隨著國內(nèi)的寫字樓、商場、賓館等商業(yè)建筑的建設(shè)，其綜合能耗的降低符合我國節(jié)能減排的要求。而中央空調(diào)的能耗成為商業(yè)建筑能耗減急需解決的重要課題。
1 引言
商業(yè)建筑隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而逐漸繁榮起來，大量的寫字樓、賓館、商場等大量興建，伴隨而來的問題也越來越多，中央空調(diào)的高耗能就是其中問題之一。空調(diào)能耗是商業(yè)建筑能耗的最重要組成部分，約占總能耗的5060%，因此，中央空調(diào)的節(jié)能成為商業(yè)建筑整體節(jié)能最關(guān)鍵的內(nèi)容。有數(shù)據(jù)顯示，在過去的十年，氣候同樣條件下北京的平均能耗是188
kwh/m2.a，而日本的同類建筑大約為135
kwh/m2.a，也就是說北京市的商場的能耗要比日本高出將2240%，因此商業(yè)建筑中央空調(diào)節(jié)能措施是必要的。
2 商用中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)概述及工作原理
2.1 技術(shù)概況
隨著自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和變頻技術(shù)的成熟，
商用中央空調(diào)節(jié)能目前較為成熟的技術(shù)為智能模糊控制。模糊控制技術(shù)與傳統(tǒng)的恒溫差、恒壓差PID調(diào)節(jié)的方式不同，該技術(shù)是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、模糊控制技術(shù)、變頻技術(shù)以及系統(tǒng)集成技術(shù)集合在一起，為用戶提供了一個(gè)先進(jìn)的智能化和個(gè)性化的空調(diào)服務(wù)。
通過應(yīng)用相關(guān)技術(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)冷媒流量系統(tǒng)運(yùn)行的智能模糊控制，在保證有效制冷的前提下，實(shí)現(xiàn)了高效的節(jié)能運(yùn)用，可使主機(jī)的節(jié)能率大10%-30%，風(fēng)機(jī)、水泵的節(jié)能率達(dá)60%-80%以上。智能模糊控制技術(shù)適合復(fù)雜的、非線性的和變性系統(tǒng)的控制，是目前節(jié)能的主流技術(shù)。
此外，還有許多新技術(shù)在商業(yè)建筑中有所運(yùn)用：針對商場內(nèi)人流量大的特點(diǎn)，可采用高效離心機(jī)和新風(fēng)除濕機(jī)的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)對溫度和濕度進(jìn)行分別控制，與常規(guī)系統(tǒng)相比更節(jié)能。高效離心機(jī)為商場內(nèi)干式末端和新風(fēng)除濕機(jī)預(yù)冷段提供冷凍水，干式末端負(fù)責(zé)商場內(nèi)的溫度控制，新風(fēng)的供給和除濕由新風(fēng)除濕機(jī)承擔(dān)。
直流變頻多聯(lián)機(jī)+新風(fēng)處理機(jī)系統(tǒng)為辦公區(qū)域提供空調(diào)效果同時(shí)引入室外新風(fēng)，多聯(lián)機(jī)負(fù)責(zé)為辦公室提供冷量，而新風(fēng)處理機(jī)將室外的新風(fēng)引入室內(nèi)，保證了室內(nèi)人員對新風(fēng)量的需求。同時(shí)結(jié)合分戶計(jì)費(fèi)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)物業(yè)的人性化管理。
2.2 工作原理
