淺談中央空調(diào)形式及節(jié)能問(wèn)題

王建彬

摘 要：簡(jiǎn)單的分析了中央空調(diào)的形式及其節(jié)能問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)； 節(jié)能

Discussion on the forms of central air conditioning and energy saving problem

Wang Jian-bin

（ Tianjin Chen Xin PetrochemicalEngineering Design Co.，Ltd.，Tianjin 300271 ）

Abstract：The paper analysis the forms of central air conditioning and its energy saving problem.

Key words：central air conditioning； energy saving

引言

隨著我國(guó)人民生活水平的提高，城市建設(shè)得以迅猛發(fā)展，高層建筑逐漸增多，為空調(diào)市場(chǎng)帶來(lái)了大量的商機(jī)。同時(shí)，對(duì)空調(diào)形式及其節(jié)能也提出了新的要求。

1.空調(diào)形式的選擇

1.1 不同建筑空調(diào)形式的選擇

1.1.1 高層建筑空調(diào)方式應(yīng)根據(jù)不同的建筑形式，建筑物使用功能、時(shí)間，以及空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)等來(lái)選擇。比如，辦公樓建筑，分為常規(guī)建筑和現(xiàn)代化辦公樓，常規(guī)辦公樓屬于舒適性空調(diào)，現(xiàn)代化辦公樓夏季冷負(fù)荷為常規(guī)辦公樓的1.3-1.4倍[1]。

1.1.2 旅館建筑，目前國(guó)內(nèi)外旅館客房空調(diào)用的最多的是風(fēng)機(jī)盤(pán)管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。

1.1.3 商業(yè)建筑，在商業(yè)大樓中，廣泛采用集中新風(fēng)系統(tǒng)和各層機(jī)組相結(jié)合的空調(diào)方式，對(duì)于大型商場(chǎng)，為了適應(yīng)商場(chǎng)內(nèi)部區(qū)客流量的波動(dòng)，而周邊區(qū)全天負(fù)荷變化不大的特點(diǎn)，國(guó)內(nèi)也有內(nèi)區(qū)采用VAV，周邊區(qū)采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管或定風(fēng)量單風(fēng)道的空調(diào)方式。

1.2 同一建筑空調(diào)形式的選擇

同一座高層建筑物內(nèi)平面和豎向房間的負(fù)荷差別很大，各房間用途、使用時(shí)間和空調(diào)設(shè)備承壓能力等均不盡相同，而且整個(gè)建筑物的空調(diào)容量很大，為使空調(diào)系統(tǒng)既能保持室內(nèi)要求參數(shù)，又能經(jīng)濟(jì)管理，就需要將系統(tǒng)分區(qū)。系統(tǒng)分區(qū)主要考慮室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、負(fù)荷特性、建筑高度、房間使用功能和使用時(shí)間、空調(diào)設(shè)備的容量和節(jié)能管理方便等因素。

2.空調(diào)節(jié)能的方法

空調(diào)負(fù)荷主要包括：由于室內(nèi)外溫差通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱引起的負(fù)荷，日射得熱引起的負(fù)荷，室內(nèi)設(shè)備及人員散熱引起的負(fù)荷，新風(fēng)引起的負(fù)荷，物料散熱量及散濕過(guò)程的潛熱量等。

在目前的空調(diào)工程設(shè)計(jì)中，冷負(fù)荷設(shè)計(jì)值過(guò)大的問(wèn)題非常普遍。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，許多空調(diào)建筑即使在最熱的季節(jié)，仍有1/3的冷水機(jī)組是不運(yùn)行的，有的甚至高達(dá)1/2[2]。設(shè)計(jì)冷負(fù)荷是選擇設(shè)備的主要依據(jù)，所以正確地計(jì)算建筑冷負(fù)荷對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要。然而，目前國(guó)內(nèi)的空調(diào)設(shè)計(jì)造成大量的設(shè)備閑置，對(duì)此設(shè)計(jì)冷負(fù)荷取值過(guò)大是其中主要原因[3]。

