商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能管理論文_優(yōu)秀論文

1、 商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能管理論文摘要：本文針對空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響因素和商業(yè)建筑的特點(diǎn), 以實(shí)際商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能改造為例, 從減少冷熱負(fù)荷、提高冷熱源效率、利用自然冷源、減少水泵電耗、減少風(fēng)機(jī)電耗、改進(jìn)氣流組織、改善控制七個(gè)方面分析了商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能的具體技術(shù)措施和實(shí)施辦法。1概述隨著經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展, 商用建筑（寫字樓、賓館飯店、大中型商場等）大量興建, 1997年全國房屋建筑竣工面積達(dá)62244萬平方米, 其中住宅占53.8%、商業(yè)建筑占25.4%2。目前國內(nèi)興建的采用中央空調(diào)的商用建筑普遍存在著高能耗的問題, 例如清華大學(xué)在1998年對北京市的十家營業(yè)較好的大商場進(jìn)行了全面的測試和統(tǒng)計(jì), 這些商場

2、的全年運(yùn)行能耗平均大約是188kwh/m2.a, 而氣候條件大致相當(dāng)?shù)娜毡镜耐惤ㄖ钠骄昴芎拇蠹s是135kwh/m2.a, 也就是說北京市的商場的能耗要比日本高出將近40?？照{(diào)能耗是商業(yè)建筑的能耗的主要部分, 占總能耗的5060。初步估計(jì)目前全國商用中央空調(diào)用電量為400萬450萬kW。按重慶和上海的統(tǒng)計(jì), 中央空調(diào)用電量已分別占全市總用電量的23和31.1%3, 給各城市的供配電帶來了沉重的壓力。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展, 能源供應(yīng)會更加緊張, 將會導(dǎo)致影響經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。一般中央空調(diào)能耗約占整個(gè)建筑總能耗的50左右, 對于商場和綜合大樓可能要高達(dá)60以上, 因此節(jié)約商業(yè)建筑空調(diào)能耗是刻不

3、容緩的。空調(diào)系統(tǒng)的能耗主要有兩個(gè)方面, 一方面是為了供給空氣處理設(shè)備冷量和熱量的冷熱源能耗, 如壓縮式制冷機(jī)耗電, 吸收式制冷機(jī)耗蒸汽或燃?xì)? 鍋爐耗煤、燃油、燃?xì)饣螂姷龋涣硪环矫媸菫榱私o房間送風(fēng)和輸送空調(diào)循環(huán)水, 風(fēng)機(jī)和水泵所消耗的電能。冷熱源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供熱量決定, 建筑物的空調(diào)需冷量和需熱量的影響因素有室外氣象參數(shù)（如室外空氣溫度、空氣濕度、太陽輻射強(qiáng)度等）, 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn), 外墻門窗的傳熱特性, 室內(nèi)人員、照明、設(shè)備的散熱、散濕狀況以及新風(fēng)量的多少等。風(fēng)機(jī)、水泵的輸送能耗受所輸送的空氣量、水量和水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)的輸送阻力影響, 風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)的流量和阻力的影響因素有

4、系統(tǒng)型式、送風(fēng)溫差、供回水溫差、送風(fēng)和送水流速、空氣處理設(shè)備和冷熱源設(shè)備的阻力和效率等。針對上述影響因素和商業(yè)建筑的特點(diǎn), 商業(yè)建筑空調(diào)節(jié)能的技術(shù)措施可歸納為七個(gè)方面：減少冷熱負(fù)荷、提高冷熱源效率、利用自然冷源、減少水泵電耗、減少風(fēng)機(jī)電耗、改進(jìn)氣流組織、改善控制。2減少冷熱負(fù)荷冷熱負(fù)荷是空調(diào)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù), 制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵以及給房間送冷、送熱的空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等規(guī)格型號的選擇都是以冷熱負(fù)荷為依據(jù)的。如果能減少建筑的冷熱負(fù)荷, 不僅可以減小制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等的型號, 降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資, 而且這些設(shè)備型號減小后, 所需的配電功率也會減少, 這會

