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建筑节能:空调系统优化是关键

    文章来源:原创 发布时间:2013年02月19日 点击数: 字号:

  中国建筑学会暖通空调分会理事长徐伟介绍,节能与生活质量并不构成矛盾。随着节能技术的日臻完善,空调的节能目标已由昔日以牺牲舒适标准或降低空气质量要求来实现节能,转变为在保证舒适性要求的前提下以提高能源利用率来实现。针对我国能源利用率低、暖通空调能耗大的特点,这种以有效利用能源为节能目标的观念转变无疑将成为我国空调行业发展的机遇。

  我国建筑总能耗占社会终端能耗的两成以上,不仅给国家和社会造成了能源负担,也在一定程度上制约了我国经济发展。能源界人士根据研究和实践成果,普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最直接、最有效的方式。在现代建筑中,空调一直是建筑能耗的大户,约占整个建筑能耗的35%%以上。空调系统能耗主要有两方面:供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗以及为了给房间送风和输送空调循环水、风机和水泵所消耗的电能。因此,建筑空调系统的节能主要从设备和运行两方面进行探索。

    减少冷热源的能耗成关键

  冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定,建筑物空调的冷热负荷包括室外气象参数、室内空调设计标准、外墙门窗的传热特性、室内人员和照明等诸多方面的影响。对此,业内专家认为,减少冷热源的能耗要通过三种途径实现:

  首先,降低冷热负荷。冷热负荷是空调系统最基础的数据,制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷送热的空调箱、风机盘管等产品规格型号的选择都以冷热负荷为依据。如果能减少建筑的冷热负荷,不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等产品的规格,降低空调系统的初投资,而且这些设备所需配电功率也会相应减少,有利于减少变配电设备初投资以及空调设备日常运行的耗电量,降低后期费用。

  北京建筑设计研究院顾问总工程师吴德绳认为,减少冷热负荷是各类建筑节能最根本的措施,房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去,减少建筑物的冷热负荷首要改善建筑的保温隔热性能,这点甚至应该让建筑设计师有所“感悟”。

  其次,要合理降低系统设计负荷。吴德绳说,目前,我国多数设计人员在设计空调系统时往往采用负荷指标进行估算,并且出于安全的考虑往往取值过大,造成系统的冷热源、能量输配、设备末端换热设备容量大大超过实际需求,形成“大马拉小车”的现象。

  最后,要控制新风量,降低室内温湿度设计标准。有些建筑的空调系统需要大量引入新风以满足室内空气品质的要求。根据其新风引入方式,可以通过在过渡季节和冬季直接引入室外的温湿度相对较低的新风来带走房间内所产生的各项热湿负荷,而无需使用集中制冷系统达到“免费”供冷的节能效果。在夏季时,利用夜间相对低温的新风,可以在非营运时间预先冷却室内空气。

  中国工程院院士、清华大学教授江亿表示,系统耗能与室内湿度有很大关系。为了节约能耗,空调房间的室内温湿度基数在满足生产要求和人体舒适的条件下,可适当降低设计标准,并应当考虑温湿度独立控制系统。

    空调系统节能关注两大方面

  除了努力减少建筑物冷热源的能耗之外,暖通空调在建筑节能中最重要的是空调系统优化,可以通过采取变风量技术、增大送风温差和供回水温差的办法来解决。

  中国建筑设计研究院副总工程师潘云钢认为,变风量空调系统可以通过改变送风量的办法控制不同房间的温湿度。当各房间的负荷小于设计负荷时,变风量系统可以调节输送风量,减小系统的总输送风量。这样,空调设备的容量减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。同时,减小风量可节约处理空气所需的能量。

  有资料显示,采用变风量系统可节约能源达到30%%左右,并能同时提高环境的舒适性。该系统适合应用于楼层空间大而且房间多的建筑,尤其是办公楼更能发挥其操作简单、舒适节能的效果。此外,通过增大送风温差和供回水温差也可有效减小空调能耗。

    自动控制和变频技术应用渐广泛

  空调系统运行管理的自动控制,不仅可以保证空调房间温湿度精度要求和节约人力,更能防止系统多余的能量损失。空调自动控制系统包括冷热源的能量控制、焓值控制、新风量控制、设备的启停时间和运行方式的控制、温湿度设定控制、自动显示、记录等内容,通过预测室内外空气状态参数维持室内舒适环境为约束条件,把最小耗能量作为评价函数,来判断和确定需提供的冷热量、冷热源,空调机、风机、水泵的运行台数以及工作顺序、运行时间等各个环节的运行方式,以达到最佳节能运行的效果。

  针对空调控制系统的特点,随着电子技术及微机控制技术的发展,变频器的应用日益广泛,空调控制系统中采用变频技术正成为一种趋势。不同类型的机组都有较完善的自动控制调节装置,能够随着负荷变化自动调节运行状况以保持高效率运行。空调机组、末端设备和水泵等设备采用变频控制,可以使这些设备的能耗减少三成以上。