淺談中央空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇及節(jié)能措施

劉行瑞

[關(guān)鍵詞]中央空調(diào)系統(tǒng);選擇;節(jié)能;措施

隨著我國人民生活水平的提高,城市建設(shè)得以迅猛發(fā)展,高層建筑逐漸增多,為空調(diào)市場帶來了大量的商機。同時,對空調(diào)形式及其節(jié)能也提出了新的要求。

一、空調(diào)形式的選擇

(一)不同建筑空調(diào)形式的選擇

1.高層建筑空調(diào)方式應(yīng)根據(jù)不同的建筑形式,建筑物使用功能、時間,以及空調(diào)負荷的特點等來選擇。比如,辦公樓建筑,分為常規(guī)建筑和現(xiàn)代化辦公樓,常規(guī)辦公樓屬于舒適性空調(diào),現(xiàn)代化辦公樓夏季冷負荷為常規(guī)辦公樓的1.3~1.4倍。

2.旅館建筑,目前國內(nèi)外旅館客房空調(diào)用的最多的是風機盤管加獨立新風系統(tǒng)。

3.商業(yè)建筑,在商業(yè)大樓中,廣泛采用集中新風系統(tǒng)和各層機組相結(jié)合的空調(diào)方式,對于大型商場,為了適應(yīng)商場內(nèi)部區(qū)客流量的波動,而周邊區(qū)全天負荷變化不大的特點,國內(nèi)也有內(nèi)區(qū)采用VAV,周邊區(qū)采用風機盤管或定風量單風道的空調(diào)方式。

(二)同一建筑空調(diào)形式的選擇

同一座高層建筑物內(nèi)平面和豎向房間的負荷差別很大,各房間用途、使用時間和空調(diào)設(shè)備承壓能力等均不盡相同,而且整個建筑物的空調(diào)容量很大,為使空調(diào)系統(tǒng)既能保持室內(nèi)要求參數(shù),又能經(jīng)濟實用,就需要將系統(tǒng)分區(qū)。系統(tǒng)分區(qū)主要考慮室內(nèi)設(shè)計參數(shù)、負荷特性、建筑高度、房間使用功能和使用時間、空調(diào)設(shè)備的容量和節(jié)能管理方便等因素。

二、空調(diào)節(jié)能的方法

空調(diào)負荷主要包括:由于室內(nèi)外溫差通過圍護結(jié)構(gòu)傳熱引起的負荷,日射得熱引起的負荷,室內(nèi)設(shè)備及人員散熱引起的負荷,新風引起的負荷,物料散熱量及散濕過程的潛熱量等。

在目前的空調(diào)工程設(shè)計中,冷負荷設(shè)計值過大的問題非常普遍。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,許多空調(diào)建筑即使在最熱的季節(jié),仍有1/3的冷水機組是不運行的,有的甚至高達1/2。設(shè)計冷負荷是選擇設(shè)備的主要依據(jù),所以正確地計算建筑冷負荷對整個系統(tǒng)的設(shè)計十分重要。然而,目前國內(nèi)的空調(diào)設(shè)計造成大量的設(shè)備閑置,設(shè)計中冷負荷取值過大是其中主要原因。

建筑物內(nèi)主要冷、熱負荷由冷凍機和鍋爐提供的冷凍水和熱水來承擔。因此,空調(diào)水系統(tǒng)就變得龐大和復雜,不僅管路和設(shè)備投資較高,而且水泵耗能也較大。在空調(diào)系統(tǒng)中,水泵的能耗占據(jù)相當?shù)谋戎?其節(jié)能潛力較大。

目前,有些工程冬、夏季使用同一循環(huán)水泵,但是空調(diào)系統(tǒng)的水流量隨空調(diào)負荷的增大而增大,隨供、回水溫差的增大而減小。我國夏熱冬冷地區(qū),一般夏季空調(diào)冷負荷大于冬季熱負荷,而夏季空調(diào)供、回水溫差為5℃,冬季空調(diào)供、回水溫差為10℃(除直燃式機組、熱泵機組外),因此夏季空調(diào)水流量比冬季大得多(至少大1倍)。所以水系統(tǒng)的布置、系統(tǒng)運行工況、管路和設(shè)備的選用應(yīng)從節(jié)能、安全性和維護管理等方面綜合平衡后進行合理的考慮和安排。

