论文部分内容阅读
【摘 要】简要介绍了影响空调能耗的因素及空调系统中常用节能技术。
【关键词】合理用能;空调能耗;节能
Implementation of energy saving in air conditioning
Mao Yu-ming1, Zhang Yan-hong2, Zhang Ji-long2
(1. Jiaozuo wide into Planning and Design Co., Ltd. Jiaozuo Henan 454100;
2. Henan Academy of Building Research Co., Ltd. Zhengzhou Henan 450008)
【Abstract】This paper briefly describes the factors affecting the air conditioning energy consumption and air-conditioning systems commonly used in energy saving technology.
【Key words】Rational use of energy; Air conditioning energy consumption; Energy
在全世界都在呼吁节能减排的当今社会,我们为了保护自己的生存环境在各方面都做着努力。现代建筑中广泛采用了空调、给(排)水、照明、电梯等耗能设备。空调一直是建筑能耗中的大户,约占整个建筑能耗的35%以上。所以,空调系统的节能对于整幢建筑的能耗的影响是一个关键性因素。空调系统的能耗主要有两个方面:一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗,如压缩式制冷机耗电,吸收式制冷机耗蒸汽或燃气,锅炉耗煤、燃油、燃气或电等;另一方面是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。所以,建筑空调系统的节能主要包括降低设备能耗及运行控制能耗两大方面。
随着经济的发展和人民生活水平的提高,空调的市场需求飞速增长,使得空调能耗激增。空调耗电是季节性的需求,导致夏季的电力高峰负荷。随着空调器的大量使用,空调耗电目前已在许多发达城市中占夏季电力高峰期负荷的40%左右,这也是2003以来年全国2/3的省份出现“拉闸限电”问题的主要原因之一。由于我国建筑物的保温节能性能差、空调运行效率低、大部分居民尚未形成良好的节能习惯等原因,我国的空调节能潜力非常大。据分析,到2020年全面实现小康社会时,我国空调高峰负荷节电空间约9000万千瓦,相当于5个三峡电站的满负荷容量,是规划中2020年的全国核电总装机容量的2～3倍,相应可减少电力建设投资4000亿元以上。
因此,采用合理的措施和策略来节约空调能耗,对我国来说可以节约资源、保护环境,而且可避免不必要的电力建设投资;对用户来说则可减少空调运行费用的开支,其经济性是显见的。在某种程度上,综合利用各种技术措施达到空调节能,有利于国民经济的可持续发展,是一件利国利民的好事。
1. 影响空调能耗的因素
影响空调能耗的因素有很多,例如,室内温湿度设定值、室外空气量、空调方式、空调系统的控制运行和维护管理等。建筑物的朝向和平面布置、建筑维护结构的保温性能、窗户隔热和建筑遮阳等也对空调能耗产生很大影响,因此,在空调设计运行时应综合考虑各个因素的影响,力求在最大程度上降低空调能耗。
一般可将空调系统的能耗分为两大部分:(1)供给空气处理设备冷(热)量的冷热源耗能。(2)动力耗能:克服空调系统工作介质循环阻力的耗能。
2. 减少冷热源的能耗
冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定,建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素为冷热负荷,包括室外气象参数(如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等),室内空调设计标准,外墙门窗的传热特性,室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量等方面影响。减少冷热源的能耗可以通过以下三种形式实现:
2.1 降低冷热负荷。减少冷热负荷是商业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就是要改善建筑的保温隔热性能。
2.2 合理降低系统设计负荷。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,造成了系统的冷热源、能量输配、设备末端换热设备的容量都大大超过了实际需求,形成大马拉小车的现象,既增加了投资也不节能。
2.3 控制新风量与降低室内温湿度设计标准。在有些建筑的空调系统中,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,还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,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。带走部分室内热量,减少白天工作时间的室内冷负荷,实现间歇性的免费预冷。
3. 空调系统节能关注两大方面
3.1 采用变流量技术。变风量空调(VAV)系统可以通过改变送风量的办法来控制不同房间的温湿度。同时,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的风量,从而减小系统的总输送风量。这样,空调设备的容量也可以减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。而风量的减小又节约了处理空气所需的能量。
