空調系統能源有效利用和節(jié)能

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摘要：制冷空調系統的出現為人們創(chuàng)造了舒適的空調環(huán)境，但20世紀70年代的全球能源危機，使制冷空調系統這一能源消耗大戶面臨嚴重考驗，節(jié)能降耗成為空調系統設計的關鍵環(huán)節(jié)。本文主要從建筑環(huán)境及空調系統設計的角度概述了目前暖通空調制冷系統中的一些節(jié)能增效的方法和措施。關鍵詞：建筑環(huán)境節(jié)能變頻空調新風冷熱源1、前言制冷空調系統的出現為人們創(chuàng)造了舒適的空調環(huán)境，但20世紀70年代的全球能源危機，使制冷空調系統這一能源消耗大戶面臨嚴重考驗，節(jié)能降耗成為空調系統設計的關鍵環(huán)節(jié)。據統計，我國建筑能耗約占全國總能能耗的35%，空調能耗又約占建筑能耗的50%～60%左右。由此可見，暖通空調能耗占總能耗的比例可高達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狀下，尤其是當前世界“能源危機”日益緊迫的關頭，空調建筑節(jié)能特別是建筑中的空調系統節(jié)能已成為節(jié)能領域中的一個重點和熱點。2、建筑環(huán)境對空調節(jié)能的影響首先，空調負荷的確定是建立在克服室外環(huán)境影響的基礎上的，室外干球溫度、空氣的相對濕度以及太陽輻射是對空調負荷影響較大的氣象因素。設計人員在建筑規(guī)劃設計階段必須充分考慮這些氣象因素，有效結合當地的大氣環(huán)流因素和地理因素，使得暖通空調節(jié)能規(guī)劃設計更加符合節(jié)能標準，實現預期的節(jié)能目標。由于空調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，降低建筑空調負荷，實現建筑節(jié)能。據研究，好的綠化在夏季可降低室外向建筑物內部傳熱6%～30%[3]。因此，我們盡可能的在建筑周圍進行綠化，一方面降低空調的負荷，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，使建筑物達到既節(jié)能又環(huán)保舒適。其次，空調內環(huán)境也要盡量能滿足節(jié)能要求。一方面，研究設計人員應該注重改善建筑條件和采用適當的建筑措施以降低空調負荷，從而降低空調能耗。建筑設計不要片面追求建筑立面效果，而應充分考慮建筑節(jié)能設計。另一方面，適當增加墻體、屋頂的保溫性能，可以減少通過這些圍護結構產生的冷熱負荷。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荷，其墻體傳熱系數K＝0.54W/m2，比傳統粘土實心磚墻節(jié)能一倍以上。根據權威部門對住宅圍護結構的熱工測試結果證明，住宅內熱量損失有40%～50%是通過門窗損失，所以應盡量采用密封性好、保溫節(jié)能的新型塑鋼門窗[4]。3、暖通空調系統的節(jié)能首先，空調新風問題是影響空調是否節(jié)能的一個方面，新風量過多會增加其負荷，進而增加電耗，處理的新風量過少則會影響空調環(huán)境的質量，因此針對具體的空調環(huán)境做好送風溫度和新風比例的調整非常有利于節(jié)能。比如，對于夏季需供冷、冬季需供熱的空調房間，室外新風量愈大，系統能耗愈大，在這種情況下，室外新風應控制到衛(wèi)生要求的最小值。而在過渡季節(jié)，空調室內一般不需供冷或供熱，可全部采用新風，這種方法是空調系統最有效的節(jié)能措施之一。其次，選擇合適的空調方式是空調節(jié)能的一個重要方面。進幾年來，變頻空調由其具有節(jié)能和提供舒適內環(huán)境的顯著特點，而得到飛速發(fā)展，到目前為止，變頻空調器占日本房間空調器市場銷售份額的80%以上[5]。根據日本JRA404標準，變頻空調器季節(jié)能效比遠高于定頻空調器，在冷負荷相當的情況下使用變頻空調器消耗的功率僅為定頻空調器的66%，即省電34%[6]。因此，變頻空調應是空調發(fā)展的一個趨勢，使空調盡可能達到節(jié)能要求。在中央空調系統中，我們應采用變頻技術，其主要有兩種形式：用變速泵和變速風機替代調節(jié)閥，減少系統內部消耗，提高整機效率?；蛘卟捎米兞髁考夹g，根據空調負荷改變水流量或風流量，從而達到節(jié)能效果。再次，盡量對空調系統進行優(yōu)化設計，在既要節(jié)能，又要保證室內空氣品質的前提下，風量可調的置換式送風系統、冷輻射吊頂系統、結合冰蓄冷的低溫送風系統、蒸發(fā)冷卻和去濕空調系統以及免費供冷系統等在國外綠包辦公建筑中已成為流行的空調方案。目前國內外不少公司、科研院所的研究人員都在致力于這方面的研究工作。還有，空調系統能耗特點之一是大量余熱的浪費。從節(jié)能考慮，將系統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，有轉盤式和轉鼓式兩類結構形式。轉輪式全熱交換器，其熱傳遞效率現可達到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)和低溫熱源(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。如果熱泵與直接接觸式熱回收設備聯合使用，其熱回收效率比單一設備要高的多。工程中有轉輪式熱回收與熱泵的聯合工作系統，熱管熱回收與熱泵的聯合工作裝置等[8]。最后，我們應當積極開發(fā)新能源，積極推動太陽能、地熱能、原子能等新能源在建筑中的應用。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的根本措施。我國已有這方面的研究應用，如地源熱泵系統、太陽能—水源熱泵系統及太陽能—空氣能熱泵系統等。這些系統高效節(jié)能、無污染，不失為一種有效利用自然能的好途徑。4、結論本文介紹了空調系統能源有效利用和節(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)選建筑物空調系統運行模式及設備，加強自動控制運行管理方式。在空調領域，舒適和節(jié)能成為當今建筑、設計的基本課題，保護環(huán)境，利用自然能源，削減能源負荷，成為今后建筑設計的方向。參考文獻：[1]王靜偉，李念平．建筑環(huán)境與空調節(jié)能[J]．現代節(jié)能,2002,11:28－29