空调系统运行节能的理念与管理

来源:用户上传      作者: 胡丽霞　蔡水松

　　 随着中央空调的普及和发展，现在正运行的商用、民用中央空调系统绝大多数都处在半自动化，半智能化状态，其表现为：所有配置的冷热源设备自身自动化，智能化程度比较高，而终端空调设备的响应能力比较差，很大一部分的中央空调系统中的终端空调设备控制操作还处在靠人工现场手动操作的阶段。
　　比如：某商场商用中央空调系统，其制冷主机的开、停是根据冷冻水的温度来控制的。水温是控制了，但被控空间的环境温度及舒适度却无法控制，往往会造成空调空间区域温差较大，有的区域冷，有的区域热的现象。在原始设计中，有的设计人员考虑到空调房间的舒适度，把新风量设计得较大，从而使得冷热损耗大。另外加上大部分中央空调系统中的供水，送风系统执行元件自动化程度不够高和完善，都停留在靠人工手动调节的阶段，因此在实际操作过程中不可能随着环境温度的变化及时将执行元件调控到最佳状态，从而不可避免的造成了能源的多余损耗。
　　为了消除一些不必要的损耗，节约能源。下面就现状的空调系统怎样操作和管理达到实现节能的目的，在其理念上作简单的阐述：
　　
　　一、合理降低室内给定值标准
　　
　　在目前实际的生活过程中，由于每个人对舒适感的要求标准差别很大，故对商用，民用空调可有一个范围较宽的舒适区。在该舒适范围内，夏季降温时，取较高的干球温度和相对湿度作设定值；冬季采暖时，取较低的干球温度和相对湿度作设定值，可以减少围护结构的传热负荷和新风负荷，从而减少处理空气所耗费的能量。所以采用全年不固定的室温设定值，可获得一定的节能效果。
　　早在90年代初美国国家标准局就认为把夏季下限设定值温度从24℃改为26℃，约可节约能量15%，冬季设定值温从24℃～26℃，改为2l℃～22℃，约可节能18%。现日本对办公大楼的要求，把夏季下限设定值温度从24℃改为28℃，约可节约能量36%，冬季设定值温度从22℃，改为18℃，约可节约能量55%左右。今年武汉市缺电高峰期。国家相关部门就是按此理念，要求各中央空调用户将设定值调到26℃以上。在限电节能方面起到了很好的作用。
　　
　　二、减少新风量
　　
　　从卫生要求出发，室内每人必须保证有一定的新风量，以上海地区为例，在设计工况(夏季室温26℃，相对湿度60%；冬季室温22℃，相对湿度55%)下处理一公斤室外新风量需冷量9.2kw，热量12.7kw，故在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量有显著的节能效果。新风量的大小主要根据室内允许C02浓度确定，C02允许浓度值取0.1%(1000ppm)，每人所需新风量约为30ma/h左右。但是，以C02浓度作为指标，不仅考虑了C02对人体的有害影响，也综合考虑温湿度、臭气和粉尘等其他污染因素的影响，因而在除了C02气体之外的其它因素良好的情况下，可以考虑减少新风量。有关文献规定，有回风的空调系统可以使新风量减少到33%(指不抽烟的房间)。
　　在室内人员变动大的建筑物中，适应该变化用调节新风量的方法，可以大幅度地减少新风负荷。这类建筑物有百货商场、办公楼、剧场等公共场所。例如，办公楼室内人数的变化范围在0.03～0.25人/m2之间，百货楼室内人数的变化更大，在0.1～1.5人/m2之间。为了导入随室内人员变动的新风量，可用如下几种方法：(1)在回风道上设置C02检测器，根据C02气体浓度自动调节新风阀门；(2)监视室内人员，根据人数的变动，用手动预先把新风阀门开启到一定的开度；(3)用相应于星期或时刻而确定的运行图式进行程序控制新风阀的方法。
　　这些方法调节时，和固定新风量的情况相比较，其冷负荷可减少到50%～70%，热负荷可减少到34%。手动调节虽然没有自动调节的省能效果好，但是不需要增加设备，比较简单；而且操作工作量不大，且能取得大的省能效果。
