多种策略实现空调节能
空调系统是建筑中的能耗大户。设计者应在保证建筑物舒适环境的前提下,对空调进行控制,最大程度地降低能耗。系统集成商在实施的过程中,需要根据空调系统的工艺要求,采用一定的节能控制策略。常见的节能控制策略主要包括以下几个方面:
在启动暖通空调系统工作时,在最短的时间内达到所需的舒适度。最优停止控制是最优启动的逆过程,在工作区域停下班前,停止空调设备的运转,仍能达到最低的舒适度要求,还可使设备系统的工作时间最短、能耗最低。空调制冷系统往往是建筑能耗最大的地方。
室内温度浮动(新风补偿)控制。一般来讲,维持室内恒定的温湿度不变,会使室内外出现较大的温差(当夏季室外温度36℃时,温差为10℃)。人长时间停留在低温环境中,再遇到室内外温差的较大突变,往往会引起皮肤汗腺收缩、血流不畅、神经功能紊乱等“空调适应不全症”(俗称“空调病”),同时空调系统的运行能耗也会提高。因此,笔者建议采用室外新风温度补偿调节策略,随着室外空气温度的变化适当提高夏季室内空气温度和降低冬季的室内空气温度,为室内提供健康、舒适的动态热环境,同时为空调制冷系统带来显著的节能效果。
最小新风量控制。为符合卫生标准,空调系统需要引进室外新鲜的空气,称为最小新风量。新风量一般是送风量的20%~30%。设计者可以检测室内二氧化碳的浓度,对比允许浓度,减少新风量的输入。
提前预冷,关闭新风。在办公楼类建筑中,为使工作人员到达室内时,温度较为舒适,需要提前打开空调。开机时要关闭所有新风阀,减少新风负荷的消耗。
夏季工况的夜间吹洗。在夏季,可利用凌晨清新的凉空气,开大新风阀,关闭冷冻水阀门,对整栋建筑进行吹洗,可冷却建筑结构所吸收的热量,对建筑物降温,减少开机时的冷负荷量。
水泵变频控制。在空调系统设计过程中,泵的选型是根据系统的最大负荷进行选择的。泵的额定功率往往要大于设计的最大功率。这会在设备选型时,造成能量浪费。另外,由于受到内、外界干扰等不确定因素的影响,系统的实际负荷总是不断变化的,大部分时间系统都工作在部分负荷状态。此外,充分考虑建筑负荷状况、管网状况、室外气象参数等多种因素,对水泵采用变频处理,调节水泵转速,使水泵的流量与实际负荷相适应,达到降低泵耗、提高空调品质的目的。当然,变频系统的最低运行频率需要根据冷水机组允许的最小流量,限制水泵的最低运行频率。水泵变频控制一般可降低40%~60%的水泵能耗,节省的泵耗主要包括设备选型过大引起的泵耗和变频后减少的流量所消耗的泵耗。
目前,生活供水系统大部分采用成套的恒压变频供水控制方式,能达到节能的效果。
室内温度分层控制。在政府办公大楼、机场、火车站、大型商场等大型公共建筑中,人流量比较大。在建筑内上下层自动扶梯处存在大面积的空间连通现象。由于空气对流造成热气流上升、冷气流下沉,会影响空调系统的舒适性。
在这种情况下,设计者通过设置在屋顶、室内或地面的设置温度传感器,可检测到室内不同空间内的温度,指导不同楼层空调系统改变其系统运行设定温度,例如,降低靠上楼层的设定温度,适当提高靠下楼层的设定温度等。
另外,在不同的空调系统中,如位于大空间定风量空调系统,可改变末端风口的送风方向;如对于有电动球形喷口的送风末端,在夏季和冬季应调整到不同的送风方向,夏季冷风尽可能向上吹出,冬季热风尽可能吹向地面。这样可以减少垂直方向温度不均匀的问题。
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