5、造成變配電設(shè)備初投資減少以及上述空調(diào)設(shè)備日常運(yùn)行耗電量減少, 運(yùn)行費(fèi)用降低。所以減少冷熱負(fù)荷是商業(yè)建筑節(jié)能最根本的措施。減少冷熱負(fù)荷有以下一些具體措施：2.1改善建筑的保溫隔熱性能房間內(nèi)冷熱量的損失通過房間的墻體、門窗等傳遞出去的。改善建筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負(fù)荷。改善建筑的保溫隔熱性能可以從以下幾個(gè)方面著手：Ø確定合適的窗墻面積比例, 不要盲目追求大窗戶、全玻璃幕墻。Ø合理設(shè)計(jì)窗戶遮陽。Ø充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗。2.2選擇合理的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)商業(yè)建筑空調(diào)的主要目的是創(chuàng)造一個(gè)舒適的室內(nèi)空氣環(huán)境, 滿足人們辦公、學(xué)習(xí)、娛樂等

6、的舒適及衛(wèi)生要求。美國供熱制冷空調(diào)工程師學(xué)會設(shè)計(jì)手冊1（ASHRAEHandbook）的基礎(chǔ)篇里, 給出了人體感覺舒適的室內(nèi)空氣參數(shù)區(qū)域, 大約是空氣溫度1323, 空氣相對濕度2080。如果夏季設(shè)計(jì)溫度太低或冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度太高, 都會增加建筑的冷熱負(fù)荷。在滿足舒適要求的條件下, 要盡量提高夏季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對濕度, 盡量降低冬季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對濕度, 不要盲目追求夏季室內(nèi)空氣溫度過低、過干, 冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度過高。2.3局部熱源就地排除商業(yè)建筑中的有些房間, 由于使用功能的需要, 會在房間的局部產(chǎn)生較大的散熱量, 例如廚房的灶臺、醫(yī)院消毒間的消毒柜、電話機(jī)房的交換機(jī)等。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)

7、計(jì)過程中, 應(yīng)考慮在發(fā)熱量比較大的局部熱源附近設(shè)置局部排風(fēng), 將設(shè)備散熱量直接排出室外, 防止熱量散發(fā)到室內(nèi), 以減少夏季的冷負(fù)荷。但是在運(yùn)行中, 這些排風(fēng)機(jī)可能沒有開啟或者發(fā)生故障并得不到及時(shí)的更換和修理, 那么這些局部熱源就會造成很大的冷負(fù)荷, 浪費(fèi)冷量和破壞室內(nèi)熱環(huán)境。2.4控制和正確使用室外新風(fēng)量由于新風(fēng)負(fù)荷占建筑物總負(fù)荷的2030, 控制和正確使用新風(fēng)量是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。下圖為北京某寫字樓典型工況的冷熱負(fù)荷各分項(xiàng)的比例：圖3-1冷熱負(fù)荷分項(xiàng)比例由于新風(fēng)負(fù)荷接近總負(fù)荷的1/3, 所以要嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小。除了嚴(yán)格控制新風(fēng)量的大小之外, 還要合理利用新風(fēng)。春秋季或冬季,

8、有些房間仍需供冷, 此時(shí)當(dāng)室外空氣焓值小于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)狀態(tài)的焓值時(shí), 可采用室外新風(fēng)為室內(nèi)降溫, 可減少冷機(jī)的開啟量, 節(jié)省能耗。減少新風(fēng)負(fù)荷應(yīng)從以下兩方面著手：Ø不要隨意提高最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)Ø杜絕非正常渠道引入新風(fēng)1|2|33提高冷源效率評價(jià)冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)（COP, CoefficientOfPerformance）, 是指單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無關(guān), 僅取決于被冷卻物的溫度T0和冷卻劑溫度Tk, T0越高, Tk越低, 制冷系數(shù)越高4。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高, 否則制冷系數(shù)就會

9、較低, 產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多, 耗電量高, 增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：3.1降低冷卻水溫度由于冷卻水溫度越低, 冷機(jī)的制冷系數(shù)越高。下圖顯示了某離心壓縮制冷機(jī)的制冷效率與冷卻水溫度的變化關(guān)系：從右圖可以看出, 冷卻水的供水溫度每上升1, 冷機(jī)的COP下降近4%。降低冷卻水溫度需要加強(qiáng)運(yùn)行管理, 停止的冷卻塔的進(jìn)出水管的閥門應(yīng)該關(guān)閉, 否則, 來自停開的冷卻塔的溫度較高的水使混合后的水溫提高, 冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。冷卻塔使用一段時(shí)間后, 應(yīng)及時(shí)檢修, 否則冷卻塔的效率會下降, 不能充分地為冷卻水降溫。3.2提高冷凍水溫度由于冷凍水溫度越高, 冷機(jī)的制冷效率越高,