　　
　　三、防止空调过冷和过热
　　
　　夏季室温过冷或冬季室温过热，不仅耗费能量，而且对人体舒适和健康来说也是不适宜的，室温的过冷或过热往往是由于自动控制系统不完备，设备选用不适当或空调分区不合理所引起的。例如，用风机盘管空调方式时，当机组不用恒温器控制时，经常以设计负荷时所确定的水流量流入盘管，室内人员也不经常去关闭风机或减低风机转速，室内经常处在过冷或过热状态。故设置恒温器是十分必要的。
　　对于单风道系统，各房间之间的温度差别很大，如果分区不合理，恒温器设置位置又不恰当，就会引起同一区域内，有的房间过冷，有的房间过热的现象。
　　在空调系统中，以某办公楼(建筑面积5600m2)为例，采用风机盘管空调方式，比较风机盘管用恒温器控制和不用恒温器控制的情况。室内设计条件：夏季室温26℃、相对湿度50%；冬季室温22℃、相对湿度40%。则采用恒温器控制不仅可以保证室内舒适要求，而且还可以节省38%的冷量和26%的热量。
　　
　　四、改变空调设备启动、停止时间，在预冷预热时停止取用新风
　　
　　对于间歇运行的空调系统，应根据围护结构热工性能、气候变化、房间使用功能及房间换气次数的多少进行预测控制，确定最合适的启动和停止时间，在保证舒适的条件下节约空调能耗。
　　在对空调房间进行预冷、预热时，如果房间无正静压要求，可停止取用室外新风，这样不仅可减少处理设备的容量，而且也可减少处理新风所耗费的能量。如果制冷机和锅炉容量已经确定，则应按其额定出力考虑预冷或预热时间，可以提高冷、热源的运行效率，又可缩短预冷或预热的时间。
　　
　　五、过度季节取用室外空气作为自然冷量
　　
　　在空调运行时间内保证卫生条件的基础上，只有在夏季室外空气焓值大于室内空气焓值、冬季室外空气焓值小于室内空气焓值时，减少新风量才有显著的节能意义。当供冷期间出现室外空气焓值小于室内空气焓值(过度季)时，应该采用全新风运行，这不仅可缩短制冷机的运行时间，减少新风耗能量，同时可改善室内环境的空气质量。因此，空调系统设计时，不仅要保证冬、夏季的最小新风，而且在过度季节应能增加和开足新风门。
　　
　　六、减少系统运行的漏风量
　　
　　在空调系统运行中，漏风所造成的能量损失是很可观的。一般设计规定，漏风率按10%计算，如果空调系统漏风量超过10%，则能量的多余消耗就会增加，会造成能量损耗。因此，对空调系统运行中的过大漏风量一定要及时处理，加强维护管理，以减少能量损耗。
　　
　　七、实现空调运行管理的自动化
　　
　　目前在空调系统的运行中，大多数已采用分区多工况调节方式来达到经济运行的目的。但在工况间的相互转换方面，基本上还是由运行操作人员根据运行的状况和工况转换条件进行手动转换。从而会因为人为原因，而造成能量的过多损耗。因此实现空调系统的运行管理自动化是很重要的。
　　随着计算机应用软件技术的发展，以计算机为基础的集中检测监控系统一建筑设备自动化BAS在能量管理技术上达到了实用阶段。
　　建筑设备自动化系统可将建筑物的空调、电气、卫生、防火报警等进行集中管理和最佳控制。包括冷、热源的能量控制、空调系统的焓值控制、新风量控制、设备启、停时间和运行方式控制、温湿度设定控制、送风温度控制、自动显示、记忆和记录等内容。可通过预测室内、外空气状态参数(温度、湿度、焓、C02浓度等)以维持室内舒适环境为约束条件，把最小耗能量作为评价函数，来判断和确定所需提供的冷热量、冷热源和空调机、风机、水泵的运行台熟，工作顺序和运行时间及空调系统各环节的操作运行方式，以达到最佳节能运行效果。
　　BAS系统造价相当于建筑物总投资的0.5～1%，年运行费用的节约率约为10%，一般4～5年可收回全部投资费用。
　　（作者单位：湖北经茂工程造价咨询有限公司、湖北省政府国资委）

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