浅谈空调的节能减排

钱冬梅

随着空调应用的日益普及,空调领域作为耗能大户应从设计、运行等方面特别注意节能的问题,不断提高空调系统的节能设计水平、节能运行管理水平,采用各种节能措施降低空调系统的运行能耗和费用,改善空调系统的节能效果,并且要大力开发可再生能源在暖通空调系统中的应用,这对于节约能源、保护环境、促进国民经济的可持续发展都具有十分重要的意义。主要介绍暖通空调目的、影响、节能设计,并推广可再生能源在暖通空调系统中的应用。 摘

　　关键词：节能环保；暖通空调；目的；影响；设计；可再生能源

一、暖通空调领域节能的重要性和可行性

能源为经济的发展提供了动力,但是由于各种原因,能源的发展往往滞后于经济的发展。现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源,其中电能占了绝对比例。

二、暖通空调能耗的影响因素及节能的途径与方法

虽然说暖通空调能耗的影响因素众多,但随着科学技术的不断进步,使暖通空调领域新的技术不断出现,我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。

1、影响空调能耗的因素

暖通空调系统特别是中央空调系统庞大复杂,而且影响空调能耗的因素众多,例如,室内温湿度设定值、室外空气量、空调方式、空调系统的控制运行和维护管理等。建筑物的朝向和平面布置、建筑维护结构的保温性能、窗户隔热和建筑遮阳等也对空调能耗产生很大影响,因此,在空调设计运行时应综合考虑各个因素的影响,力求在最大程度上降低空调能耗。

2、建筑物及其围护结构对节能的影响主要有如下方面:

(1)我们知道同样形状的建筑物,南北朝向比东西朝向冷负荷小,因此,合理的建筑物朝向的选择是一项重要的节能措施。

(2)对于相同体积的建筑物,建筑物体形系数(S=F/V)越大,则其外表面积越大,通过围护结构的传热越多,空调冷负荷也越大。为节能起见,在建筑设计时应尽量控制S,如果出于造型和美观的要求需要采用较大S时,应尽量增加围护结构的热阻。

(3)从建筑物的围护结构(窗、墙、楼板、屋盖、地板等)传入室内的热量中,外窗的传热量和太阳辐射占围护结构的总传热量比例很大。因而要尽量减少外窗面积,并采取有效的遮阳措施,如选用特种玻璃、双层玻璃和窗帘或遮阳板等。

(4)对于暖通空调系统而言,通过维护结构的空调负荷占有很大比例,而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小,亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。因此,提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措施之一。以下措施可有效降低围护结构的传热系数,从而降低能耗。

3、减少输送系统的动力能耗

动力能耗主要是指空调系统运行中风机和水泵所消耗的电能,采用科学的方法使之降低对整个空调系统的节能有十分重要的意义。在工程设计与实践中常采用以下方法减少动力能耗:

(1)水系统采用大温差。加大空调冷冻水系统及冷却塔水系统的工作温差,可以减少水量,以降低其输送能耗,同时可以减小管径,节约初投资。但要注意影响冷冻机换热面积的大小,冷冻机COP的高低,冷却塔造价的变化以及AHU(空气处理机组)内盘管排数的变化。提高送风系统的温差。

(2)低流速。水泵和风机的功耗与管路系统中流速的平方成正比,采用低流速能取得较好的节能效果,且有利于提高水力工程的稳定性。

(3)采用输送效率高的载能介质。一般情况下,用水输送冷(热)量的耗能量比空气输送要小,且输送相同的冷(热)量所用水管管径要小于风管,所占空间相应也小得多。

4、通过新型节能舒适健康的空调方式,调整室内热湿环境参数空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的,人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度,甚至仅空气温度。显然是不全面的,势必带来许多问题,如空调系统对人体的作用不直接、当环境变化时对环境的调控不迅速、人体感到不舒适、空调系统的这种调控方式不节能。