建筑物內(nèi)主要冷、熱負(fù)荷由冷凍機(jī)和鍋爐提供的冷凍水和熱水來(lái)承擔(dān)。因此，空調(diào)水系統(tǒng)就變得龐大和復(fù)雜，不僅管路和設(shè)備投資較高，而且水泵耗能也較大。在空調(diào)系統(tǒng)中，水泵的能耗占據(jù)相當(dāng)?shù)谋戎?，其?jié)能潛力較大。

目前，有些工程冬、夏季使用同一循環(huán)水泵，但是空調(diào)系統(tǒng)的水流量隨空調(diào)負(fù)荷的增大而增大，隨供、回水溫差的增大而減小。我國(guó)夏熱冬冷地區(qū)，一般夏季空調(diào)冷負(fù)荷大于冬季熱負(fù)荷，而夏季空調(diào)供、回水溫差為5℃，冬季空調(diào)供、回水溫差為10℃ （除直燃式機(jī)組、熱泵機(jī)組外），因此夏季空調(diào)水流量比冬季大得多（至少大 1倍 ）[4]。所以水系統(tǒng)的布置、系統(tǒng)運(yùn)行工況、管路和設(shè)備的選用應(yīng)從節(jié)能、安全性和維護(hù)管理等方面綜合平衡后進(jìn)行合理的考慮和安排。

在空調(diào)工程水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，首先優(yōu)選同程式系統(tǒng)，它不僅確保設(shè)計(jì)質(zhì)量和方便管理，而且對(duì)于今后由于大樓局部使用功能發(fā)生變化為空調(diào)系統(tǒng)改造帶來(lái)很大的方便；關(guān)于異程式水系統(tǒng)，在空調(diào)工程設(shè)計(jì)中應(yīng)采取謹(jǐn)慎的態(tài)度，首先該系統(tǒng)必須是小系統(tǒng)或者是局部異程系統(tǒng)，其次還需要對(duì)系統(tǒng)作仔細(xì)的水力計(jì)算，對(duì)一些支管上還需增加一些平衡閥來(lái)調(diào)節(jié)壓差，以實(shí)現(xiàn)水力平衡。在冷凍水、冷卻水系統(tǒng)中，不論大小系統(tǒng)應(yīng)盡量?jī)?yōu)先考慮機(jī)、泵一對(duì)一系統(tǒng)，它不僅有利于冷水機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，而且對(duì)系統(tǒng)的管理、節(jié)能、自控都會(huì)帶來(lái)很大的好處。我們知道，在空調(diào)設(shè)備運(yùn)行中，水泵的能耗一般均占系統(tǒng)總能耗的15%-20%，如果在系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)停掉一臺(tái)冷水機(jī)組，同時(shí)其相應(yīng)的水泵也停掉1臺(tái)，其節(jié)能效益是非?？捎^的。對(duì)于泵與冷凝器不對(duì)應(yīng)的來(lái)說(shuō)，應(yīng)該在每臺(tái)冷凝器及冷卻塔的供水管上裝電動(dòng)蝶閥并與其冷水機(jī)組聯(lián)鎖控制，否則這種系統(tǒng)不宜采用[5]。

高層建筑空調(diào)負(fù)荷大，冷熱源設(shè)備初投資大，且空調(diào)能耗在高層建筑的總能耗中占有很大的比例，故冷熱源設(shè)備的選用須按技術(shù)先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和安全可靠性等原則進(jìn)行比較后確定?？照{(diào)冷熱源方案的優(yōu)選實(shí)際是一個(gè)多目標(biāo)決策問(wèn)題，運(yùn)用層次分析方法[6]，建立適合冷熱源方案選擇的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，將定量和定性指標(biāo)統(tǒng)一在一個(gè)模型中，形成一個(gè)多層次的分析結(jié)構(gòu)模型，對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)序排列，得出優(yōu)選方案。根據(jù)工程所在地點(diǎn)的氣候條件、能源結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷和本項(xiàng)目的特點(diǎn)，依據(jù)冷熱源選擇的基本原則，排除明顯不合理的方案后，得到以下4種冷熱源備選方案[7]：

