摘要:我国空调系统在设计及运行时能耗损失现象严重,根据现有空调工程节能措施,结合商场实际工程情况,从设计源头到实际运行,采用诸多节能技术最大限度地降低建筑能耗损失。应用到的节能措施包括:热工节能设计,温湿度严格控制,设计时冷源采用二级泵变流量系统,运行时合理控制和管理冷源运行状态,动力设备采用大温差小流量、低流速,过渡季全新风运行,冬季利用冷却塔免费供冷技术,空调系统根据内外区负荷分别控制等。
关键词:空调工程;节能措施;能耗;公共建筑
我国建筑用能已超过了全国能源消耗总量的1/4,这一比例将随着人民生活水平的提高,生活方式的改变逐步增加到1/3以上。在能源形势相当严峻且今后长时间难以缓解的情况下,节约能源已是刻不容缓,公共建筑暖通空调系统的节能工作更显得尤为重要。目前,公共建筑实施的节能措施多种多样,主要为以下三种手段:(1)保证室内热环境状况达到人体舒适度标准的情况下,限制用能;(2)运行管理时,通过调试各系统达到最佳匹配,使设备高效运行;(3)设计时,合理选择建筑可实现的节能措施,在源头开始节能。
1空调工程现状
1.1我国空调工程系统现象
我国建筑空调系统在设计、运行、维护和管理中常见的现象有:(1)空调总负荷偏大、管道直径过大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大”现象;(2)现有商场外围护结构装饰多为密闭,忽略了过渡季节与冬季时,利用天然冷源为节能作出的贡献,致使商场处于过渡季节和冬季时,必须开启制冷机组以维持室内环境舒适度,导致大量不必要的能耗损失;(3)空调运行过程中,运行人员判断系统设备是否处于正常状态,多靠经验判断,降低了系统运行的可靠性,而建筑热环境参数是否达到设计要求、动力设备是否达到设计出力及运行效能大小等关键问题,基本处于未知状态,但恰是这些模糊的运行参数隐藏着巨大的节能潜力。
1.2我国空调工程节能技术
目前空调系统的节能技术大致从以下几方面实施:(1)加大冷水供、回水设计温差,以减少输送系统的能耗,减少冷水系统的管径,节约初投资,从目前已经投入运行的情况来看,具有良好的节能效果;(2)空调水系统的变频技术:在冷冻水系统水管上安装温度传感器、流量传感器及压力传感器,及时跟踪供回水温度、流量和压力;(3)对风机的变频控制,通过改变风机转速来改变送风量的大小以适应建筑热湿负荷随时间、季节的变化;(4)空调系统实际运行过程中,只有10%左右的时间为满负荷运行,因此,控制精度高的中央空调系统,将为空调系统节省10%~30%的运行费用。
2工程概况
某商场建筑分地上地下两部分,其中地下4层,地上裙房5层,地下一层为商业、餐饮及设备用房,地下二、三层为车库及设备用房,地下四层为人防区域;一至四层为商业及设备用房,五层为办公用房。
本商场空调系统形式采用全空气系统与风机盘管系统相结合的形式,地下一层、地上一层至四层利用全空气系统承担建筑内人员、灯光、设备负荷及新风负荷,利用风机盘管承担外围护结构负荷;地上五层采用风机盘管加新风空调系统。过渡季节全新风运行,冬季采用冷却塔供冷供给商场内区,过渡季及冬季仅内区需冷时,不需开启制冷机组、水泵等设备,达到节省能耗目的。
3节能措施在项目中的应用
3.1热工节能设计
降低围护结构的传热系数是节能的方式之一,比如:选用导热系数较低的材料用于围护结构并且作相应的保温措施,在围护结构的夹层中使用铝箔等高反射率材料,减少辐射换热,控制中空玻璃的空气间层厚度以及选用空心材料而减少对流等方法。本项目采用了加气混凝土作为外墙材料,加气混凝土本身具备一定的自保温性能,大大降低了外墙的传热系数;同时项目玻璃采用6+12+6的中空玻璃,12厚的空气间层厚度来减少对流及减小传热。本项目采用的以上围护结构措施大大降低了空调系统的负荷。
