空調(diào)系統(tǒng)能源有效利用和節(jié)能

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摘要：制冷空調(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)為人們創(chuàng)造了舒適的空調(diào)環(huán)境，但20世紀(jì)70年代的全球能源危機(jī)，使制冷空調(diào)系統(tǒng)這一能源消耗大戶面臨嚴(yán)重考驗(yàn)，節(jié)能降耗成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文主要從建筑環(huán)境及空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的角度概述了目前暖通空調(diào)制冷系統(tǒng)中的一些節(jié)能增效的方法和措施。關(guān)鍵詞：建筑環(huán)境節(jié)能變頻空調(diào)新風(fēng)冷熱源1、前言制冷空調(diào)系統(tǒng)的出現(xiàn)為人們創(chuàng)造了舒適的空調(diào)環(huán)境，但20世紀(jì)70年代的全球能源危機(jī)，使制冷空調(diào)系統(tǒng)這一能源消耗大戶面臨嚴(yán)重考驗(yàn)，節(jié)能降耗成為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑能耗約占全國總能能耗的35%，空調(diào)能耗又約占建筑能耗的50%～60%左右。由此可見，暖通空調(diào)能耗占總能耗的比例可高達(dá)22.75%[1-2]。因此，在建筑能耗占整個能源消耗的比例不斷增加的現(xiàn)狀下，尤其是當(dāng)前世界“能源危機(jī)”日益緊迫的關(guān)頭，空調(diào)建筑節(jié)能特別是建筑中的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能已成為節(jié)能領(lǐng)域中的一個重點(diǎn)和熱點(diǎn)。2、建筑環(huán)境對空調(diào)節(jié)能的影響首先，空調(diào)負(fù)荷的確定是建立在克服室外環(huán)境影響的基礎(chǔ)上的，室外干球溫度、空氣的相對濕度以及太陽輻射是對空調(diào)負(fù)荷影響較大的氣象因素。設(shè)計人員在建筑規(guī)劃設(shè)計階段必須充分考慮這些氣象因素，有效結(jié)合當(dāng)?shù)氐拇髿猸h(huán)流因素和地理因素，使得暖通空調(diào)節(jié)能規(guī)劃設(shè)計更加符合節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的節(jié)能目標(biāo)。由于空調(diào)建筑周圍良好的植樹和綠化能降低小氣候的溫度，減少建筑物吸收的太陽輻射量，改變環(huán)境的熱、濕平衡，降低建筑空調(diào)負(fù)荷，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能。據(jù)研究，好的綠化在夏季可降低室外向建筑物內(nèi)部傳熱6%～30%[3]。因此，我們盡可能的在建筑周圍進(jìn)行綠化，一方面降低空調(diào)的負(fù)荷，使建筑物周圍可空氣環(huán)境清新舒適，另一方面可配合建筑物的美觀需要，使建筑物達(dá)到既節(jié)能又環(huán)保舒適。其次，空調(diào)內(nèi)環(huán)境也要盡量能滿足節(jié)能要求。一方面，研究設(shè)計人員應(yīng)該注重改善建筑條件和采用適當(dāng)?shù)慕ㄖ胧┮越档涂照{(diào)負(fù)荷，從而降低空調(diào)能耗。建筑設(shè)計不要片面追求建筑立面效果，而應(yīng)充分考慮建筑節(jié)能設(shè)計。另一方面，適當(dāng)增加墻體、屋頂?shù)谋匦阅?，可以減少通過這些圍護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的冷熱負(fù)荷。例如；采用新型節(jié)能墻體——小型混凝土空心砌塊做墻體可有效減輕建筑物的負(fù)荷，其墻體傳熱系數(shù)K＝0.54W/m2，比傳統(tǒng)粘土實(shí)心磚墻節(jié)能一倍以上。根據(jù)權(quán)威部門對住宅圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工測試結(jié)果證明，住宅內(nèi)熱量損失有40%～50%是通過門窗損失，所以應(yīng)盡量采用密封性好、保溫節(jié)能的新型塑鋼門窗[4]。3、暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能首先，空調(diào)新風(fēng)問題是影響空調(diào)是否節(jié)能的一個方面，新風(fēng)量過多會增加其負(fù)荷，進(jìn)而增加電耗，處理的新風(fēng)量過少則會影響空調(diào)環(huán)境的質(zhì)量，因此針對具體的空調(diào)環(huán)境做好送風(fēng)溫度和新風(fēng)比例的調(diào)整非常有利于節(jié)能。