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摘要：本文針對舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能方面的應用，通過對建筑圍護結構的設計、空調(diào)系統(tǒng)設計及運行管理的分析，提出了在設計方面應采取的措施。...

節(jié)能在舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)中的應用

殷君湘    成元琳

陜西建工集團第六建筑工程有限公司

    中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑不可缺少的重要設備之一，它能改善和提高建筑內(nèi)部的環(huán)境質(zhì)量，營造一個舒適宜人的工作和生活環(huán)境。但中央空調(diào)運行時間長，耗電量大。如何既保障建筑內(nèi)部的舒運環(huán)境，又能降低空調(diào)的能源消耗，是目前及今后一段時間內(nèi)的一個迫切需要解決的問題。

一、圍護結構的選擇和改善

    1.控制窗墻比

    在圍護結構中,窗的傳熱系數(shù)遠大于墻體的傳熱系數(shù)，從建筑節(jié)能方面考慮,窗的面積越小越好。但從建筑采光和通風方面，窗的面積越大越好。這是一對矛盾�！断臒岫�冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》指出，窗戶面積不宜過大,南向窗墻比不宜大于0.35；北向窗墻比不宜大于0.25；東(西)向窗墻比控制比較嚴格，一般不宜大于0.10。近年來隨著節(jié)能窗技術的快速發(fā)展,窗戶的傳熱系數(shù)和遮擋系數(shù)比原來普通窗小的多，但從有利于建筑物的采光和通風換氣出發(fā)。建筑節(jié)能設計標準制定的窗墻比應該應窗而定，而不能統(tǒng)一規(guī)定。由于外窗的耗熱量占總建筑物總耗熱量的35%~45%，因此，在保障室內(nèi)采光的前提下,合理確定窗墻比十分重要。

    2.提高門窗氣密性 降低房間換氣次數(shù)

    A.換氣次數(shù)=房間送風量/房間體積，單位：次/小時。

    1）舒適性空調(diào)房間，換氣次數(shù)不宜小于5次/小時，高大的房間除外。 2）工藝性空調(diào)房間，換氣次數(shù)不宜小于下表數(shù)值。

按空調(diào)精度的換氣次數(shù)表

    B.6級及6級以下的亂流潔凈室是通過稀釋作用控制室內(nèi)潔凈度的，當室內(nèi)熱濕負荷不大時，室內(nèi)潔凈度是通過換氣次數(shù)來保證的。我國現(xiàn)行規(guī)范對6級及6級以下的潔凈室規(guī)定了換氣次數(shù)設計范圍。一般新風攜帶的塵粒和室內(nèi)發(fā)塵量是潔凈室的兩大塵源，實際工程中新風攜帶塵粒與潔凈室周圍環(huán)境及新風量有關，室內(nèi)發(fā)塵量則與室內(nèi)使用情況有關，后者根據(jù)潔凈室用途變化范圍較大。在實際潔凈室設計中，換氣次數(shù)的選取是與上述這兩個因素有關的，在設計中要根據(jù)具體情況選取合適的換氣次數(shù)。

    房間換氣次數(shù)由0.8h-1降到0.5h-1，建筑物的耗冷可降低8%左右，因此設計中應采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。

    3.圍護結構和屋面保溫

    采暖建筑物的耗熱量大約75%均通過圍護結構的傳熱耗熱量構成,因此,圍護結構成為節(jié)能的重點部位。在可能的條件下,要合理選擇有利的建筑朝向,嚴格控制建筑體形系數(shù),加強圍護結構和屋面系統(tǒng)的保溫措施,以減少傳熱耗熱量。對于墻體不僅要提出不同溫度帶的熱阻值指標,而且要規(guī)定墻體不得超過相應的厚度,以促進節(jié)能材料和技術的順利應用,實現(xiàn)墻體節(jié)能和墻體革新。

    經(jīng)過多年的實際應用，證明采用該類保溫系統(tǒng)的建筑，無論是從建筑物外裝飾效果還是居住的舒適程度，是一項值得在全球范圍內(nèi)推廣應用的節(jié)能新技術。

二、空調(diào)設備的節(jié)能

    中央空調(diào)能耗一般包括三部分，即1）空調(diào)冷熱源； 2）空調(diào)機組及末端設備； 3）水或空氣輸送系統(tǒng)。這三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的一半左右，是空調(diào)節(jié)能的主要內(nèi)容。

    1.加設冰蓄冷系統(tǒng)

    冰蓄能系統(tǒng)即：建筑物空調(diào)時所需冷負荷的全部或者一部分在非使用空調(diào)時間制備好，將其能量蓄存起來供空調(diào)時使用。該系統(tǒng)主機所耗的總能量變化不大，但是可以在用電低峰時用電，而在高峰時少用或不用電能—平衡電網(wǎng)峰谷荷，減緩電廠和供配電設施的建設，是一種值得推薦的節(jié)能方法。采用蓄冷系統(tǒng)時，有兩種負荷管理策略可考慮。當電費價格在不同時間里有差別時，我們可以將全部負荷轉(zhuǎn)移到廉價電費的時間里運行。可選用一臺能蓄存足夠能量的傳統(tǒng)冷水機組，將整個負荷轉(zhuǎn)移到高峰以外的時間去，這稱之為“全部蓄能系統(tǒng)”。

