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民用建筑空调系统的节能设计和自动控制

添加人:admin 发布时间:2010-11-19 17:00:09 来源:中国热回收网

    1 建筑节能

    1.1 公道的建筑朝向和外形



    模拟研究表明,在知足相同使用空间的条件下,建筑外表面积越小,空调负荷也就越小,所以在建筑设计时应尽可能采用外表面积较小的圆形或方形建筑。



    建筑物体形应避免狭长,细高和过多的凹凸,尽量避开东西朝向。

    1.2 窗的机能和外墙隔热

    玻璃窗的主要目的是采光。玻璃的热阻要比墙体的热阻小得多,故因传热而从玻璃窗损失的热量也就大得多。一般统计可知,夏季通过玻璃窗的照射得热占制冷机最大负荷损20~30%,冬季单层玻璃的热损失约占锅炉负荷的10~20%。因而对玻璃窗采取一些措施是节能的有效途径,主要措施是减少窗墙的面积比(窗面积与外墙面积之比)。在兼顾到室内一定天然采光的前提下,尽量减少窗面积比,采用一些不开启密闭窗框以减少渗透渗出风;采用反射玻璃、吸热玻璃及双层玻璃加百叶遮阳帘。适当增加墙体、屋顶的保热机能,减少通过这些围护结构产生的冷热负荷。

    1.3 天然光的利用和照明控制

    采用一些局部照明、工作点照明,尽量利用天然采光。灯具宜用荧光灯,并有自动开关装置。这些措施,一方面可节省照明用电,一方面,也可以减少因照明发烧而引起的空调负荷。

    2 空调系统节能设计

    2.1 改变室内设定参数

    因为每一个人对恬静感要求尺度差别很大,故对民用空调可有一个范围较宽的恬静区。在该恬静范围内,夏季降温时,取较高的干球温度和相对湿度设定值。冬季采暖时,取较低的干球温度和相对湿度的设定值,可以减少围护结构的传热负荷和新风负荷。实测表明,若夏季室温设定值从26℃进步到28℃,冷负荷减少约21~23%。冬季室温设定值从22℃降至20℃,热负荷减少约26~31%,,效果是显著的。当然改变室内设定参数,是以不影响房间使用功能以及知足服务对象的要求为条件。

    2.2 室外新风量控制

    在知足卫生、补偿排风、稀释有害气体、保证室内正压等要求的条件下,根据室内职员数目的变动及相应新风量需求的变化,通过检测二氧化碳的浓度,最佳控制室温新风量,方法如下:在回风管道上设二氧化碳检测器,根据二氧化碳气体浓度自动调节新风阀门;监督室内职员情况,根据人数的变动,用手动方式预先把新风阀门开启到一定的位置。使用自动控制二氧化碳浓度的方法,一般可节约30%左右的空调负荷。

    2.3 热回收

    在建筑物空调负荷中,新风负荷的比例很大,一般占总负荷的20%~30%。利用热交换器回收排风中的能量,节约新风负荷是空调系统节能的一项有力措施。假如在排风中设置热交换器,可回收排风能量的70%左右。相称于节约10~20%空调负荷。热回收系统目前在国外特别是在日本相称普遍。

    2.4 变露点调节

    对于室内产湿量变化较大或室内相对温度要求严格的场所,可以采用“变露点调节方法”。详细方法如下:

    a 直接控制法

    在室内直接设置湿球温度(Ts)和相对温度敏感元件(H)控制三通调节阀,直接根据室内相对湿度偏差调节供回水比例来控制喷水温度,改变机器的露点温度,以补偿室热温负荷的变化。这种调节方法的结果在于改变设备的供水量,从而起到减少输送能耗的作用。另外,进步冷冻水供水温度,也可以降低制冷机的功耗。通过自动控制,使露点温度冬季保持最低值,夏季保持最高值。

    b 防止再热损失

    充分利用室内回风的热量来代替再热量。当室内显热负荷减少时,可以调节一、二次回风联动阀门,改变一、二次回风比例。因为通过喷水室风量变化而引起露点温度的变化,因此根据一、二次回风阀的调节范围,有时整个夏季可以省去再热,过度季节可省去大部门再热。若这时同时调节喷水温度,改变机器露点温度,可以同时知足室内热湿变化。