中央空調(diào)系統(tǒng)通常是由以下幾個(gè)部分組成的：動(dòng)件、熱交換器、管道和閥件。動(dòng)件主要用來驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)，包括：風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵等;熱交換機(jī)包括：冷凝器、蒸發(fā)器、中間熱交換器、風(fēng)機(jī)盤管等;管道則是用來連接不通裝置的，包括：水管、風(fēng)管、冷凝管等。它的工作原理就是在將室外新鮮空氣處理后，用管道將其送入室內(nèi)，進(jìn)而使室內(nèi)空氣能夠保持在讓人最為舒適的狀態(tài)。一般來說，中央空調(diào)系統(tǒng)包括五個(gè)循環(huán)：室外空氣循環(huán)、冷媒循環(huán)、冷卻水循環(huán)、冷水循環(huán)、室內(nèi)空氣循環(huán)。
3 節(jié)能措施探討
3.1 商用建筑結(jié)構(gòu)節(jié)能
(1)優(yōu)化商用建筑結(jié)構(gòu)。在商用建筑初期，就要考慮其建筑的結(jié)構(gòu)，其造型、朝向、護(hù)欄結(jié)構(gòu)等，都直接影響著商用建筑物與外部環(huán)境的能量互換，包括自然通風(fēng)、換熱量及采光爭情況，不同的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所造成的能耗差別非常大，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在充分考慮商用建筑結(jié)構(gòu)的情況下，比如從通風(fēng)、建筑形式、遮陽等方面進(jìn)行全面優(yōu)化，有可能達(dá)到節(jié)能30%以上的效果。
(2)材料節(jié)能。新型材料日新月異，建筑物的節(jié)能材料更新?lián)Q代較快，在建筑物設(shè)計(jì)之前，首先要掌握當(dāng)前的節(jié)能材料種類、價(jià)格等信息。材料節(jié)能主要有以下幾個(gè)方面需要注意：首先是建筑外墻和屋面，應(yīng)積極采用泡沫聚苯乙烯、膨脹珍珠巖和聚氨酯等高效保溫材料，以增加外墻和屋面保溫隔熱性能;其次是建筑物的門窗。門窗的材料應(yīng)當(dāng)考慮采用密封性較好的材料，要有密封條的產(chǎn)品，目的是減少冷空氣的深入，達(dá)到節(jié)能的效果。磁軛還應(yīng)該考慮采用一些玻璃產(chǎn)品，如真空夾層玻璃、中空玻璃以及熱反射鍍膜玻璃，采用這些材料的目的是減少因太陽的直接輻射和傳導(dǎo)。也可以采用遮陽的措施，例如百葉窗、窗簾等措施。
(3)空調(diào)采用通風(fēng)和排風(fēng)熱回收裝置
大多數(shù)外窗都無法控制開窗通風(fēng)量，開啟一扇窗所導(dǎo)致的通風(fēng)換氣量往往遠(yuǎn)大于維持室內(nèi)空氣質(zhì)量所需要的換氣量，增加了室內(nèi)不必要的冷熱負(fù)荷，因此，在裝中央空調(diào)的同時(shí)，通過專門的裝置有組織地進(jìn)行通風(fēng)換氣，同時(shí)在需要的時(shí)候有效地回收排風(fēng)中的熱量或冷量，對降低建筑的能耗具有重要意義。
3.2 設(shè)計(jì)方案的選擇
(1)冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)的控制。商用中央空調(diào)在設(shè)計(jì)前，必須進(jìn)行熱負(fù)荷冷負(fù)荷的逐項(xiàng)逐時(shí)的計(jì)算。冷熱負(fù)荷應(yīng)采用動(dòng)態(tài)的計(jì)算方法，更加中央空調(diào)實(shí)際的負(fù)荷情況選擇恰當(dāng)?shù)睦錈嵩础Ｓ捎谙到y(tǒng)冷熱源及設(shè)備在部分負(fù)荷下的性能對系統(tǒng)節(jié)能有重要影響，因此，在設(shè)備選型時(shí)，一方面要考慮到特定的設(shè)計(jì)工況，同時(shí)還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況和部分負(fù)荷的系統(tǒng)性能的影響。