3.2 增大送风温差和供回水温差。在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下,尽可能加大温差,但供回水温差一般不宜大于8℃。
4. 空调系统中常用节能技术
4.1 冷却塔的节能运行。冷却塔的能耗在空调系统中所占的比例虽然并不大,但由于其使用频率高,累计能耗还是十分大的。冷却塔的设计也是按全年最不利工况进行设计的,如何改善其工作状况,实现节能的目的,同样具有重要的意义。
4.2 水泵的节能运行。采用变频变流量系统,使输送能耗随流量的增减而增减,具有显著的节能效益。
4.3 积极利用土壤热源。
4.4 降低水系统的隐性能耗。水系统节能应注意以下几方面:设计人员应重视水系统设计,认真进行水系统各环路的设计计算,并采取相应措施保证各 环路水力平衡。认真核对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值,积极推广变频调速水泵,冬、夏两用双速水泵等节能措施。
4.5 自动控制和变频技术。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,而且是防止系统多余能量损失及节约能量的重要环节。
4.6 冷热源系统和设备的合理选择。
4.7 减少水侧污垢、腐蚀及青苔影响。
4.8 加强中央空调的管理。采用一定的计量方法加强对空调操作人员的培训,提高管理人员素质,实行空调操作人员操作证制度。
5. 可再生能源的利用
在建筑空调系统中,可再生能源从性质上来说可分为两大类型,即:循环再生式和天然能源。
5.1 热泵
5.1.1 空气源热泵。
空气源热泵属于对天然能源的利用方式。其特点是:在夏季通过向较高温的室外空气散热量对建筑供冷,在冬季则从较低温的室外空气中吸取热量供热。在我国某些室外冬季平均温度较高的地区,空气源热泵冬季的COP值会较高,是一种节能的设备。
5.1.2 水源热泵系统。
水源热泵机组从能源的来源方式可分为地下水、地表水和土壤源热泵。地下水、地表水热泵系统属于对天然能源的利用;土壤源热泵系统则是能源循环再生式利用的典型示例。
5.2 太阳能热水供热系统。太阳能热水供热系统属于对天然能源的利用方式。
随着节能技术的日臻完善,空调的节能目标已由昔日的以牺牲舒适性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节能。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是我国空调行业建筑节能市场的一大机遇。
[文章编号]1006-7619(2010)04-15-312
【关键词】合理用能;空调能耗;节能
Implementation of energy saving in air conditioning
Mao Yu-ming1, Zhang Yan-hong2, Zhang Ji-long2
(1. Jiaozuo wide into Planning and Design Co., Ltd. Jiaozuo Henan 454100;
2. Henan Academy of Building Research Co., Ltd. Zhengzhou Henan 450008)
【Abstract】This paper briefly describes the factors affecting the air conditioning energy consumption and air-conditioning systems commonly used in energy saving technology.
【Key words】Rational use of energy; Air conditioning energy consumption; Energy
在全世界都在呼吁节能减排的当今社会,我们为了保护自己的生存环境在各方面都做着努力。现代建筑中广泛采用了空调、给(排)水、照明、电梯等耗能设备。空调一直是建筑能耗中的大户,约占整个建筑能耗的35%以上。所以,空调系统的节能对于整幢建筑的能耗的影响是一个关键性因素。空调系统的能耗主要有两个方面:一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗,如压缩式制冷机耗电,吸收式制冷机耗蒸汽或燃气,锅炉耗煤、燃油、燃气或电等;另一方面是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。所以,建筑空调系统的节能主要包括降低设备能耗及运行控制能耗两大方面。
随着经济的发展和人民生活水平的提高,空调的市场需求飞速增长,使得空调能耗激增。空调耗电是季节性的需求,导致夏季的电力高峰负荷。随着空调器的大量使用,空调耗电目前已在许多发达城市中占夏季电力高峰期负荷的40%左右,这也是2003以来年全国2/3的省份出现“拉闸限电”问题的主要原因之一。由于我国建筑物的保温节能性能差、空调运行效率低、大部分居民尚未形成良好的节能习惯等原因,我国的空调节能潜力非常大。据分析,到2020年全面实现小康社会时,我国空调高峰负荷节电空间约9000万千瓦,相当于5个三峡电站的满负荷容量,是规划中2020年的全国核电总装机容量的2～3倍,相应可减少电力建设投资4000亿元以上。
