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1、商业建筑空调节能技术措施探讨摘要:本文针对空调系统能耗的影响因素和商业建筑的特点,以实际商业建筑空调节能改造为例,从减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改进气流组织、改善控制七个方面分析了商业建筑空调节能的具体技术措施和实施办法。1概述随着经济建设的发展,商用建筑(写字楼、宾馆饭店、大中型商场等)大量兴建,1997年全国房屋建筑竣工面积达62244万平方米,其中住宅占53.8%、商业建筑占25.4%[2]。目前国内兴建的采用中央空调的商用建筑普遍存在着高能耗的问题,例如清华大学在199
2、8年对北京市的十家营业较好的大商场进行了全面的测试和统计,这些商场的全年运行能耗平均大约是188k2.a,而气候条件大致相当的日本的同类建筑的平均全年能耗大约是135k2.a,也就是说北京市的商场的能耗要比日本高出将近40%。空调能耗是商业建筑的能耗的主要部分,占总能耗的50~60%。初步估计目前全国商用中央空调用电量为400万~450万kpa的扬程,泵后阀门(此阀门的开度仅有25%)消耗了0.08Mpa,而加压泵总的扬程才0.25MPa,加压泵出口的阀后压力为1.12Mpa,还低于热交换器的出口压力,加压泵的加压都消耗
3、在了其前后的管路阀门上了,并不起到真正的加压作用。所以从冬季供热工况而言,加压泵是多余的。如果取消标准层加压泵,每年可节省电耗22万度,节省运行费16.5万元。5.3提高水泵效率水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0~最大效率(一般80%左右)变化。在输送流体的要求相同,即要求的输出功率相同的条件下,如果水泵的效率较低,那么就需要较大的输入功率,水泵的能耗就会较大。因此,空调系统设计时要选择型号规格合适的水泵,使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时,也要注意让水泵工
4、作在高效率状态点。5.4设定合适的空调系统水流量空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的,如下式所示:(3-1)式中:G――水流量,kg/h;Q――冷热负荷,kcal/h;Δt――供回水温差,℃。从上式可看出,空调水供回水温差越大,空调水流量越小,从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少,流经制冷机的蒸发器时流速降低,引起换热系数降低,需要的换热面积增大,金属耗量增大。所以经过技术经济比较,空调冷冻水的供回水温差4~6℃较经济合理[4],空调热水的供回水温差10℃较经济合理,大多数空调系统都按照5℃的冷冻
5、水供回水温差和10℃空调热水供回水温差的工况设计。空调循环水泵的耗电量跟流量的3次方成正比,如下式所示:(3-2)式中:N――水泵耗电功率,k6;G――水流量,m3/s;――水泵效率。实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2~3℃,如果将供回水温差提高到5℃,水流量将减少到原来的50%左右,所以如果水流量减少50%,水泵耗电量将减少87.5%,节能效果非常明显。但是实际工程中常出现如果减少水流量,有些房间就会出现夏季室温降不下来的情况,而不得不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原因是水系统中各个支路阻力不平衡,夏
6、季过热的房间所属的支路阻力大,当流量减少时,阻力大的支路水流量减小到不能满足需要的程度,致使房间过热。如果加大流量,阻力小的支路就会超过需要的水流量,那些阻力大的支路的水流量则刚好满足要求,不会出现夏季室温降不下来的情况。这种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价的。变频水泵的使用室外空气温度、湿度参数在整个供冷季和供暖季是在不断变化的,所以空调系统的冷热负荷在一年中也在不断变化,并不保持一成不变。空调的冷热负荷一年中变很大,全年大部分时间的负荷只有最大负荷的50%左右。当空调冷热负荷变化时,由公式(3-1)可知,所需
7、要的空调冷热循环水量也随负荷相应变化。水泵的流量、扬程、轴功率和转速间的关系如下:[7](3-3)式中:n1,n2――电机转速;G1,G2――水流量;H1,H2――水泵扬程;N1,N2――水泵轴功率;所以通过改变水泵电机的转速,就可以连续地改变水泵的流量。电机的转速跟交流电的频率成正比。通常市政电网的电流频率是50hz,变频调速水泵就是利用变频器改变电流频率来改变水泵转速和流量。由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负荷的50%左右,如果通过使用变频调速水泵使水量随冷热负荷变化,那么全年平均的水量只有最大水流量的50%左右
8、,水泵能耗只有定水量系统水泵能耗的12.5%,节能效果是非常明显的。6减少风机电耗空调系统中风机包括空调风机以及其它送风机、排风机的,这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的,右图显示了北京某饭店空调系统各设备能耗所占的比例:空调系统风机电耗所占比例最大,风机节能的潜力也就最大,风机的节能也应引起最大的重视。减少
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