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从动力耗能节能方面的中央空调节能措施

时间:2019-06-27 14:51:28  浏览次数:

中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时,又消耗掉了大量的能源。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。因此,如何高效利用武汉中央空调系统的能源和节能就成为迫切需要解决的问题。

武汉中央空调动力耗能节能措施
 
1、输送耗能控制
 
  动力耗能主要是指系统运行中风机和水泵所消耗的电能。从风机和水泵的输入功率计算公式可知,要减少功耗可以从以下三个方面来考虑:减少流量、降低系统阻力和提高风机、水泵的效率。在工程实践中可采用以下措施:
 
1)采用大温差
 
  如果系统中输送冷热能用的水(或空气)的供回水(或送回风)温差采用较大值,那么当它与原有温差的比值为m,从流量计算公式知道,采用大温差时的流量降为原来流量的1/m3。这时,水泵或风机要求的功率将减小到原来的1/m3。可见,加大温差的节能效果是明显的。
 
  在满足中央空调精度、人员舒适和工艺要求的前提下,应尽可能加大送风温差。要注意的是:供、回水的温度差不宜大于8℃。
 
2)选用低流速
 
  因为水泵和风机要求的功耗大致与管路系统中的流速成正比关系,因此,要取得节能的运行效果,在设计和运行时不要采用高流速。此外,干管中采用低流速还有利于系统的水力工况稳定性。例如:改变风机的转速可以改变风机的性能参数,风机的功率与转速成三次方的关系,而流量与转速成一次方的关系,降低转速以降低流量的同时可以大幅度降低能耗。当流量减少1/3时,能耗可减少约70.4%,当流量减少1/2时,能耗可减少约87.5%,且风机的效率基本不变,仍可稳定高效地工作。
 
3)采用输送效率高的载能介质
 
  一般情况下,用水输送冷热能的耗能量比用空气输送的要小,并且输送相同冷热能所用水管的管径要比风管小得多,所占用的建筑物空间也相应小很多。这也是近年来中央空调方式发展迅速的主要原因之一。
 
  因此,对于集中冷冻方式,原则上应该把机房设备制备的冷冻水尽量输送到各中央空调分区的附近或使用点上,通过末端非独立式中央空调机组(如柜式空调机组、风机盘管)处理空气,就地或供附近房间使用。
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2、变风量系统控制
 
  变风量系统就是针对送风系统耗电缺点的节能对策。变风量系统可分为两种:一种为AHU风管系统中的空调机变风量系统(AHU—VAV系统);一种为FCU系统中的室内风机变风量系统(FCU-VAV系统)。AHU-VAV系统是在全风管系统中将送风温度固定,而以调节送风机送风量的方式来应付室内空调负荷的变动。FCU-VAV系统则是将冷水供应量固定,而在室内FCU加装无段变功率控制器改变送风量,亦即改变FCU的热交换率来调节室内负荷变动。这两种方式通过风量的调整来减少送风机的耗电量,同时也可增加热源机器的运转效率而节约热源耗电,因此可在送风及热源两方面同时获得节能效果。
 
  如果把送风温度设为常数,改变送风量L,也可得到不同的Q值,以维持室温不变。变风量控制可采用根据室内负荷的变化,自动调节送风量的送风装置。当室内负荷减少时,它可保持送风参数不变(不需再热),通过自动减少风量来保持室内温度的稳定。这样,不仅可节约定风量系统为提高送风温度所需的再热量,而且还由于处理的风量减少,可降低风机功率电耗及制冷机的冷量。据多种资料先容,变风量较之定风量方式一般情况下节能可达30%~50%。
 
3、变频控制
 
  大部分建筑物一年中只有几十天时间中央空调处于最大负荷。中央空调冷负荷始终处于动态变化之中,如每天早晚、气候情况、客流量、活动内容等各种因素的变化,实时影响中央空调冷负荷。一般,冷负荷在5~60%范围内波动,大多数建筑物每年至少70%是处于这种情况。而大多数中央空调,因系统设计多数以最大冷负荷为最大功率驱动。这样,造成实际需要冷负荷与最大功率输出之间的矛盾,造成了巨大的能源浪费。采用变频控制的方式,可解决此矛盾。
 
1)风机水泵类变频控制
 
  因为过去交流电机本身不调速,中央空调系统对空气和水流量的控制不得不依赖挡板和阀门来调节,许多电能被白白浪费在挡板和阀门上。如果对风机水泵进行变频调速,把浪费在挡板和阀门上的能量节省下来,每台水泵平均节能效果就很可观。
 
  对于风机水泵来说,根据流体力学原理,流量与转速成正比,压力与转速的平方成正比,消耗的功率与转速的三次方成正比。对于变频调速来说,转速n基本上与电源频率f成正比,当电源频率f降低时,电动机转速也降低,所需的功率就随转速的三次方迅速降低,可见,节能效果十分显著。以风机为例,如所需风量为额定风量的80%,则转速也下降为额定转速的80%,而轴功率降51.2%;当所需风量为额定风量的50%时,而轴功率降12.5%。这种节电效果也非常可观。实际证明,风机水泵类变频控制节能40%~50%。
 
2)冷水机组变频控制
 
  由于压缩机不排除在满负载状态下长时间运行的可能性,所以,只能按最大需求来决定电动机的容量,故设计裕量一般偏大。在实际运行中,轻载运行的时间所占的比例是非常高的。采用变频控制对压缩机转速进行调节,实现对制冷量的控制,让冷冻机组始终处于最佳(最合理)的运行状态。变频控制提高了空调器的效率,改善了冷冻机组的运行效果,从而实现了节能。
 
  变频压缩机的原理是通过调节压缩机的转速而调节压缩机的单位时间内的排气量,从而达到调节制冷量的目的。制冷量和压缩机频率的数学关系可知,制冷量与频率成正比关系,所以采用变频调节可实现对制冷量的控制,从而可达到节能效果。

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