【正文】 職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 1 摘要 隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，中央空調(diào)在商業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用越來越廣泛，中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運行系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑物能耗約占能源總消耗量的 30%。同前幾年建筑業(yè)的發(fā)展相比，目前的發(fā)展商將眼光放得更遠，他們追求如何將開發(fā)成本降得越低越好，更多得考慮以人為本，開發(fā)真正舒適度高、建筑質(zhì)量高的居住及商用建筑。因此迫切需要為商業(yè)建筑物安裝配置節(jié)能、健康、舒適的中央空調(diào)系統(tǒng)來滿足人們對高生活水平的追求。這項研究可以幫助和促進現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的性能優(yōu)化改造和節(jié)能運行 ,降低運行成本和能量消耗；同時 ,也可以為相關(guān)的設(shè)計和管理人員提供一些依據(jù) ,使其在工 程設(shè)計中結(jié)合實際 ,盡可能地做到系統(tǒng)設(shè)計上的優(yōu)化節(jié)能和運行維護上的方便易行。90 年代 ,進一步將各項方針細化具體化 ,如 1992 年國務(wù)院批轉(zhuǎn)建設(shè)部等部門《關(guān)于解決我國城市生活垃圾問題的幾點意見》 ,內(nèi)稱 :強城 市垃圾管理 ,大力開展城市垃圾的回收綜合利用 ,提高回收利用率 ,到 2020年 ,大眾城市生活垃圾中和利用率要達到 40%以上。眾所周知 ,空調(diào)系統(tǒng) 各組成設(shè)備的正常運行與控制是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能運行的必要條件 ,只有通過空調(diào)系統(tǒng)組成設(shè)備的性能檢測 ,從而進行節(jié)能診斷分析 ,才可以發(fā)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)中存在的能量浪費、設(shè)備運行效率不高、空氣調(diào)節(jié)效果不佳、控制調(diào)節(jié)不合理等問題 ,從而才能進行相關(guān)的節(jié)能改造工作。據(jù)統(tǒng)計，我國建筑物能耗約占能源總消耗量的 30%。現(xiàn)在我們國家從各個方面在提倡節(jié)能，創(chuàng)造一個節(jié)約型社會，在商業(yè)、服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，中央空調(diào)是主要耗能設(shè)備，當前節(jié)能和環(huán)保是個熱門的話題，中央空調(diào)的能效問題也越來越受到重視。但是 ,經(jīng)過查閱大量的節(jié)能改造方面的研究與實踐文獻 ,作者發(fā)現(xiàn)在這一領(lǐng)域仍然存在以下幾個方面的問題與不足 : 大部分節(jié)能診斷分析 ,均是通過從空調(diào)系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)進行獨立的診斷 ,而沒有對這些子系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性進行同時分析 ,即缺乏整個節(jié)能診斷的從源頭到末端的順序診斷體系。比如 ,冷機換熱器內(nèi)壁傳熱系數(shù)、風管內(nèi)的風速與溫度都不是可以隨時獲取的參數(shù)。因為空調(diào)系統(tǒng)是一個復(fù)雜的龐大的系統(tǒng) ,各個子系統(tǒng)是有序而互相影響的 ,因此 ,在做節(jié)能改造之前應(yīng)先對末端效果有足夠的了解與重視。 、對外墻及屋頂?shù)膶嵯禂?shù)等提出具體要求 通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的 35%45%。窗的構(gòu)造應(yīng)能起控制日光照射的作用并要限制窗戶墻體的面積比，對于窗 戶面積比較大的建筑物，應(yīng)考慮采用吸熱玻璃、熱反射玻璃或遮陽措施，如遮陽板、屋檐、挑檐、挑陽臺、百葉板、窗簾等。 黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 7 、節(jié)能型建筑材料 使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料，可有效減少通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱這一主要的空調(diào)負荷，從而各主要設(shè)備的容量，達到顯著 的節(jié)能效果。 黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 8 第三章 運行節(jié)能 [1] ，采用一定的計量方法 在空調(diào)能耗中，有很大一 部分是由于管理不善而引起的。目前在歐美等國熱量計量已是成熟的技術(shù)，據(jù)國外調(diào)查資料表明：實行集中空調(diào)計量收費后，其節(jié)能率在 8%15%。在控制模式上需根據(jù)建筑物的具體功能、氣候條件、使用狀況等靈活處理，無統(tǒng)一的模式可循。當供冷期間出現(xiàn)室外熱焓小于室內(nèi)空氣熱焓時（過渡季節(jié)），應(yīng)該采用全新風運行 ，這不僅可縮短制冷機的運行時間 ，減少新風耗能量 ，同時可以改善室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量。冬季內(nèi)區(qū)的消除余熱，可采用室外免費能源 — 新風，減少能源的浪費。使用費是多數(shù)人普遍關(guān)心的問題，也是制約空調(diào)發(fā)展的主要原因，特別像中央空調(diào)這種超大功率的電器，一年下來電費有時候高的嚇人，很多人只能望而卻步，但空調(diào)在我國市場巨大，每年夏季全國溫度普遍接近 40 度，幾乎每個地區(qū)都需要空調(diào)，因此，發(fā)展中 央空調(diào)節(jié)能技術(shù)勢在必行。 黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 10 第四章 技術(shù)節(jié)能 變頻技術(shù) [4] 大部分建筑物一年中只有幾十天時間中央空調(diào)處于最大負荷。這樣 , 造成實際需要冷負荷與最大功率輸出之間的矛盾 , 造成了巨大的能源浪費。最有效的節(jié)能措施就是采用變頻調(diào)速器來調(diào)節(jié)流量，由于風機、水泵類負載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當風機、水泵轉(zhuǎn)速下降時，消耗的功率也大大下降。電力部門所供給的商業(yè)電力的輸入電壓總比額定值高 3%一 5%,目的是防止在用電高峰時電壓降到額定電壓以下。我們在幾個大的交流感應(yīng)電機上加裝賽普節(jié)能器 ,該節(jié)能器根據(jù)探測到 加在電機上的電壓和電流 ,而獲得電動機的視在功率和有功功率 ,由此計算出電機的功率因數(shù) ,從而調(diào)整節(jié)能器的輸出電壓和頻率 ,以保持功率因數(shù)在一個最佳值上 ,使被控電機實現(xiàn)最佳的節(jié)能運行。 風 機水泵類變頻控制 [5] 因為過去交流電機本身不調(diào)速 , 中央空調(diào)系統(tǒng)對空氣和水流量的控制不得不依賴擋板和閥門來調(diào)節(jié) ,許多電能被白白浪費在擋板和閥門上。 由公式 (1) 可知 , 流 量與轉(zhuǎn)速成正比 , 壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比 , 消耗的功率與轉(zhuǎn)速的三次方成正比。這種節(jié)電效果也非?？捎^。采用變頻控制對壓縮機轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié) , 實現(xiàn)對制冷量的控制 , 讓冷凍機組始終處于最佳 (最合理 )的運行狀態(tài)。有些調(diào)節(jié)方式 ( 如調(diào)節(jié)閥門開度和改變?nèi)~片角度 ), 即使在需求量較小的情況下 , 也不能減少電動機的運行效率。隨著分時計費電價結(jié)構(gòu)的推廣和峰谷電價差的擴大 ,蓄冷 技術(shù)在我國的應(yīng)用將會越來越普及。為實現(xiàn)冷量的儲存 ,滿足冷負荷的需要 ,設(shè)計合理的水蓄冷罐應(yīng)能通過維持一個盡可能大的蓄水溫差并防比冷水與熱水的混合來獲得最大的蓄冷效率。人作為熱源向冷頂、墻壁和所有低于人體表面溫度的表面發(fā)射熱量，各表面吸收的熱量最后都被輻射板吸收，傳遞給輻射板的流動冷媒。另一方面當室內(nèi)各表面溫度接近輻射板溫度時，輻射傳熱負荷急劇減少，供回 水溫差下降，主機能耗非常低，而此時人員的舒適度是最好的。采用 CFD 的方法，對大空間的空調(diào)氣流組織進行了分析，得到了很好的驗證。不同性質(zhì)的空調(diào)對象在不同季節(jié)、不同時段有著不同的空調(diào)要求 ,如冬季地處南方的客房及寫字樓基本上不需要送冷凍水 ,而餐廳卻需要?？傊?,通過各種行之有效的節(jié)能措施 ,大地減少中央空調(diào)系統(tǒng)中的電能消耗和空調(diào)設(shè)備散發(fā)的空調(diào)空間的熱量，冷氣空調(diào)不必再使用更多的電力來維護涼爽的室溫，反而可以節(jié)省電能?？