3.2温湿度控制
建筑内温湿度的变化与建筑节能有着紧密的相关性,根据资料统计显示,如果夏季将空调温度设定值降低1℃,能耗将增加9%;在冬季温度设定值提高1℃,能耗将增加12%。空调系统温湿度控制精度越高,舒适性越好,同时节能效果也越明显。
本项目空调末端风机盘管回水管道设电动两通阀,室内设置带温度显示的三速温度控制装置;空调机组回水管设比例积分控制阀,根据回风温度调节阀门的开度,新风机组回水管道设动态平衡型电动两通调节阀。本项目通过采用以上空调末端控制方式,使室内在夏季控制室内温度在26~28之间,高于常规24~26设定区间,大大降低了空调能耗。
3.3冷源变频节能措施
本商场空调水系统采用二次泵变流量系统,一次泵定流量、二次泵变流量,根据末端负荷的变化调整冷水机组的制冷量、运行台数、一次泵的运行台数及二次泵的流量(转数),通过采用二次泵的变流量系统,使整个空调系统可以根据末端的实际运行情况调整主机运行负荷,真正达到了节能降耗的目的。
空调系统满负荷设计工况运行时间不足10%,大部分时间,设备在远低于额定工况下运行。一次泵定流量系统中,制冷机组可以根据实际负荷的改变而调整冷冻水量的输出,但制冷机组蒸发器侧的流量配置是固定的,冷冻水系统的流量并没有按照实际负荷的变化而变化,冷冻水泵的能耗也不能按照实际负荷减少而降低。二级泵变流量系统,将传统的一次循环泵分为两级,冷冻水一次泵克服制冷机组侧的阻力,台数与制冷机组一一对应,设计流量为制冷机组蒸发器侧的额定流量;冷冻水二次泵,克服系统末端的阻力,根据末端环路负荷变化,提供相应的冷冻水量,节约二次泵的能耗。
3.4冷源节能运行措施
COP(制冷系数)是评估冷源制冷效率的性能系数,指单位耗功量所能制取的冷量;COP大小与制冷机无关,只与被冷却物的温度T0即冷冻水温度和冷却剂温度Tk即冷却水温度有关。冷冻水温度T0越高,冷却剂温度Tk越低,COP越高。实际操作的制冷机组,尽量不要使冷冻水温度过低,冷却水的温度过高,否则制冷系数会降低,导致产生单位冷量所消耗的功增多,最终导致建筑能耗的增加。本商场的冷源运行管理措施如下:(1)技术人员定期巡视,保证停止运行的冷却塔进出水管阀门关闭,否则,正常运行的冷却水与来自停开的冷却塔的较高温度水混合,混合后冷却水水温升高,降低了制冷机组的制冷系数;(2)定期对冷却塔检修,否则冷却塔效率会下降,不能充分为冷却水降温;(3)不要使冷冻水设定温度过低;(4)关闭停止运行的冷机水阀,防止冷冻水走旁通管路,经过冷机的水量就会减少,导致冷冻水温度被降到过低的水平。
3.5动力设备节能措施
本商场采用大温差小流量:系统的供回水温度为7/15°C,如果输送冷热量的系统中采用较大温度差的水(或空气),温差比值为m时,流量即为原来流量的1/m,水泵及风机的功率就会减小为原来的1/m3,当流量减少1/3时,能耗可减少约70.4%,当流量减少1/2时,能耗可减少约87.5%[6],且风机的效率基本不变,仍可稳定高效地工作。
4结语
随着我国建筑空调工程节能工作的逐步深入,在满足人员舒适度前提下,如何选用合理的节能技术手段,是今后建筑空调系统节能的发展方向。公共建筑中商场的节能潜力不容小觑,如何针对此类建筑特点,将可以实施的节能措施合理利用,对建筑的节能贡献是非常巨大的。本文在列举我国空调系统现阶段可实施的节能技术的同时,详细阐述了本商场空调系统在设计与运行时所用到的节能措施,为此类商场空调工程设计与运行提供参考依据。
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