浅谈中央空调的节能问题【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浅谈中央空调的节能问题摘要据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。在有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的70%，而且呈逐年增长的趋势[1]。因此，研究中央空调系统节能技术意义重大，除了强调使用功能完善外，还应重视节能因素，降低投资、运行费用。本文就中央空调系统节能问题展开进一步的探讨。[关键词]中央空调；节能；措施；评估前言中央空调系统的节能是一个系统工程，要求在能源利用的各个环节和系统从规划到运转的全过程中贯彻节能的观点，才可能达到节能的效果，如果在某个环节上造成了能源的浪费，整个系统也不能说是节能的。1中央空调系统节能评价通常供给中央空调系统的能量由热源和冷源、经水系统传递给风系统，再由风系统将能量传递给被调节的房间，以达到所要求的室内温、湿度参数。能量有效利用的评价指数可由单位能耗指数、空调耗能系数（CEC）来评定[2]。(1)(2)1.1建筑物热特性评价指数 建筑物围护结构的保温性能直接决定了空调房间的冷（热）负荷，若要节约中央空调系统的能耗，就必须改善围护结构的保温性能。现在许多国家提出了各种改善建筑保温性能的措施，并规定了围护结构最大传热系数。一些国家采用限制年负荷系数（PAL）[3]。(3)1.2空调耗能系数（CEC）由（2）可知，CEC即为全年系统冷、热源耗能量与全年系统泵与风机耗能量之和，除以全年系统供热负荷、供冷负荷、新风冷负荷、新风热负荷之和。当采取节能措施，降低系统耗时，CEC的值可判断中央空调系统的节能性。由文献[4]可知，对不同规模（大、中、小）、不同地区（寒、温、热）的标准办公楼所做的设计以及利用计算机模拟求得CEC数值表明：基准型中央空调系统的CEC约在1.6左右；节能型中央空调系统的CEC可接近1.1。2中央空调系统具体节能措施中央空调系统的节能是一个系统工程，要求在能源利用的各个环节和系统从规划到运转的全过程中贯彻节能的观点，才可能达到节能的效果，如果在某个环节上造成了能源的浪费，整个系统也不能说是节能的。2.1利用建筑构造实现节能建筑节能的6个关键术语包括：传热系数、热惰性指标、遮阳系数、可见光透射比、体形系数、窗于墙的面积比。因此在制定方案阶段，设计人员应根据建筑的特点，对上述6个指标给予充分考虑。文献[5][6][7]都从不不同的角度和方面对利用建筑结构实现节能的措施进行了概括和中总结。以下为具体的措施。2.1.1合理控制窗于墙的面积比，对外墙及屋顶的导热系数等提出具体要求由于外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35％—45％，故在进行前期建筑设计时，在保证室内采光的前提下，合理确定窗于墙的面积比将十分重要。 2.1.2提高门窗的气密性。有资料表明，房间换气次数由0.8-1h降到0.5-1h，建筑物的耗热量可降低8％左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段之一。2.1.3“冷屋顶”节能。“冷屋顶”(coolroofs)指具有高El射反射率的屋顶，通过在普通屋顶表面涂上浅色的、高反射率的屋顶，利用在普通屋顶的日射反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷、节约空调能耗的目的。采用“冷屋顶”节能可使空调负荷减少约10％-50％。2.2合理确定室内温、湿度假设空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。2.2.1温湿度变化对热舒适度的影响室内空气温度改变对室内热舒适度的影响非常大，而相对湿度的变化对人的热舒适感几乎没有影响。2.2.2室内设计温度改变对空调能耗的影响由文献[8]可知，采用冷负荷系数法计算出在不同室内设计温度Tn下的设计空调冷负荷、湿负荷、制冷量以及以室内设计温度25℃为基准的节能率。由结果的变化规律可以看出随室内温度的变化，节能率呈线性规律变化，室内设计温度每提高1℃，中央空调系统将减少能耗约6%。2.2.3相对湿度的改变对空调能耗的影响文献[9]主要讲了相对湿度的改变对空调能耗的影响。室内相对湿度对空调能耗的影响十分明显。以室内空气温度为26℃，相对湿度为40%为基准，若室内空气温度为25℃、相对湿度为60%时，能耗将高出24%；若室内空气温度25、相对湿度50%，能耗将高出12% 。当相对湿度大于50%时，节能率随相对湿度呈线性规律变化。由于夏季室内设计相对湿度一般不会低于50%，所以以50%为基准，相对湿度每增加5%，节能10%。2.2.4室内设计参数的优化组合通过以上分析可以很清楚地看到：室内空气温度对人的热舒适感影响很大，但对空调能耗的影响则比较小。而相对湿度对人的热舒适感影响很小，但是对空调的能耗影响很大。在室内计算温度不变的情况下，合理的减小室内计算相对湿度能大大提高空调的节能率[10]。2.3利用空调送风系统节能2.3.1新风系统的合理使用可以有效地控制能耗使用量在满足卫生条件的情况下，减少新风量或根据实际需要采用变风量系统进行调节。