在空調(diào)工程水系統(tǒng)設(shè)計中,首先優(yōu)選同程式系統(tǒng),它不僅確保設(shè)計質(zhì)量和方便管理,而且對于今后由于大樓局部使用功能發(fā)生變化為空調(diào)系統(tǒng)改造帶來很大的方便;關(guān)于異程式水系統(tǒng),在空調(diào)工程設(shè)計中應(yīng)采取謹慎的態(tài)度,首先該系統(tǒng)必須是小系統(tǒng)或者是局部異程系統(tǒng),其次還需要對系統(tǒng)作仔細的水力計算,對一些支管上還需增加一些平衡閥來調(diào)節(jié)壓差,以實現(xiàn)水力平衡。在冷凍水、冷卻水系統(tǒng)中,不論大小系統(tǒng)應(yīng)盡量優(yōu)先考慮機、泵一對一系統(tǒng),它不僅有利于冷水機組的穩(wěn)定運行,而且對系統(tǒng)的管理、節(jié)能、自控都會帶來很大的好處。我們知道,在空調(diào)設(shè)備運行中,水泵的能耗一般均占系統(tǒng)總能耗的15%~20%,如果在系統(tǒng)負荷發(fā)生變化時停掉一臺冷水機組,同時其相應(yīng)的水泵也停掉1臺,其節(jié)能效益是非常可觀的。對于水泵與冷凝器不對應(yīng)的來說,應(yīng)該在每臺冷凝器及冷卻塔的供水管上裝電動蝶閥并與其冷水機組聯(lián)鎖控制,否則這種系統(tǒng)不宜采用。

高層建筑空調(diào)負荷大,冷熱源設(shè)備初投資大,且空調(diào)能耗在高層建筑的總能耗中占有很大的比例,故冷熱源設(shè)備的選用須按技術(shù)先進性、經(jīng)濟性和安全可靠性等原則進行比較后確定。空調(diào)冷熱源方案的優(yōu)選實際是一個多目標決策問題,運用層次分析方法,建立適合冷熱源方案選擇的評價指標體系,將定量和定性指標統(tǒng)一在一個模型中,形成一個多層次的分析結(jié)構(gòu)模型,對方案進行優(yōu)序排列,得出優(yōu)選方案。根據(jù)工程所在地點的氣候條件、能源結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的冷熱負荷和本項目的特點,依據(jù)冷熱源選擇的基本原則,排除明顯不合理的方案后,得到以下4種冷熱源備選方案:

①螺桿式冷水機組+燃油鍋爐。

②螺桿式冷水機組+蒸汽換熱器。

③蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機組+蒸汽換熱器。

④燃油直燃式溴化鋰吸收式冷熱水兩用機組。

另外,作為水源熱泵的一種,城市污水冷熱源熱泵近兩年得到了長足發(fā)展。城市原生污水數(shù)量巨大,遍布城市市區(qū)內(nèi),城市污水冷熱源熱泵同時還涉及污水資源再生利用問題,因此得到廣泛認可,發(fā)展迅速,是一個很好的應(yīng)用方向。城市污水源熱泵作為一項新技術(shù),在國外已應(yīng)用幾十年,國內(nèi)近兩年才開始應(yīng)用。該技術(shù)能否得到推廣使用,主要涉及初投資、運行費及其發(fā)展?jié)摿Φ葐栴},而發(fā)展?jié)摿τ职茉蠢寐省Νh(huán)境的破壞性及實際的應(yīng)用規(guī)模。在不需供熱或電力供應(yīng)相對充裕的地區(qū),冷源需求大、日負荷變化大等場合,大功率電驅(qū)動制冷機如螺桿式、離心式壓縮機組具有明顯的優(yōu)勢;而在電力供應(yīng)缺乏的地區(qū),如果需要同時制冷和供熱,選擇性能相對穩(wěn)定的吸收式制冷機組則較為合適;在某些寸土寸金的城市,選用水源熱泵式機組能節(jié)約設(shè)備用房,更能適應(yīng)不斷變化的建筑間隔,尤其適合出租辦公樓工程采用。

因此,中央空調(diào)形式的選擇在實際工程中要因地制宜,既要考慮方案的經(jīng)濟性,又要考慮噪聲、污染及維護管理等技術(shù)性能;既要考慮當前的投資利益,又要考慮長遠利益,從而合理地選擇冷熱源方案。□

(編輯/丹桔)