办公楼中央空调设计节能问题综述

文献综述建筑环境与设备工程

亦公楼中央空调设计节能问题综述1前言办公建筑的一个流动人口众多的公共场所，室内空气的温湿度、洁净度和新鲜空气量等，职工的身体健康影响很大。因此，办公建筑的空气环境越来越被有关部门所重视。我国卫生防疫部门对办公建筑提出了卫生要求，对较大的重点建筑还进行过监测，为了保证良好的室内办公环境，满足工作人员对舒适和卫生的要求，目前大型办公楼都设有中央空调系统。随着智能型办公楼不断的增多，人们对室内空气的温湿度、洁净度和空气品质问题也越来越重视。由于能源的紧缺，节能问题越来越引起人们的重视。因此迫切需要为办公建筑物安装配置节能、健康、舒适的中央空调系统来满足人们对高生活水平的追求。此次毕业设计为南京凯悦机电设备有限公司办公楼空调设计，建筑层数为4层，建筑面积约7919平方米，设计内容为中央空调系统设计。因此，本文将从智能型办公楼的节能设计方面进行综合探讨。2智能型办公楼中央空调系统的选择首先，在空调系统设计之初选定空调方案（系统方式）时，即应将节能作为重要依据之一。中央空调能耗一般包括三部分:空调冷热源;空调机组及末端设备;水或空气输送系统。这三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的一半［1］左右，是空调节能的主要内容。采用冰蓄能系统冰蓄冷技术口］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,既可节约运行费用又可节能。采用冰蓄能系统时，具体的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。部分蓄能系统:冷水机组连续运行，它在夜间用来制冷蓄能，在白天利用蓄存的制冷量为建筑物提供制冷。将运行时数从14h扩展到24h,可以得到最低的平均负荷。需电量费用大大地减少，而冷水机组的制冷能力也可减少50%〜60%康］或者更多一些。在新建的建筑中,这是最实用的、投资有效的负荷管理方案。有资料显示，采用该系统节能可在25%〜35%b］之间。采用变风量系统，以减少空气输送系统的能耗全空气空调系统［4］设计的基本要求,是要确定向空调房间输送经过一定处理的空气数量,用以吸收室内的余热和余湿，从而维持室内所需要的温、湿度。利用能量回收系统节能压缩机工作过程中会排放大量的废热，热量等于空调系统从空间吸收的总热量加压缩机电机的发热量。水冷机组通过冷却水塔，风冷机组通过冷凝器风扇将这部分热量排放到大气环境中去。热回收技术利用这部分热量来获取热水，实现废热利用的目的。热回收技术应用于水冷机组，减少原冷凝器的热负荷，使其热交换效率更高;应用风冷机组⑷，使其部分实现水冷化，使其兼具有水冷机组高效率的特性。所以无论是水冷、风冷机组，经过热回收改造后，其工作效率都会显著提高。根据实际检测,进行热回收改造后机组效率一般都是提高5%〜15%【5】。由于技术改造后负载减少,机组故障减少，寿命延长。目前该项技术广泛应用于活塞式、螺杆式冷水机组。合理选择冷热源在制冷机组的选用中。根据“提高电力在终端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重,有效利用石油和天然气资源⑹”的国家能源政策,鼓励采用电制冷机组，限制采用燃煤锅炉的产品。合理选择冷热源在制冷机组的选用中。根据“提高电力在终端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重,有效利用石油和天然气资源”的国家能源政策,鼓励采用电制冷机组，限制采用燃煤锅炉的产品。同时，可积极发展太阳能空调与燃气空调（直燃机）、合理利用其他热源。3对智能型办公楼空调系统风机变流量改造方案由于一般中央空调系统在设计过程中仍采用传统的定流量设计理念，耗电量较大，电能浪费严重。而在现实生活中，中央空调系统各部分设备的负荷是随着环境温度季节交替人流情况的变化而变化，因此，有必要对空调负荷进行实时跟踪及时调整，使各部分设备始终处于最佳的运行状态，从而达到节能的目的。变频调速节能原理风机是传送气体的机械设备，是把电动机的轴功率转变为流体的一种机械这类负载消耗的能量与流量成立方比的关系卫。目前通常都采用调节风阀进行流量控制，实际运行时不论流量的大小，拖动设备的电动机所消耗的电量变化很小。如果采用改变设备转速的方式调节流量6］，当流量下降时，电量消耗将以三次方的比例下降。因此在这类设备中，在保证流量需求的前提下，采用变频调速的方式来调节流量，可以大大降低电力能量的消耗。对于空调箱风机考虑采用闭环自动温差控制具体方法是：先将系统所有的风阀门完全打开，在保证风压与冷量的需求的前提下，确定变频器工作的最低工作频率（调试时确定），将其设定为下限频率并锁定用温度传感器采集回风口的温度，传送至温度控制器，再转变为模拟信号反馈给变频器⑻］。当温度小于等于设定值（一般为环境温度）时，风机风量可适当减少，当温度大于设定值时，电机转速加快。风量增加在节电装置的控制设计中，设计了手动切换和自动旁路功能，即用户可手动或自动切换使用二套控制线路。确保通风系统无间断运行在控制系统的调试中，首先确定变频器的最低工作频率，将其设定为下限频率并锁定，再将采集的各类信号综合运算［卬门，最终转变为模拟信号反馈给变频器来控制风机运转。