因此,采用合理的措施和策略来节约空调能耗,对我国来说可以节约资源、保护环境,而且可避免不必要的电力建设投资;对用户来说则可减少空调运行费用的开支,其经济性是显见的。在某种程度上,综合利用各种技术措施达到空调节能,有利于国民经济的可持续发展,是一件利国利民的好事。
1. 影响空调能耗的因素
影响空调能耗的因素有很多,例如,室内温湿度设定值、室外空气量、空调方式、空调系统的控制运行和维护管理等。建筑物的朝向和平面布置、建筑维护结构的保温性能、窗户隔热和建筑遮阳等也对空调能耗产生很大影响,因此,在空调设计运行时应综合考虑各个因素的影响,力求在最大程度上降低空调能耗。
一般可将空调系统的能耗分为两大部分:(1)供给空气处理设备冷(热)量的冷热源耗能。(2)动力耗能:克服空调系统工作介质循环阻力的耗能。
2. 减少冷热源的能耗
冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定,建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素为冷热负荷,包括室外气象参数(如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等),室内空调设计标准,外墙门窗的传热特性,室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量等方面影响。减少冷热源的能耗可以通过以下三种形式实现:
2.1 降低冷热负荷。减少冷热负荷是商业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就是要改善建筑的保温隔热性能。
2.2 合理降低系统设计负荷。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,造成了系统的冷热源、能量输配、设备末端换热设备的容量都大大超过了实际需求,形成大马拉小车的现象,既增加了投资也不节能。
2.3 控制新风量与降低室内温湿度设计标准。在有些建筑的空调系统中,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,还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,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。带走部分室内热量,减少白天工作时间的室内冷负荷,实现间歇性的免费预冷。
3. 空调系统节能关注两大方面
3.1 采用变流量技术。变风量空调(VAV)系统可以通过改变送风量的办法来控制不同房间的温湿度。同时,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的风量,从而减小系统的总输送风量。这样,空调设备的容量也可以减小,既可节省设备费的投资,也进一步降低了系统的运行能耗。而风量的减小又节约了处理空气所需的能量。
3.2 增大送风温差和供回水温差。在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下,尽可能加大温差,但供回水温差一般不宜大于8℃。
4. 空调系统中常用节能技术
4.1 冷却塔的节能运行。冷却塔的能耗在空调系统中所占的比例虽然并不大,但由于其使用频率高,累计能耗还是十分大的。冷却塔的设计也是按全年最不利工况进行设计的,如何改善其工作状况,实现节能的目的,同样具有重要的意义。
4.2 水泵的节能运行。采用变频变流量系统,使输送能耗随流量的增减而增减,具有显著的节能效益。
4.3 积极利用土壤热源。
4.4 降低水系统的隐性能耗。水系统节能应注意以下几方面:设计人员应重视水系统设计,认真进行水系统各环路的设计计算,并采取相应措施保证各 环路水力平衡。认真核对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值,积极推广变频调速水泵,冬、夏两用双速水泵等节能措施。
4.5 自动控制和变频技术。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,而且是防止系统多余能量损失及节约能量的重要环节。
4.6 冷热源系统和设备的合理选择。
4.7 减少水侧污垢、腐蚀及青苔影响。
4.8 加强中央空调的管理。采用一定的计量方法加强对空调操作人员的培训,提高管理人员素质,实行空调操作人员操作证制度。
5. 可再生能源的利用
在建筑空调系统中,可再生能源从性质上来说可分为两大类型,即:循环再生式和天然能源。
5.1 热泵
5.1.1 空气源热泵。
空气源热泵属于对天然能源的利用方式。其特点是:在夏季通过向较高温的室外空气散热量对建筑供冷,在冬季则从较低温的室外空气中吸取热量供热。在我国某些室外冬季平均温度较高的地区,空气源热泵冬季的COP值会较高,是一种节能的设备。
5.1.2 水源热泵系统。
水源热泵机组从能源的来源方式可分为地下水、地表水和土壤源热泵。地下水、地表水热泵系统属于对天然能源的利用;土壤源热泵系统则是能源循环再生式利用的典型示例。
5.2 太阳能热水供热系统。太阳能热水供热系统属于对天然能源的利用方式。
随着节能技术的日臻完善,空调的节能目标已由昔日的以牺牲舒适性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节能。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是我国空调行业建筑节能市场的一大机遇。
[文章编号]1006-7619(2010)04-15-312