照{(diào)系統(tǒng)節(jié)能條件需要具體分析 ,針對不同類型的建筑和不同的空調(diào)方式 ,其室內(nèi)空氣設(shè)計標準的影響不同 ,空調(diào)過程設(shè)計對空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能具有重要影響。系統(tǒng)耗能也越大。設(shè)計時最好應(yīng)充分考慮并合理采用相近數(shù)據(jù)。因此，建筑物冷負荷的最大值應(yīng)為每個房間逐時負荷疊加的最大值，而不是簡單地將每個房間的最大冷負荷進行益加，還應(yīng)考慮同時使用系數(shù)，以減少主機的設(shè)計容量，達到減少運行能耗的目的。由于每個人對舒適感的要求標準差別很大 , 故對民用中央空調(diào)可有一個范圍較寬的舒適區(qū)。 如果在冬季將設(shè)定值溫度上調(diào) 1℃ , 將增加 12%的能耗?？照{(diào)系統(tǒng)溫度控制精度越高 , 舒適性越好 , 同時節(jié)能效果也越明顯。因為 , BAS 采用 DDC( 直接數(shù)字控制器 ) 直接控制電動水閥閥門的開度 , 而無須中間調(diào)節(jié)器 。針對上述問題 ,本文主要淺析一下目前實際工程應(yīng)用中可行的空調(diào)系統(tǒng)方案。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機的實際運行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高 , 否則制冷系數(shù)就會較低 , 產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多 , 耗電量高 , 增加建筑的能耗。否則，因為來自停開的冷卻塔的水溫度較高，混 合后的冷卻水水溫就會提高，冷機的制冷系數(shù)就減低了。首先，不要設(shè)置過低的冷機冷凍水設(shè)定溫度。這三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的一半左右，是空調(diào)節(jié)能的主要內(nèi)容。 采用冰蓄能系統(tǒng) [10] 冰蓄冷技術(shù)是利用峰谷電價的差別將用電高峰時的空調(diào)負荷轉(zhuǎn)移到電價較為便宜的夜間，從而節(jié)約運行費用。 黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 18 “部分蓄能系統(tǒng)”：冷水機組連續(xù)運行，它在夜間用來制冷蓄能，在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷。 采用變風量系統(tǒng)，以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗 [11] 變風量系統(tǒng)就是針對送風系統(tǒng)耗電缺點的節(jié)能對策。 FCU VAV 系統(tǒng)則是將冷水供應(yīng)量固定 , 而在室內(nèi) FCU 加裝無段變功率控制器改 變送風量 , 亦即改變 FCU 的熱交換率來調(diào)節(jié)室內(nèi)負荷變動。 考慮到現(xiàn)代化樓宇的空 調(diào)要求，正從集中式控制向各個房間進行獨立、個別控制的方面發(fā)展。有資料顯示，采用變風量系統(tǒng)可 節(jié)省能源達到 30%，并可同時提高環(huán)境的舒適性。如果把送風溫度設(shè)為常數(shù) , 改變送風量 L, 也可得到不同的 Q 值 , 以維持室溫不變。據(jù)多種資料介紹 , 變風量較之定風量方式一般情況下節(jié)能可達 30%～ 50%。 太陽能空調(diào)： 建立在太陽能熱水器應(yīng)用的基礎(chǔ)上的太陽能空調(diào)，可充分利用夏天的太陽能，具有很好的經(jīng)濟性。與地面上環(huán)境空氣相比，地下 5m 以下全年土 壤溫度穩(wěn)定且約等于年平均溫度，可以分別在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。其制冷（熱）性能受外界環(huán)境變化的影響較小，換熱效率也高于空氣熱泵。 近年來隨著我國 建筑業(yè)的發(fā)展 ,中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用日益普及。國外冷凍水溫差常采用 6 一 10℃ ,冷卻水溫差采用 6 一 8℃ ?？照{(diào)水大溫差技術(shù)對制冷機組和空調(diào)機組的能耗產(chǎn)生較大影響 ,同時會增加末端裝置的初投資 。此外，干管中采用低流速還有利于系黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 21 統(tǒng)的水力工況穩(wěn)定性。