    這種方式常常用于改建工程中利用原有的冷水機組，只需加設蓄冷設備和有關的輔助裝置，但需注意原有冷水機組是否適用于冰蓄冷系統(tǒng)。這種方式也適用于特殊建筑物，需要瞬時大量釋冷，如體育館建筑物。在新建的建筑中，部分蓄能系統(tǒng)是最實用的，也是一種投資有效的負荷管理策略。在這種負荷均衡的方法中，冷水機組連續(xù)運行，它在夜間用來制冷蓄存，在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷。將運行時數(shù)從14小時擴展到24小時，可以得到最低的平均負荷。需電量費用大大地減少，而冷水機組的制冷能力也可減少50-60%或者更多一些。   

    2.電動機變頻技術的應用

    隨著控制技術的發(fā)展，不同類型的冷水機組都有較完善的自動控制調(diào)節(jié)裝置，能隨負荷變化自動調(diào)節(jié)運行，保持高效率運行。對空調(diào)機組、末端設備和水泵等設備采用變頻控制，可以使能耗減少30%以上。 重視水系統(tǒng)設計，認真進行水系統(tǒng)各環(huán)路的設計計算，并采取相應措施保證各環(huán)路水力平衡。認真核對和計算空調(diào)水系統(tǒng)相關系數(shù)，切實落實節(jié)能設計標準的要求值，積極推廣變頻調(diào)速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節(jié)能措施。

    3.優(yōu)化空調(diào)機組和末端設備的選擇

    對于多數(shù)舒適性空調(diào)要求來說，并不需要十分嚴格的溫度和濕度的控制。變風量系統(tǒng)則可以克服上述缺點，它可以通過改變送到房間（或區(qū)域）里去的風量的辦法，來滿足這些地方負荷變化的需要。當然，整個系統(tǒng)的總送風量也在發(fā)生變化。因此，變風量系統(tǒng)在運行中是一種節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。在一幢大型民用建筑中，各個朝向的房間一天中最大負荷并不出現(xiàn)在同一時刻。對于定風量系統(tǒng)來說，由于它送到房間去的風和系統(tǒng)總風量都是固定的，因而只能按各房間的最大負荷來設計送風量。而變風量系統(tǒng)則可以適應一天中同一時間各朝向房間的負荷并不都處于最大值的需要，空調(diào)系統(tǒng)輸送的風量（實際上輸送的是能量）可以在建筑物由各個朝向的房間之間進行轉(zhuǎn)移，從而系統(tǒng)的總設計風量可以減少。這樣，空調(diào)設備的容量也可以減小，既可節(jié)省設備費的投資，也進一步降低了系統(tǒng)的運行能耗。

三、加強空調(diào)系統(tǒng)的設計

    1.強化方案或系統(tǒng)的選擇

    對于多數(shù)舒適性空調(diào)要求來說，并不需要十分嚴格的溫度和濕度的控制。變風量系統(tǒng)則可以克服上述缺點，它可以通過改變送到房間（或區(qū) 域）里去的風量的辦法，來滿足這些地方負荷變化的需要。當然，整個系統(tǒng)的總送風量也在發(fā)生變化。因此，變風量系統(tǒng)在運行中是一種節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。這樣，空 調(diào)設備的容量也可以減小，既可節(jié)省設備費的投資，也進一步降低了系統(tǒng)的運行能耗。

    再如：利用電動二通閥對經(jīng)過空調(diào)末端的水流進行控制，使流量追隨負荷的變化，加上變頻技術的應用，從而達到節(jié)能的目的。

    2.加強設計計算

    目前，空調(diào)水系統(tǒng)存在著許多問題，如選擇水泵是按設計值查找水泵樣本的銘牌參數(shù)確定，而不是按水泵的特性曲線選定水泵號；對壓差 相差懸殊的回路也未采取有效措施，因此水力、熱力失調(diào)現(xiàn)象嚴重；大流量、小溫差現(xiàn)象普遍存在。水系統(tǒng)節(jié)能應從如下方面著手：設計人員應重視水系統(tǒng)設計，認 真進行水系統(tǒng)相關系數(shù)，切實落實節(jié)能設計標準的要求值。

四、強化系統(tǒng)的運行管理

    加強對空調(diào)操作人員的培訓，提高管理人員素質(zhì)，實行空調(diào)操作人員操作證制度。各項調(diào)節(jié)和節(jié)能措施的實施，都與操作人員的技術素質(zhì)直接相關；具備必要的制冷空調(diào)知識；要懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進行調(diào)節(jié)；要懂得怎樣調(diào)節(jié)才會節(jié)能。集中空調(diào)實行計量收費，也是建筑節(jié)能的一項基本措施。實行集中空調(diào)計量收費后，其節(jié)能率在8%~15%以上是空調(diào)節(jié)能的部分措施。隨著新技術的發(fā)展、應用，越來越多節(jié)能技術將應用到暖通專業(yè)中來，節(jié)能效果將更加顯著。

參考文獻：

國家標準《制冷設備、空氣分離設備安裝工程施工及驗收規(guī)范》

（本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尹維維 尚雯瀟 編輯  文徑 審核)

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