实时调节风量由于风机类电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。因此在保证通风要求及温度的前提下，减少一定的风量能够起到大幅降低能耗的效果。4智能型办公楼空调新风、排风能量回收系统的应用分析过渡季节使用空调的时间占全年空调总时间的比例也是影响排风热回收装置设置与否的重要因素之一。过渡季时间越长，相对来说全年回收冷量越小。我国大多数地区气候特点四季不分明，炎热时间长，采用这种热回收技术［10"虽然初投资相对大一些，却节省了运行费用，而且节能效果是显著的。而现实中，虽然在前期设计工作时，设计师会给业主提供采用这个热回收系统后有关的初投资增加、运行费用减少以及增加的初投资的回收期长短分析。但是业主往往单纯地从经济效益方面来权衡热回收装置的设置与否，对于大型商场而言，热回收装置投资的回收期会稍长一些，而且全热回收系统设计还要充分考虑安装尺寸，运行的安全可靠性以及设备配置的合理性。全热交换器的大小是按空调供冷或供暖时的最小风量确定。必须注意的是过渡季节或冬季［10］采用新风供冷时不能用全热交换器全热交换回收装置节约的能量包括显热和潜热，节能效果显著，按照《公共建筑节能设计标准》（GB50189-2005）的规定要求采用排风热回收装置的额定热回收效率不应低于60%问。办公楼舒适性空调系统常用的从排风中直接回收能量的装置有转轮式、板翅式和板式等，而其中前两者既可实现全热交换，也可实现显热交换，后者仅可以实现显热交换。全热回收器不同于显热回收器的地方在于前者同时回收排风中的能量和湿量，是靠新风与排风的温差和水蒸汽压力差来达到热湿交换，其进出口关系可以由温度效率和湿度效率确定，效率值与新风量、排风量大小有关，后者仅仅是温差的热交换。而在智能型办公楼中最为适合的热回收装置是转轮式热交换器和板翅式交换器。转轮式换热器是通过排风与新风交替逆向流过转轮，转轮中间有清洗扇，本身对转轮控制，能适应不同的室外空气参数，而且能使效率达到70%〜80%m】以上。这类热交换器是现在厂家较多推荐的成熟产品，可根据需要，购置不同规格大小的设备，安装在新风与排风系统的进出口上，以使夏季的新风与排风进行冷、热交换。但是轮转式换热器是两种介质交替转换，不能完全避免交叉污染，因此流过气体必须是无害物质，现在市面上的产品技术更新改造，气密安全性好，采用送风压入、排风吸出，能够全热回收而不污染新风。其缺点是要求把新风和排风集中在一起，风系统布置带来一定困难。合理补给新风合理补给新风［12］是在满足卫生、补偿排风、稀释有害气体、保持正压等要求的前提下，不盲目增大新风量，最好采用二氧化碳浓度控制器，达到减少新风的冷却负荷的效果。也可以通过安装新风、排风全热交换器，通过换热器使新风和排风进行显热或全热交换来减少新风负荷。另外用间接蒸发冷却系统预冷新风的节能效果在常规空调中可以加设间接蒸发冷却装置用来预冷新风，以减少新风负荷，从而降低机械制冷设备的容量。还可以对新风阀门采用焙差法自动控制，根据室内外空气的焙差值自动调节新风阀门的开度［13］。5总结办公楼中央空调具有很大的空调节能潜力，加强中央空调安装新风节能系统管理采用冰蓄能系统冰蓄冷技术，空调节能还有大量的潜力可挖，这将成为今后办公楼空调系统节能设计的发展趋势。针对本次南京凯悦机电设备有限公司办公楼空调设计，我将根据当前办公楼的实际情况，综合运用和深化所学的理论知识，重点在于掌握新风系统节能管理，结合未来的发展趋势，通过调查研究，并根据采暖通风与空气调节设计规范设计出适应当前办公需求的智能型办公楼空调系统。同时，通过本次独立设计过程，我将进一步熟悉中央空调系统设计规范与标准，提高自己严谨的工作态度，增强自己的专业知识。[参考文献]陈卫星.大型办公楼空调系统的改造[J].建筑施工，2008,9(9)：799〜801.金涟漪，赵辉.某办公楼空调方式的选择对比[J].2003年福建省暖通空调制冷学术年会论文资料集,2009,24(2)：196〜201.周培莘.现代办公楼的空调节能方式[J].高科技与生活，2005,10(11)：59〜56.于立强，陈艺虹.智能化办公楼的空调节能与室内环境空气[J].信息时代,2004,35(26)：487〜493.雷支容.21世纪中央空调节能方案探讨[J].科技资讯，2009,25(2)：25〜34.赵加宁，周巧航,施雪华.空调用制冷系统的节能潜力分析[J].哈尔滨商业大学学报，2002，18(3)：353〜357.王起霄，刘淑静，汝长海.变频空调的性能研究[J].哈尔滨商业大学学报,2001,17(03):69〜711林志光，刘亚洲.中央空调系统节能设计[J].数学的实践与认识,2009,39(16):193〜191.张思源，姚鑫.中央空调系统的节能方案探讨[J].建筑与工程，2009,12(7)：671.袁志宇，宋晓雪，杨珍珠.中央空调系统余热回收利用节能效果的分析[J].2009,31(9)：116〜120.陈晓莺.北京某办公楼的空调设计[J].科技资讯,2010,19(3):56.周向阳.空气-水风机盘管系统关键问题分析[J].制冷与调,2008,22(1):20〜21.薛