主要節能技術:

    1)選用高效渦旋壓縮機;

    2)高效傳熱肋片,親水鋁箔→鈦金;

    3)換熱器合理排列;

     

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    4)變頻控制:控制壓縮機電機轉速和壓縮機排量;

    模糊控制:使用預期算法和優化算法,通過模糊軟件控制壓縮機和風扇轉速;

    神經網路控制:對參數進行學習、記憶、判斷、聯想處理,空調器按人感覺的最舒適條件運轉;

    戶式中央空調節能:

    戶用冷/熱風機組(風管式):室外機產生冷/熱量,室內機組將室內回風(或回風與新風的混合空氣)進行冷卻或加熱處理后,通過風管送入空調房間。

    風冷熱泵冷熱水機組:室內側空調冷熱水被管道輸送到空調房間末端裝置。

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    多聯變頻變制冷劑流量熱泵空調系統:

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    戶式燃氣中央空調:

    室外機以燃氣為能源,夏天溴化鋰吸收式制冷,制取7℃冷凍水;冬季由熱水燃燒器加熱其中盤管,產生45℃熱水。

    大型中央空調系統節能:

    設計方案:進行詳細的負荷計算,不能估算。

    除在方案設計或初步設計階段可使用熱、冷負荷指標進行必要的估算外,施工圖設計階段應對空調區的冬季熱負荷和夏季逐時冷負荷進行計算(from:民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范7.2.1)。

    施工圖設計階段,必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算(from:公共建筑節能設計標準5.1.1)。

    溫濕度合理搭配,合理降低室內溫濕度標準。

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    依據負荷特性劃分內外區,或采用多分區空調:

     

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    體育館、影劇院、博物館、商場等公共建筑采?。?/strong>

    a.高速噴口誘導送風;

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    b.影劇院下送風或座椅送風;

     

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    c.分層空調;

    高大建筑物中,僅對

    下部工作區進行空調,

    而對上部較大空間不

    予空調,或夏季采用

    上部通風排熱。

    公共建筑節能設計標準 5.3.22

     

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    高大廠房分層空調:

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    腰部水平送風分層空調氣流組織基本形式:

     

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    分層空調冷負荷組成:

    自身冷負荷;非空調區的對流熱轉移負荷;非空調區的輻射熱轉移負荷。

    中庭空調與防排煙常用方案:

    由下部負荷設空調送風,水平送風隔斷上、下空間,夏季無排風或設機械排風;

    只考慮夏季排風和地面采暖,不設空調。

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    辦公或商業服務建筑群、賓館,可采用如下方式:

    新風機組+風機盤管,布置靈活;過渡季無法充分利用室外風。

    變風量系統,節能;昂貴。

    室內局部熱源就地排除。

    冷熱源節能:

    規范條文(GB50736-2012):

    8.1.1 供暖空調冷源與熱源應根據建筑物規模、用途、建設地點的能源條件、結構、價格以及國家節能減排和環保政策的相關規定等,經過綜合論證確定,并應符合下列規定:

    1.有可供利用的廢熱或工業余熱的區域,熱源宜采用廢熱或工業余熱。當廢熱或工業余熱的溫度較高、經技術經濟論證合理時,冷源宜采用吸收式冷水機組;

    2.在技術經濟合理的情況下,冷、熱源宜利用淺層地能、太陽能、風能等可再生能源。當采用可再生能源收到氣候等原因的限制無法保證時,應設置輔助冷、熱源;

    3.不具備本條第1、2款的條件,但有城市或區域熱網的地區,集中式空調系統的供熱熱源宜優先采用城市或區域熱網;

    4.不具備本條第1、2款的條件,但城市電網夏季供電充足的地區,空調系統的冷源宜采用電動壓縮式機組;

    5.不具備本條第1~4款的條件,但城市燃氣供應充足的地區,宜采用燃氣鍋爐、燃氣熱水機供熱或燃氣吸收式冷(溫)水機組供冷、供熱;

    6.不具備本條第1~5款的條件的地區,可采用燃煤鍋爐、燃油鍋爐供熱,蒸汽吸收式冷水機組或燃油吸收式冷(溫)水機組供冷、供熱;

