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大型中央空调系统的节能优化控制研究

时间:2016-01-04 11:16  阅读:

随着国内的写字楼、商场、宾馆等商业建筑的建设,其综合能耗的降低符合我国节能减排的要求。而中央空调的能耗成为商业建筑能耗减急需解决的重要课题。

1 引言

商业建筑随着经济的发展而逐渐繁荣起来,大量的写字楼、宾馆、商场等大量兴建,伴随而来的问题也越来越多,中央空调的高耗能就是其中问题之一。空调能耗是商业建筑能耗的最重要组成部分,约占总能耗的5060%,因此,中央空调的节能成为商业建筑整体节能最关键的内容。有数据显示,在过去的十年,气候同样条件下北京的平均能耗是188 kwh/m2.a,而日本的同类建筑大约为135 kwh/m2.a,也就是说北京市的商场的能耗要比日本高出将2240%,因此商业建筑中央空调节能措施是必要的。

2 商用中央空调节能技术概述及工作原理

2.1 技术概况

随着自动化控制技术的发展,以及计算机技术和变频技术的成熟,商用中央空调目前较为成熟的技术为智能模糊控制。模糊控制技术与传统的恒温差、恒压差PID调节的方式不同,该技术是由计算机技术、模糊控制技术、变频技术以及系统集成技术集合在一起,为用户提供了一个先进的智能化和个性化的空调服务。

通过应用相关技术平台,实现了中央空调冷媒流量系统运行的智能模糊控制,在保证有效制冷的前提下,实现了高效的节能运用,可使主机的节能率大10%-30%,风机、水泵的节能率达60%-80%以上。智能模糊控制技术适合复杂的、非线性的和变性系统的控制,是目前节能的主流技术。

此外,还有许多新技术在商业建筑中有所运用:针对商场内人流量大的特点,可采用高效离心机和新风除湿机的温湿度独立控制系统对温度和湿度进行分别控制,与常规系统相比更节能。高效离心机为商场内干式末端和新风除湿机预冷段提供冷冻水,干式末端负责商场内的温度控制,新风的供给和除湿由新风除湿机承担。

直流变频多联机+新风处理机系统为办公区域提供空调效果同时引入室外新风,多联机负责为办公室提供冷量,而新风处理机将室外的新风引入室内,保证了室内人员对新风量的需求。同时结合分户计费系统,实现物业的人性化管理。

2.2 工作原理

中央空调系统通常是由以下几个部分组成的:动件、热交换器、管道和阀件。动件主要用来驱动流体流动,包括:风机、压缩机、水泵等;热交换机包括:冷凝器、蒸发器、中间热交换器、风机盘管等;管道则是用来连接不通装置的,包括:水管、风管、冷凝管等。它的工作原理就是在将室外新鲜空气处理后,用管道将其送入室内,进而使室内空气能够保持在让人最为舒适的状态。一般来说,中央空调系统包括五个循环:室外空气循环、冷媒循环、冷却水循环、冷水循环、室内空气循环。

3 节能措施探讨

3.1 商用建筑结构节能

(1)优化商用建筑结构。在商用建筑初期,就要考虑其建筑的结构,其造型、朝向、护栏结构等,都直接影响着商用建筑物与外部环境的能量互换,包括自然通风、换热量及采光争情况,不同的建筑结构设计所造成的能耗差别非常大,有数据统计,在充分考虑商用建筑结构的情况下,比如从通风、建筑形式、遮阳等方面进行全面优化,有可能达到节能30%以上的效果。

(2)材料节能。新型材料日新月异,建筑物的节能材料更新换代较快,在建筑物设计之前,首先要掌握当前的节能材料种类、价格等信息。材料节能主要有以下几个方面需要注意:首先是建筑外墙和屋面,应积极采用泡沫聚苯乙烯、膨胀珍珠岩和聚氨酯等高效保温材料,以增加外墙和屋面保温隔热性能;其次是建筑物的门窗。门窗的材料应当考虑采用密封性较好的材料,要有密封条的产品,目的是减少冷空气的深入,达到节能的效果。磁轭还应该考虑采用一些玻璃产品,如真空夹层玻璃、中空玻璃以及热反射镀膜玻璃,采用这些材料的目的是减少因太阳的直接辐射和传导。也可以采用遮阳的措施,例如百叶窗、窗帘等措施。