有排风系统的，利用室内能量对新风进行预热与预冷处理（即热回收技术）等都能够有效减少空调系统的能耗。[11]2.3.2保持送风系统洁净对于中央空调系统，房间的洁净度对能耗的影响也较大，房间越清洁，室内末端换热器越不容易堵塞，效率越高，系统能耗越低，维护保养成本越低，同时房间洁净度越高越不容易滋生细菌，舒适度及卫生条件越好，此项较不处理的系统约节能10％左右，现在越来越多的电子净化器（兼具高效过滤及杀菌功能的设备）与末端设备结合使用，很好地解决了这一问题[12]。2.3.3控制送风系统运行的平衡文献[13]主要是对空调系统在控制方面的节能措施。合理设计、精细调试，确保系统风量平衡，防止局部过冷或过热，有条件的应考虑变频或变风量控制，大大节约能耗，送风系统电力能耗可节约到30％～40％。 3存在的问题与对策要实现空调系统的节能降耗，已经具备了许多成熟的条件，但也存在许多问题有待于解决。3.1中央空调系统的设计管理问题如前所述，空调系统的设计对空调系统的节能性有着重要的影响。然而在实际中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，使得设计建造的系统不仅初投资比较大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准。我们有必要建议政府有关职能部门加强对暖通空调设计项目的管理，可以委托相关技术部门如学会等对设计图纸文件进行严格审查，对未达到国家有关节能标准的设计严禁施工建造。3.2加强中央空调系统的运行管理先进的设备只有使用得当才能发挥最大的功效。因此，在中央空调系统运行过程中要加强对空调操作人员的培训，提高操作人员的素质。定期清扫滤清器，换热设备表面也要定期除垢除灰；对设备构件要及时维护，防止冷热水和冷热风的跑、冒、滴、漏等现象的发生；对于不连续工作的末端设备在预冷的过程中采用循环风，不引入新风，以便节约能耗。3.3选择输送效率高的载能介质水作为载能介质消耗的能量比空气要小，在中央空调系统中尽量把冷冻水输送到各末端设备控制区域内的使用点上，尽量减少风管路的铺设。空调水系统的输配用电，在冬季供暖期间约占动力用电的20%—50%；夏季供冷期间约占12%—24%，因此水系统的节能具有重要意义[13]。3.4公众对空调系统作用的理解观念问题 对于舒适性空调系统，从本专业的角度来讲就是使人体有较好的热舒适性。而在社会上我们常常发现一种这样的观念：认为空调在夏季是越冷冬季越热效果越好。这显然与舒适性空调的出发点相违背的。事实上，这样不仅大大增大了空调系统的能耗，同时由于室内外温差的增大，也使人体对不同环境的适应性下降，身体免疫力降低。这些可以通过宣传改变人们的观念[14][15]。结语综上所述，中央空调的节能空间是非常巨大的，在采用新技术、新设备的同时，更需要设计、施工、设备厂家和运行管理等各个环节的合作，这样才能充分挖掘空调节能系统的潜力，最大地提升空调节能的可行性。通过设计，我不仅锻炼了良好的思维逻辑能力，而且培养了我坚持不懈的好习惯，在设计过程中，遇到很多的困难，但是我都没有气馁，没有放弃，通过问老师和同学，我克服了一个又一个的难题，这次设计是对大学四年专业知识学习的一个回顾，也是临进入社会前对未来的一个美好展望。参考文献[1]钱济雄.浅析暖通空调系统的节能[J].山西建筑,2010.1,36(3):264-265.[2]陆亚俊.暖通空调[M].北京：中国建筑工业出版社,2007:34-35.[3]薛殿华.空气调节[M].清华大学出版社,1991.6.[4]赵荣义.空气调节[M].中国建筑工业出版社,2003:15-16.[5]王日宏,刘培玉,楼宇.自动化节能初探[J].节能,2006,(3):19-21.[6]殷平.空调节能技术和措施的辨识[J].暖通空调,2009,39(2):57-63,112.[7]刘斌,杨昭,朱能,等.舒适性与空调系统能耗研究[J].天津大学学报,2003,36(2):489-492.[8]闫斌,郭春信,程宝义.舒适性空调室内设计参数的优化[J],暖通空调,1999,29(1):44-45.[9]余晓平,付祥钊,代鹏.室内空气设计参数与空调系统节能条件浅析[J].建筑科学,2010.2，26(2)：41-46.[10]杨大万.空调系统的节能控制[J].自动化与仪器仪表,2003,(2):44-46.[11]李小岷.空调系统新风的节能控制[J].仪器仪表与分析监测,2009,(4):54-57.[12]李开麟.空调系统的节能控制[J].节能技术,2007,(6):6-8.[13]李洪欣,沈晋明，唐喜庆,等.空调系统方案的评价与选择[J].暖通空调,2008,38(1)：45-48.[14]HenryNasution,MatNawiWanHassan.Potentialelectricitysavingsbyvariable speedcontrolofcompressorforairconditioningsystems[J].CleanTechnEnvironPolicy,2006,(8):105-111.[15]K.DavidHuang,NguyenAnhTuan.Numericalanalysisofanair-conditioningenergy-savingmechanism[J].BulidSimul,2010,(3):63-73.