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商业建筑空调节能技术措施探讨

时间:2007-1-30栏目:土建水利论文

很多不合理地调节阀门开度,造成水泵电耗无谓浪费的现象。例如北京某饭店的空调水系统的压力分布如下图所示:

根据上图水系统的运行压力分析可以看出,在热交换器和热水循环泵之间的阀门(此阀门的开度仅有25%)和管路消耗了0.2Mpa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,kW;

S――管路阻抗,表征管路特性的参数,kPa.s/m6;

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,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。减少风机能耗主要从以下几个方面入手:定期清洗过滤

图3-6 某饭店空调系统各设备耗电量比例

定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适。

7 改善空调系统控制

目前很多商业建筑的空调系统未设空调自控,也有很多商业建筑的空调自控系统因年久失修而无法使用,这使得空调系统的运行管理很不方便。特别是对于面积较大的商业建筑,可能有上百台空调箱、新风机组,运行管理人员连每天启停空调箱都没有足够的精力去实现,更不用说适时地调整空调箱的运行参数,让其节能运行。因此很多商业建筑的空调箱、新风机在空调季节只得让它们全天24小时运行。如果为空调系统加装自控系统,即使是最简单的启停控制,也可以极大节省空调能耗。例如北京某写字楼、饭店,

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