　　1)暖通空调的目的。暖通空调的目标是为人们提供舒适的生活和生产室内热环境,主要包括:室内空气温度、空气湿度、气流速度以及人体与周围环境之间的辐射换热等。在一般的舒适性空调中,以能够使人体保持热平衡而满足人们的舒适感觉为目的;在恒温恒湿或有洁净要求的工艺性空调中,一切以满足生产工艺为目标。

　　2暖通空调的节能设计

　　空调系统的节能设计,应根据工程具体情况对空调运行季节进行全工况、全过程的分析,寻找出一个合理的方案,使空调系统在不同的室外气象参数或室内状况下都能经济合理的运行,并在运行过程中创造良好条件。

　　1)选择合适的冷热源。在系统设计中对设备进行合理选配已成为空调节能的关键,合理配置中央空调系统的冷热源对节能与能源合理利用的意义非常重大。中央空调常见的冷热源配置方式有水冷冷水机组十锅炉、热泵型机组和溴化锂吸收式机组。第一种冷热源在设计工况下的能效比较高, 一般为 3.7～5;第二种冷热源即热泵型机组,夏季制冷,冬季制热.在设计工况下,其能效比较水冷机组要低,仅达到3 左右,但其具有良好的节能和环保效果;中央空调的另一种冷热源为溴化锂吸收式机组,这类机组的能效比比较低,节电不节能,适用于有废热和余热的地方。

　　2)采用蓄冷系统。各国用电状况都不同程度的存在着电负荷峰谷差较大的情况,在用电高峰时电力供应不足,而在低峰时电力供应过剩。在实施电力峰谷电价的地区,就可利用低电价时段采用冰蓄冷系统将水制成冰来储存冷量,高电价时段再将冷量释放出来,这将对整个电力负荷的移峰填谷工作起很大作用。采用冰蓄冷系统能够产生良好的经济效益和社会效益。

　　　3可再生能源在暖通空调系统中的应用

　　当前,为了使空调系统向节能环保方面发展,科技工作者做了大量科研工作,采取了更加有效地措施和方法,例如:“太阳能技术”、“地源泵技术”、“蓄冷技术”、“热泵水源技术”等等。可再生能源具有资源丰富、不污染环境、清洁安全和资源可再生的优点。因此,在能源状况日益紧张的今天,大力推广可再生能源的应用具有十分重大的意义。

　　1)太阳能采暖。主动式太阳能采暖用电作为辅助能源,驱动用太阳能加热的水在管道中循环流动向房间供热。随着太阳能集热器的研制开发,具有工作温度高、承受压力大、耐冷热冲击和抗冰雹等优点的热管式真空管太阳能集热器使主动式太阳能采暖系统的应用成为可能。

　　2)太阳能制冷。太阳能制冷主要包括太阳能压缩式制冷、太阳能吸收式制冷和太阳能吸附式制冷。太阳能压缩式制冷研究的重点是如何将太阳能有效地转换成电能,再用电能去驱动压缩式制冷系统。以太阳能作为热源的吸收式制冷是利用太阳辐射热能驱动溴化锂—水溶液或氨—水溶液的吸收式制冷系统。太阳能吸附式制冷是将系统中的加热器和冷却器去掉,将太阳能集热器与吸附床合二为一,冷却功能则利用夜间室外空气的自然冷却来完成。

　　　结束语：暖通空调系统节能的指导思想是在减少能源浪费的同时,有效合理地利用能源,提高能源的利用率,并尽可能的开发和利用可再生能源及新能源。但在具体选择节能措施时,应根据实际情况,全面分析协调各种方法,以获得最优的节能效果。

　　参考文献

　　[1]陆亚俊,马最良,邹平华.暖通空调[M].北京:中国建筑工业出版社,2002.

[2]赵朝晖,吴会军,朱冬生.可再生能源在空调制冷中的应用[J].制冷,2003,4:44-46.