    变露点调节法,即可避免室内温渡过冷过热,也可以防止过度去湿。

    2.5 采用大温差

    假如系统中输送冷、热能用水(或空气)的供回水(或送回风)温差采用大温差,那么当它与原设定温差的比值为m时,从流量计算公式可知,采用大温差时的流量将为原来流量的1/m。这时水泵或风机所需的功率将减少到原来的1/m3。可见加大温差的节能效益是显著的。但在实用中尚需顾及与温差有关的其他因素,使选用恰当。

    2.6 过度季节利用新风作为天然冷源

    利用新风供冷,是过渡季节的一种空调方法。在室外空气(新风)温度下降到送风温度时,采用不开制冷机进行直接新风供冷。设置排风、回风联动前提阀门,通过温度(最好是焓)调节器,控制新风比,使新风量能由最小值变化至100%,从而达到全新风运行。

    充分利用室外空气的天然冷却能力,可以推迟开启后提前休止制冷机的运行,减少制冷机的运行时间,节省能耗。

    2.7 冷热源设备

    在空调设备中,应选择带有能量调节装置的制冷设备。设备一般采用冷水机组,常用有离心式和螺杆式,这两种技术都能实现能量无级调节。在选择多台机组供冷时,应将系统高低负荷的变化和机组制冷能力结合起来,尽量使机组全负荷运行,根据系统负荷变化,开启或休止部门机组。由于靠能量调节机构调节冷量,其制冷量和功耗不是以相同比例递减,而用休止机组调节冷量,能量和功耗完全可能以相同比例递减,从而节省制冷性能耗和减少运行用度。

    热源设备一般采用中、小型产业锅炉和城市热网。对锅炉来讲,单台锅炉容量越大,满负荷运行率越高,其热效率也越高。因此必需全面考虑建筑物冬季热负荷情况,公道配置锅炉房内单台锅炉容量和锅炉台数,选用效率较高的锅炉以获得较高的热效率。

    2.8 变水量技术

    变水量方法主要是为适应房间负荷的变化,一般采用电动双通阀来自动改变空调用水设备的进水量,使系统总体水量也跟着负荷的变化而变化。常用变水量方法有:使用电动阀调节水量;使用无级调速水泵,调节流量;控制运行水泵的台数,改变系统总的轮回水量。

    目前,常用的是控制水泵运行台数的方法来实现变水量。从而大大节省输送能耗。

    3 空调系统自动化的节能治理

    空调系统是为建筑提供一个恬静的环境,自动化控制则为系统提供一个优化的控制。实现空调系统运行自动化,不仅可以进步劳动出产率和技术水平,减轻劳动强度。同时还可以进步调节质量,降低冷、热量消耗,节约能量。

    空调系统自动化包括冷、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,温湿度设计控制,送风温度控制,自动显示、记忆和记实等内容。而自动化节能治理就是在此基础上运用计算机技术把系统各组成部门进行优化组合,以达到最佳节能效果。

    3.1 设备最佳启停控制

    可编制间歇运行空调设备的最佳启动时间控制程序,保证职员在按划定时间表进入建筑物时,室内温度刚好达到设定值。这样既可保证从据有时间开始起便知足恬静要求,又可减少设备不必要的过长的启动时间。

    编制最佳休止时间控制程序,应用惯性蓄能原理,使供热和制冷负荷,利用热(冷)惯性,持续一个短时尾端延续原理,在职员据有时间结束之前,提前结束供热和供冷,同时也保证环境温度不超过恬静极限的范围。

    3.2 间歇运行控制

    在恬静性要求的极限范围内,对空调系统所有输送设备进行力设定,在最大与最小答应分段时间内,按实测的室内参数及其计算负荷变化,编制设备轮回运行周期与分段时间程序,实现设备固定轮回周期或可变轮回周期的间歇运行。

    3.3 焓值控制

    根据室外新风干球温度及其露点或相对温度,回风干球温度及其露点或相对湿度自动进行比较计算,自动控制空气来源,室外新风、回风及二者混合空气的比例,达到节能的目的。

    3.4 系统设备运行控制

    通过猜测室内、外空气状态参数(温度、湿度、焓、二氧化碳等)以维持室内所需恬静环境的约束前提,把最小耗能量作为评价函数,来判定和确定所需提供的冷热量、冷热源和空调器、风机、水泵的运行台数,工作顺序号运行时间及空调系统各环节的操纵方式。

    固然建筑物自动化系统(BAS)相称于建筑物总投资的0.5~1%,但年运行用度的节约率约10%,一般4~5年可回收全部投资用度。

    当然空调系统节能方式还良多,有待于我们去公道地运用。在能源题目日趋严峻的今天,节能措施应是我们今后工作中首先要考虑。