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浅谈水温空调系统节能

时间:2017-11-01 16:51 作者:水空调 点击: 影响水温空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。
一、水温空调系统能耗的构成及主要特点
  随着我国国民经济的迅速发展,能源和环境问题日益尖锐,城市化的飞速发展和人们生活水平的提高,建筑能耗在总能耗中所占的比例越来越大,在发达已达到40%,建筑能耗主要包括建筑物在采暖、通风、空调、照明、电器和热水供应等需求方面的能耗,用于水温空调的能耗又占建筑能耗的30%~50%,且在逐年上升。为了维持建筑物内部空气环境适宜的温湿度,现代建筑中通常采用设置水温空调系统来保证这一需求,而所消耗的能量即为水空调系统的能耗。这部分能耗中包括建筑物冷热负荷引起的能耗、新风负荷引起的能耗及输送设备(风机和水泵)的能耗。影响水温空调系统能耗的主要因素有室外气候条件、室内设计标准、围护结构特征、室内人员及设备照明的状况以及新风系统的设置等。水温空调系统的能耗还有几个特点:1)系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。2)维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用能源来满足要求,如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。3)水温空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗,有效利用能量。
  二、水温空调系统节能的途径与方法
  1)改变公众对空调系统的理解观念,增强公众节能意识。对于舒适性空调系统,从专业的角度来讲就是使人体有好的冷热舒适性。而在社会上常常发现一种这样的观念:认为空调在夏季是越冷效果越好,冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背。事实上,这样不仅大大增大了空调系统的能耗,同时由于室内外温差的增大,也使人体对不同环境的适应性下降,身体免疫力降低。
  2)精心设计水温空调系统,使其在经济的状况下运行。水温空调系统特别是空调系统是一个庞大复杂的系统,系统的选择及其设计的优劣,将直接影响系统终的使用性能和能耗。然而实际中,往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视,使得设计建造的系统不仅初投资大,运行能耗也相当惊人,大大超过了标准。据实测,有的公共建筑的空调能耗占建筑总能耗的60%。为此,有建议有关职能部门加强对水温空调设计项目的管理,加强对设计图纸文件的审查,对未达到有关节能标准的设计严禁施工建造。
  3)科学管理水温空调系统,使其在经济的状况下运行。除设计外,运行管理也起着重要的作用。有些单位的空调系统,一年四季只有开机关机和冬夏季转换操作,显然系统达不到相应的节能效果。为此要求运行管理人员不仅要有强烈的责任心,上岗前还要进行系统的培训和考核,对没有达到要求的,应重新培训,考核合格后才能上岗。
  4)改善建筑围护结构的保温性能,减少冷热损失。对于水温空调系统而言,通过围护结构的空调负荷占有很大比例,而围护结构的保温性能决定围护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过围护结构的空调负荷的大小。所以在出台的建筑节能设计规范和标准中,首先要求的就是提高围护结构的保温隔热性能。而在一些实际工程中,由于业主观念问题或资金问题,总是不愿在这方面投资。
  5)提高系统控制水平,调整室内热湿环境参数,尽可能降低空调系统能耗。空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的,人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度,甚至仅是空气温度。这显然是不全面的,势必带来许多问题,如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。热湿环境研究成果的应用,为人们采用新的控制方式方法提供了理论基础。如果采用舒适性评价指标即体感指标作为空调系统的调控参数,如采用PMV或SET指标对空调系统进行调控,不仅可以解决传统控制方法存在的弊病,而且可以实现大幅度的节能,据初步研究表明,采用这种控制方法可使空调系统在人体舒适的条件下节能30%左右。
  6)采用新型节能舒适健康的空调方式。影响人体热舒适性的环境参数众多,不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果,但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季,如果采用传统的空调方式,把整个室内的空气加热,通过空气实现人体与环境的热湿交换,就需要较高的空气温度,此时通过围护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果根据热湿环境的研究成果,改变传统的空调方式,冬季增加辐射热,如低温地板辐射采暖技术,此时所需要的空气温度显著下降,一般可达到12℃~14℃,而传统方式一般为18℃~20℃,显然后者比前者具有显著的节能效果。目前低温地板辐射采暖已在我国北方地区获得大面积应用,其舒适、节能、便于分户计量等优点日益被设计人员和用户认同,部分地区已制定地方法规。
  7)推广使用可能源或低品位能源的空调系统。随着空调系统的广泛应用,空调对不可能源的消耗将大幅度上升,同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。热泵空调技术就是在这种形势下发展起来的,热泵是指依靠高位能的驱动,使热量从低位热源流向高位热源的装置。它可以把不能直接利用的低位热能转化为可直接利用的高位热能,从而达到节约部分高位热能,热泵提取的低位热源可以是室外空气、地表水或地下水、地下恒温层土壤热以及其他废热余热。另外,利用太阳能供热或制冷技术也在进一步开发应用。
  8)开展冷热回收利用的研究运用工作,实现能源的大限度利用。目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃发展,并取得了一些可喜的成果,如空调系统排风的全热回收器,夏季利用冷凝热的卫生热水供应等,都是对系统冷热的回收利用,显著提高了空调系统能源利用率。
  水温空调系统的节能在建筑节能中占据重要的位置,起着重要的作用,节能技术的研究开发和应用是水温空调系统、建筑系统节能的基础,职能部门的重视和支持,则是实现大幅度节能、产生显著的环境和社会效益、推动经济发展的保证。
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