在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)的負(fù)荷過大，設(shè)備的選型沒有充分考慮到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷量和負(fù)荷特點(diǎn)以及設(shè)備性能，以及管道直徑、空調(diào)機(jī)組容量、末端設(shè)備、水泵配置的設(shè)計(jì)量過大，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用、投資費(fèi)用的增大。很多建筑的空調(diào)系統(tǒng)都達(dá)不到滿負(fù)荷的運(yùn)行。水泵選型過大或者水泵的選配電機(jī)功率過大，會(huì)造成浪費(fèi)能源、低效率運(yùn)行的后果。多臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，沒有根據(jù)供冷負(fù)荷的變化調(diào)整開啟臺(tái)數(shù)，而是無論冷負(fù)荷大小，都是按最大冷負(fù)荷開動(dòng)冷凍水泵，白白浪費(fèi)了電能。
(2)空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制
水系統(tǒng)大多是定流量，設(shè)計(jì)水流量按最大冷負(fù)荷和5℃的供回水溫差確定。而實(shí)際中普遍存在大流量小溫差現(xiàn)象，最大負(fù)荷出現(xiàn)的時(shí)間很少，絕大部分時(shí)間在部分負(fù)荷下運(yùn)行，實(shí)際溫差小于設(shè)計(jì)溫差，實(shí)際流量比設(shè)計(jì)流量大1.5倍以上，大大超過設(shè)計(jì)流量，水泵電耗大大增加。
3.3 加強(qiáng)中央空調(diào)運(yùn)行的管理
(1)及時(shí)掌握備用冷場的實(shí)施情況，適時(shí)開關(guān)空調(diào)，充分了解最佳的停機(jī)、開機(jī)時(shí)間，尤其是其冷凍水泵在打循環(huán)水的情況。由于商業(yè)空調(diào)的差異性、系統(tǒng)的不同，其開關(guān)的時(shí)間也有所不同。
(2)注意氣候變化的時(shí)間，充分利用不同季節(jié)。例如，夏季早晨的室外空氣較為新鮮，同時(shí)室內(nèi)空氣氣溫較高，可以采取以下方式進(jìn)行節(jié)能：利用空調(diào)及消防排煙系統(tǒng)，送風(fēng)一段時(shí)間，以半小時(shí)內(nèi)為宜，這樣不僅可以是開機(jī)前的室內(nèi)溫度較低，還可以減少主機(jī)的負(fù)荷;在降低室內(nèi)溫度的同時(shí)還能提供室內(nèi)溫度的空氣質(zhì)量。
(3)在開機(jī)之前應(yīng)對冷水機(jī)組進(jìn)行全面的維護(hù)。特別是對機(jī)組冷凝器、蒸發(fā)器的清洗能起到較好的節(jié)能效果。采用直徑遇冷凝器和蒸發(fā)器管束相匹配的尼龍繩對臥冷凝器和蒸發(fā)器進(jìn)行人工拖洗的效果較好。
(4)層分區(qū)控制。在中央空調(diào)中減少冷熱負(fù)荷，不同性質(zhì)的對象可共用以冷熱水系統(tǒng)，而且在不同的季節(jié)要求也不同。為了實(shí)現(xiàn)分區(qū)分時(shí)段控制，對不同性質(zhì)區(qū)域的冷熱水管加裝電磁閥，并在空調(diào)機(jī)房進(jìn)行集中控制，可以有效地節(jié)能。
(5)注意觀察并記錄機(jī)組運(yùn)行的吸、排氣壓力、溫度等參數(shù)，掌握機(jī)組的運(yùn)行規(guī)律，并根據(jù)室外空氣參數(shù)的變化隨時(shí)調(diào)整冷卻塔的運(yùn)行臺(tái)數(shù)、調(diào)整冷水水量，根據(jù)室內(nèi)空氣參數(shù)的變化情況，調(diào)整新風(fēng)量等參數(shù)，使機(jī)組合理運(yùn)行。
(6)經(jīng)常檢查冷卻水、冷凍水的水質(zhì)，保持冷卻水、冷凍水水質(zhì)良好，避免水垢附著在換熱器內(nèi)壁，影響換熱效果，增加耗電量。
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