中央空调的节能综述【文献综述】

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毕业设计文献综述建筑环境与设备工程中央空调的节能综述摘要：本文根据中央空调的负荷有很多方面组成，能耗占整个建筑的能耗比例较大，空调的节能势在必行。对空调的节能有设计节能和运行节能，其中最重要的是运行节能进行了综述。前言目前，中央空调系统在建筑中的应用很广泛，但其能耗也非常大，在当前能源日益紧张，节约能源势在必行。如何在保证制冷供暖效果的基础上，节约能源是中央空调亟待解决的问题。1空调负荷的主要构成1.1维护结构冷负荷维护结构冷负荷仅与室外气象参数有关，约占总冷负荷的15~35％，虽然可以通过设内（外）遮阳的方法减小一部分窗子的太阳辐射冷负荷，但此方法很多时候由于外部条件限制无法采取，即使设了内遮阳节能效果也很有限[1]。1.2室内人员及新风冷负荷室内人员及新风冷负荷与室内的客流量及室外气象参数有关系，约占总负荷的25～50％。由于此负荷所占比例最大且随人流的变化比较明显，因此空调节能应在此负荷控制上重点入手。1.3灯光、设备冷负荷灯光、设备冷负荷为固定负荷，与其他因素无关，约占总负荷的15～30％[1]。2设计节能2.1严格控制窗墙比 在保证室内采光的前提下，合理确定窗墙比十分重要。一般规定各朝向的窗墙比不得大于：北向25%；东、西向30%；南向35%[2]。2.2提高门窗气密性可通过适当减少通风换气时间，加装密封条等方式解决[2]。2.3空调机组尽力采用变风量系统对于多数舒适性空调要求来说，变风量系统相对于定风量系统可避免另设再热装置，它可以通过改变送到房间（或区域）里去的风量的办法，来满足这些地方负荷变化的需要。当然，整个系统的总送风量也在发生变化。在一幢大型民用建筑中，各个朝向的房间一天中最大负荷并不出现在同一时刻。变风量系统则可以适应一天中同一时间各朝向房间的负荷并不都处于最大值的需要，空调系统输送的风量（实际上输送的是能量）可以在建筑物由各个朝向的房间之间进行转移，从而系统的总设计风量可以减少。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[3]。2.4冷冻水系统一般空调水系统的输配用电，在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20％~25％；夏季供冷期间约占12％~24％，因此水系统节能也具有重要意义。要做到水系统节能应注意两个方面：（1）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。（2）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，积极推广采用变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施[4]。2.5冷却水系统按设计规范配置和运行的冷却塔通常都能保证制冷机最大冷凝热的排热需求。当制冷机在部分负荷状态下运行、冷却水泵在50Hz下定流量工作时，冷却水的出水与进水间的温度差经常小于5℃的额定温差，这时，可以在一定的允许范围内对冷却水泵作定温差的变频调速节能控制，用小流量、大温差工况代替大流量、小温差工况排出等量的冷凝热。水泵变频调速运行可大幅度节省运输耗能，同时也减轻了因水泵产生的附加负荷[5]。因为各种原因，也会发生冷却塔的排热能力不能满足制冷机排热需求的情况。这时，冷却水的出水与进水间的温度差也会小于5℃ 的额定温差，但冷却水流出制冷机时的温度有不断上升的趋势。出现这种排热能力不足情况时，就不能再采用定温差的控制策略。模糊控制应用到中央空调的热量转移及管理控制过程，使系统工作及节能状态优化，寻找到了热能回收和循环利用的平衡有效控制区域[6]。2.6设备设计选型上的方案比较是很复杂、困难的。但良好合适的机组选型,是节能高效的基础。应该选用机组风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系统数大的机组。首先由实测得到建筑物热负载变化率的情况,然后决定水泵流量和压力的最大(100%)设计负载,这样相比,一年中负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上,一般冷冻水设计温差为5℃～7℃,冷却水的设计温差为4℃～6℃,在系统流量固定的情况下,全年绝大部分运行时间温差仅为1℃～3℃,即在温差低、流量大的情况下工作,增加了管路系统的能量损失,浪费了水泵运行的输送能量。一般空调水泵的耗电量占空调系统耗电的20%～30%[7]。因此,节约水泵在低负载时系统供水输出能量具有很重要的意义,所以随负荷而改变水流量的空调水泵系统就显示出巨大的优越性,而得到越来越广泛的重视及应用。采用变频器调节泵的转速可以很方便地调节水的流量,其节能率通常可达35%～50%左右[8][14]。作好设备及管道的保温,对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的[15]。如果保温效果不佳或在维修后保温层修复不好,不但过多地消耗了冷量,也会由于所供冷水温度的过大温升致空调系统在对空气的处理过程中因无法保证其机器露点而使空调房间相对湿度超标。3运行节能3.1严控空调冷热源中央空调能耗中冷热源能耗约占总能耗的一半左右，是空调节能的主要内容，具体可通过采用冰蓄能系统部分或全部转移制能用电时间，避开用电高峰至峰谷，以峰谷低电价减少经济支出，同时平衡电网峰谷荷，减缓电厂和供配电设施的建设。