10、 右圖顯示了某冷機(jī)制冷系數(shù)與冷凍水供水溫度的關(guān)系。從圖中可看出, 冷凍水供水溫度提高1, 冷機(jī)的制冷系數(shù)可提高3, 所以在日常運(yùn)行中不要盲目降低冷凍水溫度。例如, 不要設(shè)置過低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度；關(guān)閉停止運(yùn)行的冷機(jī)的水閥, 防止部分冷凍水走旁通管路, 經(jīng)過運(yùn)行中的冷機(jī)的水量較少, 冷凍水溫度被冷機(jī)降低到過低的水平。4利用自然冷源由于建筑室內(nèi)的人員、照明燈光、電腦的設(shè)備的散熱量的影響, 在春秋季當(dāng)室外空氣溫度較低時(shí), 室內(nèi)空氣溫度仍然較高, 仍需要供冷。尤其是沒有外墻、外窗的內(nèi)區(qū)房間, 即使在寒冷的冬季, 由于室內(nèi)的散熱量沒有途徑散發(fā)到室外, 室內(nèi)仍需供冷。此時(shí)如果開啟冷機(jī)供冷, 不僅由于此時(shí)

11、冷負(fù)荷較小, 冷機(jī)制冷系數(shù)較低、能耗大, 而且極端不合理。比較常見而且容易利用的自然冷源主要有兩種, 一種是地下水, 另一種是春秋季和冬季的室外冷空氣。由于地下水常年保持在18左右的溫度, 所以地下水不僅可以在夏季可作為冷卻水為空調(diào)系統(tǒng)提供冷量, 而且冬季還可以利用水源熱泵機(jī)組為空調(diào)系統(tǒng)提供熱量。第二種較好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空氣, 此時(shí)室外空氣較低, 可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。例如, 北京春秋季的室外空氣濕球溫度一般低于15, 冬季室外空氣濕球溫度一般低于0, 這種溫度下的空氣是較好的冷源, 可用于空調(diào)系統(tǒng)供冷。室外冷空氣的利用有兩種方法：一是春秋季利用低溫室外空氣供冷, 當(dāng)室外空氣溫

12、度較低時(shí), 可以直接將室外低溫空氣送至室內(nèi), 為室內(nèi)降溫。為了能實(shí)現(xiàn)在春秋季利用低溫室外空氣供冷, 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)注意要有足夠的新風(fēng)道引入室外新風(fēng)。第二種方法是利用冷卻塔供冷, 適合沒有足夠的新風(fēng)道為室內(nèi)送室外新風(fēng)。具體方法是春秋季利用冷卻塔將冷卻水溫度降低, 再通過板式換熱器冷卻冷凍循環(huán)水, 被降低了溫度的冷凍水送到末端的散冷設(shè)備, 如風(fēng)機(jī)盤管、空調(diào)箱, 將冷量送到各個(gè)需要供冷的房間。此外, 冬夏季利用全熱交換器回收冷熱量, 也可起到很大的節(jié)能作用。為了保證室內(nèi)空氣足夠新鮮, 滿足人們的舒適要求, 空調(diào)系統(tǒng)需要從室外抽取一定量新鮮空氣送入室內(nèi), 同時(shí)將室內(nèi)污染物濃度較高的空氣排至室外。而這部分排風(fēng)的溫度、濕度參數(shù)是室內(nèi)的空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù), 冬季比室外空氣熱, 夏季比室外空氣冷。通過全熱交換器, 將排風(fēng)的冷熱量傳遞給新風(fēng), 可以回收排風(fēng)冷熱量的7080左右5, 有明顯的節(jié)能作用。1|2|35減少水泵電耗空調(diào)系統(tǒng)中的水泵不僅起著非常重要的作用, 而且耗電量也非常大。下圖是對北京12家星級賓館空調(diào)水泵耗電量的調(diào)查結(jié)果：圖3-4空調(diào)水泵耗電量比例從上圖可以看出, 空調(diào)水泵的耗電量占建筑總耗電量的816, 占空調(diào)系統(tǒng)耗電量的1530, 耗電量接近于全樓照明用的電量, 所以水泵節(jié)能非常重要, 節(jié)能潛力也比較大。減少空調(diào)水泵電耗可從以下幾個(gè)方面著手：5