(3)空调采用通风和排风热回收装置

大多数外窗都无法控制开窗通风量,开启一扇窗所导致的通风换气量往往远大于维持室内空气质量所需要的换气量,增加了室内不必要的冷热负荷,因此,在装中央空调的同时,通过专门的装置有组织地进行通风换气,同时在需要的时候有效地回收排风中的热量或冷量,对降低建筑的能耗具有重要意义。

3.2 设计方案的选择

(1)冷热负荷设计的控制。商用中央空调在设计前,必须进行热负荷冷负荷的逐项逐时的计算。冷热负荷应采用动态的计算方法,更加中央空调实际的负荷情况选择恰当的冷热源。由于系统冷热源及设备在部分负荷下的性能对系统节能有重要影响,因此,在设备选型时,一方面要考虑到特定的设计工况,同时还应该强调系统运行工况和部分负荷的系统性能的影响。

在进行空调系统的冷热负荷设计时,设计的负荷过大,设备的选型没有充分考虑到整个空调系统的负荷量和负荷特点以及设备性能,以及管道直径、空调机组容量、末端设备、水泵配置的设计量过大,会导致运行费用、投资费用的增大。很多建筑的空调系统都达不到满负荷的运行。水泵选型过大或者水泵的选配电机功率过大,会造成浪费能源、低效率运行的后果。多台冷冻水泵并联运行时,没有根据供冷负荷的变化调整开启台数,而是无论冷负荷大小,都是按最大冷负荷开动冷冻水泵,白白浪费了电能。

(2)空调水系统的设计控制

水系统大多是定流量,设计水流量按最大冷负荷和5℃的供回水温差确定。而实际中普遍存在大流量小温差现象,最大负荷出现的时间很少,绝大部分时间在部分负荷下运行,实际温差小于设计温差,实际流量比设计流量大1.5倍以上,大大超过设计流量,水泵电耗大大增加。

3.3 加强中央空调运行的管理

(1)及时掌握备用冷场的实施情况,适时开关空调,充分了解最佳的停机、开机时间,尤其是其冷冻水泵在打循环水的情况。由于商业空调的差异性、系统的不同,其开关的时间也有所不同。

(2)注意气候变化的时间,充分利用不同季节。例如,夏季早晨的室外空气较为新鲜,同时室内空气气温较高,可以采取以下方式进行节能:利用空调及消防排烟系统,送风一段时间,以半小时内为宜,这样不仅可以是开机前的室内温度较低,还可以减少主机的负荷;在降低室内温度的同时还能提供室内温度的空气质量。

(3)在开机之前应对冷水机组进行全面的维护。特别是对机组冷凝器、蒸发器的清洗能起到较好的节能效果。采用直径遇冷凝器和蒸发器管束相匹配的尼龙绳对卧冷凝器和蒸发器进行人工拖洗的效果较好。

(4)层分区控制。在中央空调中减少冷热负荷,不同性质的对象可共用以冷热水系统,而且在不同的季节要求也不同。为了实现分区分时段控制,对不同性质区域的冷热水管加装电磁阀,并在空调机房进行集中控制,可以有效地节能。

(5)注意观察并记录机组运行的吸、排气压力、温度等参数,掌握机组的运行规律,并根据室外空气参数的变化随时调整冷却塔的运行台数、调整冷水水量,根据室内空气参数的变化情况,调整新风量等参数,使机组合理运行。

(6)经常检查冷却水、冷冻水的水质,保持冷却水、冷冻水水质良好,避免水垢附着在换热器内壁,影响换热效果,增加耗电量。

4 结束语

随着人们生活水平的提高,人们对室内的舒适性也越来越高:一个健康而舒适的商业环境可以让您在购物、消费时清爽愉悦。但随着商业建筑的增加,商业建筑的空调能耗也不断增加,所以节能势在必行。

相关标签: 中央空调 中央空调节能 中央空调系统

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