浅谈中央空调节能与冷热源选择

1、科技信息2007年第22期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科我国能源方针是“节能”与能源开发并重,井把节约能源放大优先的地位。空调工程的节能主要包括:节电节水、节省冷量和热量。因此,空调对冷热源选择采取最佳的“节能”方案是至关重要的问题。空调制冷制热方式的选取,受到我国能源政策,能源结构的制约和影响。因此,要合理选择空调制冷制热方式,应从国家的能源情况,能源政策多加考虑。现推荐几种较节能的冷热源选择方式。一、采用冰蓄冷技术冰蓄冷技术是利用峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间,从而节约运行费用。对于传统的冰蓄能系统,主机所耗的总能量变化不大,因

2、而可节约运行费用但不节能;如采用再冷式冰蓄能系统则因采用了新型的冰剥离法,而减少了剥离能耗,即可节约运行费用又可节能。采用冰蓄能系统时,具体地有下面几种方案可供选择:“全部蓄能系统”:当电价在峰、谷时段里有差别时,可将全部负荷转移到廉价电费的时间里运行。这种方式常用于改建工程,它可利用原有的冷水机组,只需加设蓄冷设备和有关的辅助装置;这种方式也适用于需要瞬时大量释冷的特殊建筑物,如体育馆建筑物等。二、采用水源热泵技术水源热泵技术是利用地球表面浅层水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源,并采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

3、地球表面浅层水源如深度在1000米以内的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太阳进入地球的相当的辐射能量,并且水源的温度一般都十分稳定。水源热泵机组工作原理就是在夏季将建筑物中的热量转移到水源中,由于水源温度低,所以可以高效地带走热量,而冬季,则从水源中提取能量,由热泵原理通过空气或水作为载冷剂提升温度后送到建筑物中。通常水源热泵消耗1kW的能量,用户可以得到4kW以上的热量或冷量。由于水源热泵技术利用地表水作为空调机组的制冷制热的源,所以其具有以下优点:1.属可再生能源利用技术水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。其中可以利用的水体,包括地下水

4、或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水体不仅是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳辐射能量,比人类每年利用能量的500倍还多(地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量,而且是一个巨大的动态能量平衡系统,地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地能成为可能。所以说,水源热泵利用的是清洁的可再生能源的一种技术。2.高效节能水源热泵机组可利用的水体温度冬季为12-22,水体温度比环境空气温度高,所以热泵循环的蒸发温度提高,能效比也提高。而夏季水体为18-35,水体温度比环境空气温度低,所以制冷的冷凝温度降低,使得冷却效果好于

5、风冷式和冷却塔式,机组效率提高。据美国环保署EPA估计,设计安装良好的水源热泵,平均来说可以节约用户3040%的供热制冷空调的运行费用。3.运行稳定可靠水体的温度一年四季相对稳定,其波动的范围远远小于空气的变动。是很好的热泵热源和空调冷源,水体温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。不存在空气源热泵的冬季除霜等难点问题。4.环境效益显著水源热泵的使用电能,电能本身为一种清洁的能源,但在发电时,消耗一次能源并导致污染物和二氧化碳温室气体的排放。所以节能的设备本身的污染就小。设计良好的水源热泵机组的电力消耗,与空气源热泵相比,相当于减少30%以上,与电供暖相比

6、,相当于减少70%以上。水源热泵技术采用的制冷剂,可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共质。水源热泵机组的运行没有任何污染,可以建造在居民区内,没有燃烧,没有排烟,也没有废弃物,不需要堆放燃料废物的场地,且不用远距离输送热量。5.一机多用,应用范围广水源热泵系统可供暖、空调,还可供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。特别是对于同时有供热和供冷要求的建筑物,水源热泵有着明显的优点。不仅节省了大量能源,而且用一套设备可以同时满足供热和供冷的要求,减少了设备的初投资。水源热泵可应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑,小型的水源热泵更适合于别墅住宅的采

7、暖、空调。6.自动运行水源热泵机组由于工况稳定,所以可以设计简单的系统,部件较少,机组运行简单可靠,维护费用低;自动控制程度高,使用寿命长可达到15年以上。当然,象任何事物一样,水源热泵也不是十全十美的,其应用也会受到制约。可利用的水源条件限制。水源热泵理论上可以利用一切的水资源,其实在实际工程中,不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。目前的水源热泵利用方式中,闭式系统一般成本较高。而开式系统,能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对开式系统,水源要求必须满足一定的温度、水量和清洁度。水层的地理结构的限制。对于从地下抽水回

8、灌的使用,必须考虑到使用地的地质的结构,确保可以在经济条件下打井找到合适的水源,同时还应当考虑当地的地质和土壤的条件,保证用后尾水的回灌可以实现。投资的经济性。由于受到不同地区、不同用户及国家能源政策、燃料价格的影响,水源的基本条件的不同;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所不同。虽然总体来说,水源热泵的运行效率较高、费用较低。但与传统的空调制冷取暖方式相比,在不同地区不同需求的条件下,水源热泵的投资经济性会有所不同。三、采用多元化空调冷热源在大型建筑中,实现空调能源的多元化是比较合理的选择。所谓多元化能源,就是选用二种或二种以上能源作为空调冷热源的能源。较常见的做法是,在一个大型的空调

9、系统中,既采用一部分电力冷水机组,又采用一部分燃气(或燃油冷热水机组。在夏季采用部分燃气冷热水机组,可以降低高峰用电,减轻电力负荷,减少电网拉闸,让电于民。另一方面,与冬季的天燃气用量相比,夏季用气量远小于冬季用气量,用气存在季节性的不平衡。而夏季采用天然气制冷和空调,却却起到了平衡天然气负荷的作用,可以说是一举二得的好事。虽然燃气冷热水机组的价格略高于电动冷水机组,但燃气冷热水机组是冷热二用的,省去了冬季的锅炉和锅炉房面积,减少了变压器的台数和容量,综合考虑,燃气冷热水机的一次投资并不比电动冷水机组和锅炉高。从运行成本讲,采用二种能源后,今后无论哪一种能源价格的变动,都不会对运行费用产生较大影响。我国的能源形势是严峻的,供电紧张的局面在相当一段时期内不会有根本的改变。在大型中央空调系统中,采用多元化能源,不仅可以减少用电负荷,平衡天然气的冬夏季用气负荷,减少污染,净化环境,而且可以降低系统的日常运行费用。具有显著的社会效益和经济效益。参考文献1李先瑞、郎四维住宅采暖、空调方式的控讨1999.2中国工程院兖州兴隆矿采暖空调联供方案可行性分析报告1999.浅谈中央空调节能与冷热源选择刘德庆1常智静2(1.哈尔滨华旗饭店有限公司黑龙江哈尔滨150000;2.哈尔滨龙成消防设施安装有限公司黑龙江哈尔滨150000摘要:随着我国空调事业