    7.建筑的夏季室外空氣設計露點溫度較低的地區,宜采用間接蒸發冷卻冷水機組作為空調系統的冷源;

    8.天然氣供應充足的地區,當建筑的電力負荷、熱負荷和冷負荷能較好匹配、能充分發揮冷、熱、電聯產系統的能源綜合利用效率并經濟技術比較合理時,宜采用分布式燃氣冷熱電三聯供系統;

    9.全年進行空氣調節,且各房間或區域負荷特性相差較大,需要長時間地向建筑物同時供熱和供冷,經技術經濟比較合理時,宜采用水環熱泵空調系統供冷、供熱;

    10.在執行分時電價、峰谷電價差較大的地區,經技術經濟比較,采用低谷電價能夠明顯起到對電網"削峰填谷"和節省運行費用時,宜采用蓄能系統供冷供熱;

    11.夏熱冬冷地區以及干旱缺水地區的中、小型建筑宜采用空氣源熱泵或土壤源地源熱泵系統供冷、供熱;

    12.各有天然地表水等資源可供利用、或者有可利用的淺層地下水且能保證100%回灌時,可采用地表水或地下水地源熱泵系統供冷、供熱;

    13.具有多種能源的地區,可采用復合式能源供冷、供熱。

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    天然冷源1—地下水:

    我國大部分地區,用地下水噴淋空氣都具有一定的降溫效果。

    “深井回灌”技術:夏季冷水送到噴水室去對空氣進行減濕冷卻處理?;厮湃霟嵘罹?貯存起來,以備冬季使用;冬季對空氣進行加熱加濕處理,低溫回水排入冷深井1貯存起來,以備夏季使用。

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    天然冷源2—地道風:

    由于夏季地道壁面的溫度比外界空氣的溫度低很多,所以在有條件利用的地方,使空氣穿過一定長度的地道,也能實現對空氣冷卻或減濕冷卻的處理過程。

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    天然冷源3—天然冰、水:

    自20世紀70年代以來,國外興起了利用天然冰儲冷的空調技術的研究。夏季空調時,來自天然儲冰池的冰水。此外還有深湖水、山澗水、溶洞水等。

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    什么情況下采用吸收式制冷更利于節能?

    單效機~100℃左右熱源,COP為0.7-0.8。

    雙效機~150℃左右熱源,COP為1.2-1.3。

    三效機~200℃以上熱源,COP為1.6-1.7,目前無成熟產品。

    燃煤或燃氣鍋爐制蒸汽,再利用蒸汽吸收式制冷,節能否?

    燃煤蒸汽鍋爐:鍋爐效率80%,雙效機COP=1.3,從燃煤到制冷的綜合效率為1.3×0.8=1.04。

    同樣規模的電動壓縮制冷機的COP=5.5。我國燃煤發電效率為30%,考慮15%的傳輸損失,從燃煤到末端用電的轉換效率為0.3×0.85×5.5=1.4,高于吸收式制冷的1.04。

    直接通過直燃式吸收機燃燒燃氣或燃油制冷,節能否?

    從燃煤到制冷的綜合效率為能量轉換效率為1.3(100%×1.3),大型燃氣發電廠的發電效率為55%,考慮15%傳輸損失,燃氣發電再電力制冷的綜合轉換效率為0.55×0.85×5.5=2.57,遠高于吸收機1.3的能量轉換率。

    無論鍋爐制蒸汽,再蒸汽吸收式制冷,還是直接燃燒燃氣或燃油吸收制冷,能源利用率均不如先在大電廠發電,再由電制冷。因此,一般情況下不提倡通過直接燃燒燃煤、燃氣、燃油的吸收式制冷方式。

    有工廠余熱或熱電聯產電廠余熱時,采用吸收式制冷,可在夏季充分利用這些余熱,替代常規的電壓縮制冷,實現能量的充分利用。

    缺少電力供應的地區,吸收式制冷可被作為降低電力峰值負載的辦法。

    冷熱源節能措施:

    優先利用可再生能源;

    重視冷熱源部分負荷性能;