有些地區(qū)已 接近 40％，且其總量呈逐年上升趨勢，能源總消費量的比例已從 20世紀 70 年代末的 10％，上升到近年的 ％，其中 2/3 為暖通空調(diào)系統(tǒng)所消耗。制冷機通過壓縮機將制冷劑壓縮成液態(tài)后送蒸發(fā)器中與冷凍水進行熱交換，將冷凍水制冷，冷凍水泵將冷凍水送到各風機風口的冷卻盤管中，由風機吹送冷風達到降溫的目的?？照{(diào)裝置消耗的電能等于裝置運行的時間和裝置的容量的乘積，如果運行時間減少，消耗的電能就會按比例下降。針對負荷分別選擇主機功率，即根據(jù)空調(diào)實際負荷調(diào)節(jié)主機臺數(shù)或選擇主機功率。設(shè)計中避免送風溫度過低，因為當送風溫度由 18℃降到 14℃時，在同樣的房間溫度下 (26℃，相對濕度 50％ )，處理中央空調(diào)運行原 理新風的能耗會增加 25％。工況差異對蒸氣壓縮式水冷冷水機組滿負荷效率存在很大的影響。空調(diào)機組應(yīng)該選用機組風機風量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系數(shù)大的機組。但須注意的是，設(shè)計變流量水系統(tǒng)時，必須注意到各末端裝置的流量變化與負荷的改變并不是線性關(guān)系，所以應(yīng)考慮系統(tǒng)的動態(tài)平衡和穩(wěn)定的問題，才能達到節(jié)能的最佳效果。有資料表明，空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量運行具有很大的節(jié)能潛力，變頻器投資在 12 年內(nèi)即可收回。①溫度控制：利用熱敏電阻聯(lián)接溫度調(diào)節(jié)器，控制冷卻塔風機電源的通斷。②風機臺數(shù)的控制：對并聯(lián)配置的冷卻塔而言，風量的調(diào)節(jié)可以通過風機臺數(shù)控制來實現(xiàn)， 根據(jù)實際需要來確定風機開啟的臺數(shù)。冷凍水流失絕大部分是因為排污閥、 旁通閥失效或關(guān)不死所致。然而當冷卻負荷減少而風量不變時，水分蒸發(fā)吸收的熱量一部分來自空氣，使空氣的干球溫度較之進口溫度值下降。這是冷卻水系統(tǒng)的另一種隱性能耗，其產(chǎn)生的原因主要在于循環(huán)水量過大。 黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 26 [15] 近年來空調(diào)輔助設(shè)備 (主要是風機和水泵 ) 耗能 的比率有升高的趨勢，據(jù)美國的統(tǒng)計資料，它在公共建筑總能耗中占 10％。為了末端裝置的穩(wěn)定工作，可控制 總風道中恒定的靜壓。但由于使用這些新技術(shù)的中央空調(diào)系統(tǒng)的初期投資大和各個城市分時電價實施情況不同等原因，故至今仍在全面推廣之中。而正在修訂的該規(guī)范 (草稿 )中將此數(shù)值提高到 20～ 30m/h(對一般辦公室 )和 35～ 50m/h( 對高級辦公室 )。但是在運行過程中不一定所有時刻會達到最大人數(shù)，往往在相當多的時刻中實際人數(shù)要少于最大人數(shù)。為了解決這黃岡職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)論文 27 一問題，國外愈來愈多地采用 CO 傳感器進行自動調(diào)節(jié)。中央空調(diào)變頻控制系統(tǒng)主要由可編程控制器 PLC、變頻器、接觸器、中央空調(diào)系統(tǒng)和溫度 檢測及反饋裝置組成并形成閉環(huán)自動控制系統(tǒng)。據(jù)統(tǒng)計 , 我國建筑物能耗約占能源總消耗量的 30%。 另一方面是為了輸送空氣和水 , 風機和水泵克服流動阻力所需的動力耗能。而從可持續(xù)發(fā)展理論出發(fā)，空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負荷下高效節(jié)能運行及在系統(tǒng)設(shè)計中對設(shè)備進行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵，這對于節(jié)約能源、降低運行費用、促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。具體節(jié)能方案還應(yīng)結(jié)合建 筑物的結(jié)構(gòu)、使用要求、環(huán)境條件等因素，通過廣泛的調(diào)查研究后確定。只要各方共同努力，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗問題是不難解決的 [10]。 在學習中 ,老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮人不倦的師者風范是我終生學習的楷模，導師們的高深精湛的造詣與嚴謹求實的治學精神，將永遠激勵著我。馬上就要各奔前程了，在此衷心的祝愿大家前程似錦、步