采用蓄冷系统时，有两种负荷管理策略可考虑。当电费价格在不同时间里有差别时，我们可以将全部负荷转移到廉价电费的时间里运行。3.2利用全年动态负荷分析提出节能策略空调负荷主要包括由于室内外温差通过围护结构传热引起的负荷, 日射得热引起的负荷、室内热源引起的负荷、新风引起的负荷等。而建筑的最大负荷的90%-100%的时间仅为全年供冷时间的50%以下，而建筑最大负荷的冷以下的时间却占50以上，在全年运行中,必须注意较低的部分负荷时的运行效率。利用地方全年气象参数,分析结构与地区的差别。优化冷源设备的组合,提高部分负荷下制冷系统的运行效率是非常重要[9]。3.3新风的智能化控制冬季和夏季按设计原则用最小新风量控制,过渡季节可按全新风方式运行,新风量的调节是根据室内外空气参数来控制的,按一定时间间隔测量室外空气和室内空气的始,并加以比较,来确定新风大小。另外新排风能量回收也是一个较好的节能措施。3.4模糊控制智能模糊控制是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的计算机智能控制，适合于中央空调这样复杂的、非线性的和时变性系统的控制。基于模糊控制的变频调速可以实现中央空调水系统真正意义上的变温差运行，使控制系统具有高度的跟随性和应变能力，可根据对被控动态过程特征的识别，自适应地调整运行参数，以获得最佳的控制效果[10]。3.5设备维护减少水侧污垢、腐蚀及青苔影响水侧的水垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大,特别是对漠化铿吸收式冷水机组影响更大。这是空调能耗高的重要原因。国内外的实践证明,高频多段磁场能很好的对水质进行处理,因此,应提倡选用高频电磁多功能水处理装置,目前一些单位采用的加药水处理或充软水的方法是不可取的[11]。3.6水系统清洗空调冷凝管中的水垢降低热交换效率。由于水质的问题，水垢和污垢现象十分严重，我国城市中的空调冷凝管的水垢与污垢厚度一般在0.9mm左右，可降低51%的热交换效率。有的地区甚至更严重。水垢的导热系数小于0.8W/m.℃，而冷凝器和蒸发器的紫铜管的导热系数为320W/m.℃，两者相差悬殊。不仅降低了制冷效果，而且使冷凝器压力升高，增大压缩机的压力差，导致电机负荷增加，多消耗电能[12]。3.7热回收利用中央空调冷凝热用于制备生活热水系统,是利用空调冷水机组的压缩机在制冷运行中排出的高温冷媒蒸汽产生的热量,通过循环于冷凝器和生活热水箱之间的水媒体, 将压缩机在制冷过程中排出的热量转化为生活热水，采用中央空调系统热回收设备+辅助加热的组合方式供热。辅助加热可以是电锅炉或燃气、燃油锅炉。在中央空调的冷凝器和压缩机之间增加一个换热器,通过换热器中热量的交换将空调余热转化为热水,实现两系统热量的转换[13]。结论中央空调的节能是一个系统的复杂的工程,需要各个方面来综合考虑,才可以取得满意的效果。中央空调节能的关键在于提高能量效率。如果能将节能思想贯穿于中央空调系统设计、选型与运行维护的始终,将会收到明显的节能效果,带来巨大的经济效益和社会效益。参考文献[1]刘永安.中央空调如何运行节能[J].科技信息，2009，23（4）：12.[2]董慧敏，朱智民.中央空调节能改造设计[J].吉林工程技术师范学院学报，2009，25（5）：72-74.[3]朱文会.节能问题的几点建议[J].建筑经济，2009，（9）：6-8.[4]肖传卿，薛伟.中央空调系统中各环节的节能措施探讨[J].林业科技情报，2003，35（4）：36.[5]陈实，黄秋生.中央空调节能技术分析[J].机电信息，2008，（19）：33-36.[6]唐军，肖丽萍.中央空调冷却水系统节能控制装置[J].控制系统，2009，4（1）：35-37.[7]杨剑.基于变频器的中央空调节能系统的设计[J].中文核心期刊，2006，22（8）：133-135.[8]朱力泉，吕景惠.中央空调系统节能控制技术探讨[J].建筑机电节能，20093（2）：27-31.[9]任峰，石小雪.中央空调设计与维护中有关节能问题的探讨[J].能源与环境，2009，（1）：47-48.[10]张承维，唐军等.中央空调系统中的节能分析[J].控制管理，2008，24（12）：19-21.[11]李金惠.中央空调的合理使用与节能降耗[J].建筑热能通风空调，2006，25（6）：57-60.[12]浦云霞，秦宏波.中央空调水系统的污染分析及清洗[J].节能技术，2009，（1）：34-37.[13]袁志宇，宋晓雪等.中央空调系统余热回收利用节能效果的分析[J]. 武汉理工大学学报，2009，31（10）：101-103.[14]QiangZhang,DeyingLi,JiandongZhang.ApplicationoftheVRVAir-ConditioningSystemHeatRecoverySeriesinInteriorZoneandAnalysisofitsEnergySaving[J].HVACTechnologiesforEnergyEfficiencyVol.IV-1-1[15]WallM.Energy2efficientterracehousesinSweden:simulationsandmeasureements[J].EnergyandBuildings,2006,38(6):6272634