① 螺桿式冷水機(jī)組+燃油鍋爐。

② 螺桿式冷水機(jī)組+蒸汽換熱器。

③ 蒸汽雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組+蒸汽換熱器。

④ 燃油直燃式溴化鋰吸收式冷熱水兩用機(jī)組。

另外，作為水源熱泵的一種，城市污水冷熱源熱泵近兩年得到了長(zhǎng)足發(fā)展。城市原生污水?dāng)?shù)量巨大[8]，遍布城市市區(qū)內(nèi)，城市污水冷熱源熱泵同時(shí)還涉及到污水資源再生利用問(wèn)題，因此得到廣泛認(rèn)可，發(fā)展迅速，是一個(gè)很好的應(yīng)用方向。城市污水源熱泵作為一項(xiàng)新技術(shù)，在國(guó)外已應(yīng)用幾十年，國(guó)內(nèi)近兩年才開(kāi)始應(yīng)用[9]。該技術(shù)能否得到推廣使用，主要涉及初投資、運(yùn)行費(fèi)及其發(fā)展?jié)摿Φ葐?wèn)題，而發(fā)展?jié)摿τ职茉蠢寐?、?duì)環(huán)境的破壞性及實(shí)際的應(yīng)用規(guī)模。在不需供熱或電力供應(yīng)相對(duì)充裕的地區(qū)，冷源需求大、日負(fù)荷變化大等場(chǎng)合，大功率電驅(qū)動(dòng)制冷機(jī)如螺桿式、離心式壓縮機(jī)組具有明顯的優(yōu)勢(shì)；而在電力供應(yīng)缺乏的地區(qū)，如果需要同時(shí)制冷和供熱，選擇性能相對(duì)穩(wěn)定的吸收式制冷機(jī)組則較為合適；在某些寸土寸金的城市，選用水源熱泵式機(jī)組能節(jié)約設(shè)備用房，更能適應(yīng)不斷變化的建筑間隔，尤其適合出租辦公樓工程采用[10]。

因此，中央空調(diào)形式的選擇在實(shí)際工程中要因地制宜，既要考慮方案的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮噪聲、污染及維護(hù)管理等技術(shù)性能；既要考慮當(dāng)前的投資利益，又要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，從而合理地選擇冷熱源方案。

參考文獻(xiàn)

[1] 錢(qián)以明.高層建筑空調(diào)設(shè)計(jì).暖通空調(diào)，1994.2

[2] 桑海龍、牟靈泉.中匯大廈空調(diào)制冷設(shè)備裝機(jī)容量及運(yùn)行調(diào)查.暖通空調(diào).1996.26（4）：16-18

[3] 閻復(fù)志. 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中幾個(gè)冷負(fù)荷問(wèn)題的探討.煤炭工程.2005.3

[4] 傅啟清.空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)重視的幾個(gè)問(wèn)題.鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2003.9

[5] 何昌生.關(guān)于空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)的幾點(diǎn)討論.安徽建筑，2002.3

[6] 王建.合理選擇供熱空調(diào)冷熱源.節(jié)能環(huán)保技術(shù)，2003（11）：47-50.

[7] 蘇文、陳汝?yáng)|.空調(diào)冷熱源的選擇和節(jié)能.流體機(jī)械，2002（6）：51-54

[8] 吳榮華、孫德興.城市污水冷熱源應(yīng)用技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r研究[J].暖通空調(diào)，2005.35（6）：31-37

[9] 尹軍、陳雷、王鶴立. 城市污水的資源再生及熱能回收利用[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003

[10] 羅翠貞.高層建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的冷源選擇.廣東土木與建筑.2004.3