多種策略實現空調節能
空調系統是建筑中的能耗大戶。設計者應在保證建筑物舒適環境的前提下,對空調進行控制,最大程度地降低能耗。系統集成商在實施的過程中,需要根據空調系統的工藝要求,采用一定的節能控制策略。常見的節能控制策略主要包括以下幾個方面:
在啟動暖通空調系統工作時,在最短的時間內達到所需的舒適度。最優停止控制是最優啟動的逆過程,在工作區域停下班前,停止空調設備的運轉,仍能達到最低的舒適度要求,還可使設備系統的工作時間最短、能耗最低。空調制冷系統往往是建筑能耗最大的地方。
室內溫度浮動(新風補償)控制。一般來講,維持室內恒定的溫濕度不變,會使室內外出現較大的溫差(當夏季室外溫度36℃時,溫差為10℃)。人長時間停留在低溫環境中,再遇到室內外溫差的較大突變,往往會引起皮膚汗腺收縮、血流不暢、神經功能紊亂等“空調適應不全癥”(俗稱“空調病”),同時空調系統的運行能耗也會提高。因此,筆者建議采用室外新風溫度補償調節策略,隨著室外空氣溫度的變化適當提高夏季室內空氣溫度和降低冬季的室內空氣溫度,為室內提供健康、舒適的動態熱環境,同時為空調制冷系統帶來顯著的節能效果。
最小新風量控制。為符合衛生標準,空調系統需要引進室外新鮮的空氣,稱為最小新風量。新風量一般是送風量的20%~30%。設計者可以檢測室內二氧化碳的濃度,對比允許濃度,減少新風量的輸入。
提前預冷,關閉新風。在辦公樓類建筑中,為使工作人員到達室內時,溫度較為舒適,需要提前打開空調。開機時要關閉所有新風閥,減少新風負荷的消耗。
夏季工況的夜間吹洗。在夏季,可利用凌晨清新的涼空氣,開大新風閥,關閉冷凍水閥門,對整棟建筑進行吹洗,可冷卻建筑結構所吸收的熱量,對建筑物降溫,減少開機時的冷負荷量。
水泵變頻控制。在空調系統設計過程中,泵的選型是根據系統的最大負荷進行選擇的。泵的額定功率往往要大于設計的最大功率。這會在設備選型時,造成能量浪費。另外,由于受到內、外界干擾等不確定因素的影響,系統的實際負荷總是不斷變化的,大部分時間系統都工作在部分負荷狀態。此外,充分考慮建筑負荷狀況、管網狀況、室外氣象參數等多種因素,對水泵采用變頻處理,調節水泵轉速,使水泵的流量與實際負荷相適應,達到降低泵耗、提高空調品質的目的。當然,變頻系統的最低運行頻率需要根據冷水機組允許的最小流量,限制水泵的最低運行頻率。水泵變頻控制一般可降低40%~60%的水泵能耗,節省的泵耗主要包括設備選型過大引起的泵耗和變頻后減少的流量所消耗的泵耗。
目前,生活供水系統大部分采用成套的恒壓變頻供水控制方式,能達到節能的效果。
室內溫度分層控制。在政府辦公大樓、機場、火車站、大型商場等大型公共建筑中,人流量比較大。在建筑內上下層自動扶梯處存在大面積的空間連通現象。由于空氣對流造成熱氣流上升、冷氣流下沉,會影響空調系統的舒適性。
在這種情況下,設計者通過設置在屋頂、室內或地面的設置溫度傳感器,可檢測到室內不同空間內的溫度,指導不同樓層空調系統改變其系統運行設定溫度,例如,降低靠上樓層的設定溫度,適當提高靠下樓層的設定溫度等。
另外,在不同的空調系統中,如位于大空間定風量空調系統,可改變末端風口的送風方向;如對于有電動球形噴口的送風末端,在夏季和冬季應調整到不同的送風方向,夏季冷風盡可能向上吹出,冬季熱風盡可能吹向地面。這樣可以減少垂直方向溫度不均勻的問題。
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