    合理配置機組臺數和容量大?。?-3臺,一大一?。?;

    多臺制冷機并聯運行時,不開啟的制冷機前后的冷凍水、冷卻水管閥門必須關閉,防止不必要的短路旁通;

    及時調節供水溫度,實現變水溫調節;

    及時清洗冷凝器和蒸發器。

    正視區域供冷供熱技術:

    我國區域供冷項目,由于沿用傳統空調設計方法,將通過單體建筑負荷指標得出的各建筑的空調負荷簡單疊加,又不考慮同時系數,就會使系統容量遠大于需求量(可達2.6倍),使管網輸送溫差常時保持在2~3℃。最終使水源熱泵相對于空氣源熱泵的能效優勢全部損失在輸送能耗之中。

    如果熱電冷聯供系統選用小型燃氣輪機和余熱吸收式制冷機的組合,在全供冷模式下,其一次能效率只比直接用電動離心機制冷高10%左右,輸送能耗也會使這點優勢喪失殆盡。

    三種區域供冷方案的比較(ex:世博園)

    方案1:大型離心機水源熱泵,集中供冷;

    方案2:冷卻水集中輸送,分散水源熱泵;

    (A)末端兩級壓縮離心機

    (B)末端螺桿機

    方案3:區域熱電冷聯產(DCHP)。

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    初投資和運行成本比較:

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    幾種區域供冷方案的能耗比較:

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    空氣處理機組節能:

    主要技術指標:風量、風壓、供熱量、供冷量。

    空調系統的評價指標:

    采用能效比COP(EER)評價制冷機額定制冷工況

    綜合部分負荷值IPLV評價制冷機部分負荷制冷工況

    季節能效比SEER評價額定制冷制熱工況

    1)EER制冷性能系數(能效比) Energy efficiency ratio=制冷量/制冷消耗功率

    2)COP制熱性能系數Coefficient of Performance=制熱量/制熱消耗功率

    3)IPLV(Integrate partial load value)綜合部分負荷值,反應單臺制冷機的實際使用效率,衡量機組性能與系統負荷動態特性的匹配。

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    A--冷卻水進水溫度30℃時的EER

    B--冷卻水進水溫度26℃時的EER

    C--冷卻水進水溫度23℃時的EER

    D--冷卻水進水溫度19℃時的EER

    對機組在不同負荷率下的性能表現,賦予不同大小的"時間權"值。

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    考慮空調制冷系統在部分負荷下的運行問題。公建節能標準規定:

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    約克某離心式冷水機組特性:

    1)負荷在100%~40%時,隨著負荷的下降,每產生1kw冷量的耗電比滿負荷時少;

    2)負荷在10%~40%時,隨著負荷的下降,每產生lkw冷量的耗電均比滿負荷大

    3)為了節能,必須將冷水機組控制在100%~40%之間運行。

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    部分負荷性能系數IPLV:

    冷水機組存在一個高能效比區。離心機組的高能效比區比螺桿機組的能效比區范圍寬,能效比高。

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    嚴寒地區、寒冷地區和夏熱冬冷地區,大部分運行時間集中在負荷率在30%~50%區域;夏熱冬暖地區,大部分運行時間,集中在負荷率在50%~70%區域。

    4)SEER(season energy efficiency ratio)季節能效比

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    空氣處理機組節能措施:

    機組風量、風壓匹配,選擇最佳經濟點運行。

    機組整機漏風要少;設置熱回收設備。

    盡量利用可再生能源。

    水系統節能:

    冷凍水系統+冷卻水系統:

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    水系統現存問題:

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    水系統節能措施:

    1)分支環路水力平衡

    設計時進行分支環路之間的阻力計算

    設計時設置能準確調試的技術手段

    2)分區及設置二次泵

    3)冬夏及部分負荷時水泵分設

    4)冷凍水和冷卻水循環泵開啟臺數=冷機開啟臺數

    5)變流量水系統

    一次泵變流量水系統:

    基本原理:設計狀態下,滿負荷運行,壓差旁通閥開度為0,△P為△P0。

    負荷變小,兩通閥關小,供回水壓差超過△P0,壓差控制器作用,旁通閥自動打開,直至△P減小至△P0。

    部分水經旁通管進入回水管,與用戶側回水混合進入水泵及冷水機組,基本保持冷凍水泵和冷水機組的流量不變。

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    6)變頻調速控制:

     

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    7)冷卻塔節能

    溫度調節器控制風機起停

    通過調速裝置改變風機用電動機轉速

    冷卻塔供冷技術(免費供冷)

    冷卻塔并聯時,宜使水量在各塔之間均勻分布,并使冷卻塔風機統一變頻,盡量多開啟冷卻塔風扇、低頻率運行,充分利用冷卻塔換熱面積。

    冷卻塔節能技術:

    關閉不工作冷卻塔的水閥,避免冷卻水在不工作冷卻塔旁通,導致不同溫度的冷卻水混合。

    保持冷卻塔周圍通風順暢,進入冷卻塔的空氣濕球溫度不應高于室外環境溫度1℃。

    風系統節能:

    1)正確選用空氣處理設備

    2)變風量系統

    3)變頻控制技術

    4)局部熱源的熱量應通過局部排熱系統就地排除

    5)熱回收(to be continued)

    公建節能標準規定,風機的單位風量耗功率不應大于表中數據:

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    運行管理中的節能技術措施:

    1)合理調整室內參數,并根據人員變化,調節新風量

    新風量的大小主要根據室內允許CO2濃度確定,CO2允許濃度值取0.1%,每人所需新風量約為30m3左右。

    在除了CO2氣體之外的其它因素良好的情況下,可以考慮減少新風量。Ex:ASHRAE90一80規定,有回風的空調系統可以使新風量減少到33%(不抽煙的房間)

    調節新風量:

    可用如下方法減少新風量:

    在回風道上設置CO2檢測器,根據CO2氣體濃度自動調節新風閥門;

    監視室內人員,根據人數的變動,用手動預先把新風閥門開啟到一定的開度;

    用相應于星期或時刻而確定的運行圖式進行程序控制新風閥。

    2)防止過熱及過冷

    設置必要的恒溫設備。

    Ex:日本某辦公樓(建筑面積5600m2),風機盤管系統,采用恒溫器控制后,節省38%的冷量和26%的熱量。

    3)合理設定設備的啟動和停止時間;在預冷、預熱時

    停止取用新風。

    4)過渡季用室外空氣作為自然冷量

    在夏季室外空氣焓大于室內空氣焓、冬季室外室氣焓小于室內空氣焓時,減小新風量有顯著的節能意義。

    當供冷期間出現室外空氣焓小于室內空氣焓時,應全新風運行。

    5)根據空調負荷變化規律,制定不同的運行策略,使機組所提供的制冷能力與用戶所需要的冷量相適應。

    根據空調負荷變化規律,合理調配冷水機組運行臺數,使運行機組工作在高能效比區。

    因地制宜地增加冰蓄冷系統,利用冰蓄冷系統的特點,最大限度消除負荷變化對冷水機組的影響,為冷水機組在高能效比區運行創造條件。

    對于使用功能復雜的系統,必要時可增設調峰冷水機組;有特殊要求的房間,增設獨立冷源。

    6)加強冷卻塔的運行管理,降低冷卻水溫度

    對于停止運行的冷卻塔,其進出水管的閥門應該關閉。否則,因為來自停開的冷卻塔的水溫度較高,混合后的冷卻水水溫就會提高,冷機的制冷系數就減低了。

    冷卻塔使用一段時間后,應及時檢修,否則冷卻塔的效率會下降,不能充分地為冷卻水降溫。

    7)提高冷凍水溫度

    冷凍水溫度越高,冷機的制冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高1℃,冷機的制冷系數可提高3%,因此,不要設置過低的冷機冷凍水設定溫度。

    要關閉停止運行的冷機的水閥,防止部分冷凍水走旁通管路,否則,經過運行中的冷機的水量就會減少,導致冷凍水的溫度被冷機降到過低的水平。

    8)提高運行管理人員的技術素質

    9)合理的用能計費制度

    10)管路系統檢漏、檢垢。

    2019年12月24日 12:54
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