空调系统节能技术探讨

所属栏目:机械论文 发布日期:2010-09-02 15:47 热度:

  摘要:能源的利用情况标志着一个国家科技进步的水平。在我国大力推广节能产品,禁止使用耗能过大的设备,提高能源的利用率,以缩短与世界先进国家的差距,为中国的现代建设提供能源的保证。空调的耗电量是相当大的,就广东而言,空调耗电量占总用电量30%~40%。如何使空调系统达到高效节能是值得业内人士关注的问题,本文针对这个重要问题进行探讨。
  关键词:空调系统;节能
  1空调变频节能的原理系统组成
  中央空调进行变频节能系统,需要硬件及软件技术的组合,利用矢量控制手段将动态过程相应补偿,恒转矩调压、瞬流干扰负向抑制技术综合使用。变频调速技术产生的新产品,通过同步跟踪,调压、调相、调节频率、瞬流抑制于一体,恒转矩的条件下调节控制电压,限制电流,使电机负载处于最适当、最小、最省电力的电压和电流运行状态;矢量控制和模糊逻辑控制的优化调频技术,具有最先进通用变频器的全部功能;由微机采样跟踪,实现功率因数动态补偿;瞬流干扰抑制技术,过滤瞬流波动减小其所造成的损失和干扰。
  正是由于这些优势,使中央空调变频节能有实施的理论依据和进行控制的可行性。其主要应考虑的因素有:在中央空调设计时为保证在天气温度最高的情况下能满足要求,所以按最大的负荷设计并有15%左右的富裕量,而平时使用时并不能达到满负荷,所以存在较大的裕度,其中主机常常可以根据负载变化自动加载,卸载,而水泵的流量却不能随主机匹配调节,存在很大浪费;系统的流量压力必须靠截流阀和旁路阀调节来完成,因此不可避免存在较大截流损失和消耗大流量高压力主机,以及低流量小温差的现象。不仅大量浪费电能,而且还可能造成空调冷暖不适的情形,同时对系统设备带来不利的影响;电机起动电流为额定值的5倍左右。电机在如此大的电流冲击下,进行频繁的起停,对电机、接触器触点、空气形状触点带来电弧冲击,同时也会给电网带来一定的有害冲击。同时起动时带来的机械冲击和停止时的承重现象也会给机械传动、轴承、阀门等带来疲劳损伤。变频技术在现代空调中的使用已成为必然趋势,因此这不仅能有效改良现代空调系统的工艺不足,还能大幅降低能耗节省运行成本。因此,在中央空调系统中安装变频控制系统并设置闭环自动调节,使节能效果更好。
  2改善维护结构的保温性能
  建筑物围护结构的保温性能,直接影响到建筑的耗能及运行费用。如何有效地提高建筑物的保温性能的节能技术的一个关键所在。
  应该尽量改善建筑环境,加强建筑周围的绿化,中指遮阴效果好的乔木,大范围的种植绿草、花木,以减少太阳辐射的影响,降低空调的冷负荷。通过热工计算和技术经济分析,合理运用节能墙体。首先,应该根据当地或者邻近地区墙体,绝热材料的生产供应情况和物理特性的确定其经济合理性,根据当地气候条件选用材料的热工性能即可行组合,通过热工计算确定墙体形式。
  目前,我国砖混结构的建筑占总建筑面积的90%以上,若单纯采用增加强日厚度,提高热阻,降低传热系数,以达到降低消耗的目的难度很大,这是因为如果采用保温热性能差的材料,即使厚度增加许多,强日的热阻的增加幅度也很少,因此,改造墙体的保温性能,降低墙体的重量就应从新型的建筑材料和新型的墙体结构入手,目前,新型的建筑材料比较多,与之相应的新型墙体应运而生。他们的性能又如何呢?我们对如下结构墙体进行测试。
  该墙体采用空心砖建造,总厚度370mm。测试结果表明:其传热系数的平均值为0.38w/(m2k),比较普通的实心砖墙的传热系数是1.07w/(m2k)大为降低,墙体的的节能率按照如下计算
  N=(K普通-K空心)÷K普通×100%
  式中:N为墙体的节能率:K普通为普通实心砖的墙体传热系数,K空心为空心砖墙体的传热系数。
  将测试数据代入即:N=(1.07-0.38)÷1.07×100%
  =64%
  由此可见,墙体采用空心砖后,自身节能率为64%,其节能效果是相当可观的。如果在墙外侧或者内侧加上60~80mm厚度的保温层,其效果会更好,但是在内墙保温,若保温施工不好,容易造成保温材料不连续,会使该建筑物的冷却耗热增加,这是施工应重视的问题。所以墙体节能是建筑围护结构节能的重要方向之一。
  3重视窗户节能,选用保温性能好密封性好的外窗
  窗户的能耗由损失和热风渗透耗冷两部分组成。因此窗户的节能一般从提高窗户的保温隔热性能和窗户的气密性入手。
  3.1提高窗户保温隔热性能的方法
  增加玻璃层数,从传热角度分析,如增加一层玻璃,就增加一层空气层热阻,一般可减少50%的传热量。开发隔热窗帘,对空调房间,窗户的失去冷量,故采取使窗户尽可能的少失冷,加一隔热窗帘,提高窗户的热阻,是一种很好的办法,但是在实用中应解决好窗帘粘灰后性能下降的问题。
  3.2提高窗户气密性方法
  窗户的冷风渗透的热损失大约占建筑冷损失的13%~15%,如减少渗风,可节约10%左右的能耗,因而窗户的气密性引起人们的高度重视。目前,有成熟的密封条的定型产品,其密封效果很好。在此,对采用节能窗的建筑物进行测试,其节能窗的为双层窗,用密封条密封,上设通风孔,在立面设计上减少了窗扇的开启面积和缝隙长度,且开启方便。测试结果显示:其平均的传热系数为2.4w/(m2k),与普通的双层窗传热系数为2.7w/(m2k)相比,其节能率为:
  N=(K普通-K空心)÷K普通×100%
  =(2.7-2.4)÷2.7×100%
  =11%
  结果表明:采用该型的节能窗,使房间的面积热指标下降1w/m2,其效果显著,如再加隔热帘等其他的节能措施,节能效果会更好。
  4合理降低室内设计标准
  夏天室内温度、相对湿度越低,冬天室内温度、相对湿度越高,系统耗能越大。日本曾对已经运行的办公大楼的舒适性空调房间的室内温度作了改动,改动前后负荷比较如下:

                                     tb.png
    从表可以看出,夏季室温从24℃改为28℃,冷负荷减少36%左右。冬季室温从22℃改为18℃,热负荷减少55%左右,适当制定室内相对湿度标准,其节能效果也是很明显。所以,在满足使用要求的前提下,应适当降低冬季室内设计温度和提高夏季室内设计温度,对于使用中对室内相对湿度无严格要求的对象,夏季室内相对湿度可取不少于70%,冬季室内相对湿度可取不小于30%。
  5合理控制新风量,降低新风能耗
  由于室内环境中存在着污染物发生源,因此空调系统中摄入室外新鲜空气是必要的。为此,必须消耗能源,从大量工程实例可以知道,空调工程中为处理新风所需能耗大约要占到能耗的25%~30%,对于高级宾馆和办公室建筑可能高达40%。所以,合理地利用新风是有重大实际效果的。
  空调系统在满足工艺和舒适条件下,应尽可能的增大送风温差和供、回水温差,以便减少风量,从而降低系统的输送能量,并且尽可能用水来代替空气输送能量,以水空气系统来代替全空气系统。空调系统的冷水,应优先采用闭式循环方式,以便节省静水力所需增加的输送能耗,减少管道和设备的腐蚀机会,延长使用寿命。
  6结束语
  本文分析了所设计的中央空调节能系统的原理,设计方法和经济效益。空调系统节能还有非常大的潜力可挖,我国的各项节能工作十分重要,我们各位同行共同努力,总结经验做好节能工作。
  
  

文章标题:空调系统节能技术探讨

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