比如，對于夏季需供冷、冬季需供熱的空調(diào)房間，室外新風(fēng)量愈大，系統(tǒng)能耗愈大，在這種情況下，室外新風(fēng)應(yīng)控制到衛(wèi)生要求的最小值。而在過渡季節(jié)，空調(diào)室內(nèi)一般不需供冷或供熱，可全部采用新風(fēng)，這種方法是空調(diào)系統(tǒng)最有效的節(jié)能措施之一。其次，選擇合適的空調(diào)方式是空調(diào)節(jié)能的一個重要方面。進(jìn)幾年來，變頻空調(diào)由其具有節(jié)能和提供舒適內(nèi)環(huán)境的顯著特點(diǎn)，而得到飛速發(fā)展，到目前為止，變頻空調(diào)器占日本房間空調(diào)器市場銷售份額的80%以上[5]。根據(jù)日本JRA404標(biāo)準(zhǔn)，變頻空調(diào)器季節(jié)能效比遠(yuǎn)高于定頻空調(diào)器，在冷負(fù)荷相當(dāng)?shù)那闆r下使用變頻空調(diào)器消耗的功率僅為定頻空調(diào)器的66%，即省電34%[6]。因此，變頻空調(diào)應(yīng)是空調(diào)發(fā)展的一個趨勢，使空調(diào)盡可能達(dá)到節(jié)能要求。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，我們應(yīng)采用變頻技術(shù)，其主要有兩種形式：用變速泵和變速風(fēng)機(jī)替代調(diào)節(jié)閥，減少系統(tǒng)內(nèi)部消耗，提高整機(jī)效率。或者采用變流量技術(shù)，根據(jù)空調(diào)負(fù)荷改變水流量或風(fēng)流量，從而達(dá)到節(jié)能效果。再次，盡量對空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，在既要節(jié)能，又要保證室內(nèi)空氣品質(zhì)的前提下，風(fēng)量可調(diào)的置換式送風(fēng)系統(tǒng)、冷輻射吊頂系統(tǒng)、結(jié)合冰蓄冷的低溫送風(fēng)系統(tǒng)、蒸發(fā)冷卻和去濕空調(diào)系統(tǒng)以及免費(fèi)供冷系統(tǒng)等在國外綠包辦公建筑中已成為流行的空調(diào)方案。目前國內(nèi)外不少公司、科研院所的研究人員都在致力于這方面的研究工作。還有，空調(diào)系統(tǒng)能耗特點(diǎn)之一是大量余熱的浪費(fèi)。從節(jié)能考慮，將系統(tǒng)中需排掉的余熱移向需要熱的地方去是節(jié)能的一種趨勢。一種常用的方式采用熱輪回收余熱，它由多孔和高比熱容量的材料制成，有轉(zhuǎn)盤式和轉(zhuǎn)鼓式兩類結(jié)構(gòu)形式。轉(zhuǎn)輪式全熱交換器，其熱傳遞效率現(xiàn)可達(dá)到75%～80%[7]。此外還有一些常用熱回收裝置，如熱管換熱器、板式換熱器、熱回收環(huán)路等。相對來說，熱泵系統(tǒng)回收方式更普遍，熱泵可以回收100℃～120℃以下的廢熱，可利用自然環(huán)境(如空氣和水)和低溫?zé)嵩?如地下熱水、低溫太陽熱和余熱)來節(jié)約大量采暖、供熱燃料，是一種新型的高效利用低溫能源的節(jié)能技術(shù)。如果熱泵與直接接觸式熱回收設(shè)備聯(lián)合使用，其熱回收效率比單一設(shè)備要高的多。工程中有轉(zhuǎn)輪式熱回收與熱泵的聯(lián)合工作系統(tǒng)，熱管熱回收與熱泵的聯(lián)合工作裝置等[8]。最后，我們應(yīng)當(dāng)積極開發(fā)新能源，積極推動太陽能、地?zé)崮堋⒃幽艿刃履茉丛诮ㄖ械膽?yīng)用。這些能源的開發(fā)利用日益引起世界各國的重視，它將是解決世界能源危機(jī)的根本措施。我國已有這方面的研究應(yīng)用，如地源熱泵系統(tǒng)、太陽能—水源熱泵系統(tǒng)及太陽能—空氣能熱泵系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)高效節(jié)能、無污染，不失為一種有效利用自然能的好途徑。4、結(jié)論本文介紹了空調(diào)系統(tǒng)能源有效利用和節(jié)能的幾個主要途徑。一是改善建筑環(huán)境，提倡綠色建筑和建筑物的自身節(jié)能。二是優(yōu)選建筑物空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行模式及設(shè)備，加強(qiáng)自動控制運(yùn)行管理方式。在空調(diào)領(lǐng)域，舒適和節(jié)能成為當(dāng)今建筑、設(shè)計的基本課題，保護(hù)環(huán)境，利用自然能源，削減能源負(fù)荷，成為今后建筑設(shè)計的方向。參考文獻(xiàn)：[1]王靜偉，李念平．建筑環(huán)境與空調(diào)節(jié)能[J]．現(xiàn)代節(jié)能,2002,11:28－29