户式中央空调与建筑节能探讨
前言:户式中央空调制冷量范围大致在7~80kW,可供给单元住房面积在80~600m2的多居室公寓、复式公寓、别墅等。多个户式中央空调系统的组合可供给更大空调面积使用。从某种意义上来说,户式中央空调系统适用范围已超出传统的住宅观念,涉及到众多的公共建筑领域,如小型办公楼、会议室、小型商场、餐厅及娱乐用房等,用途更为广泛。
户式中央空调可为人们创造一个安全、舒适、高效、和谐的室内热环境,但由于日常运行费用高于房间空调器,导致用户的能源耗费支出增加。如何降低能耗、节约开支成为户式中央空调用户普遍关心的问题。建设部与国家质量监督检验检疫总局于2005年4月26日召开《公共建筑节能设计标准》GB 50189-2005联合发布宣贯会,并于2005年7月1日起实施。建筑节能是一个系统工作,涉及建筑布局、建筑材料、建筑结构、建筑设备、采暖与通风空调系统及照明等方面的设计、施工、运行、维护管理及可再生能源的推广应用等方面多个环节或多个领域。因此,户式中央空调的节能问题已越来越被人们所关注。
为了保证户式中央空调的节能效果,通常需要在室内热环境、建筑物围护结构、户式中央空调的设备选择、系统设计和施工、维护等方面给予充分重视。
一 室内热环境
室内热环境的设计指标反映了环境的质量水平。其中,干球温度是表征室内舒适度的主要指标。国家建筑节能设计标准已规定,在夏热冬冷地区,要求住宅中的卧室、起居室冬季采暖的室内温度为16~18℃,夏季空调为26~28℃,换气次数为1次/h。按人均居住面积15m2,房间净高2.5m计算,人均拥有新风量达37.5m3/h。而规范规定住宅、办公楼的人均最小新风量是30m3/h,餐饮的最小新风量是20m3/h。
夏天室内温度每低1℃,空调能耗将会增加7%~8%左右。为了节约能源,营造建设节约型城市的良好氛围,我国许多城市都提出了夏天室内温度设定值提高1℃的倡议。
二 建筑围护结构的节能设计
建筑围护结构(外墙、外窗和屋面等)热工性能的优劣,将极大地影响建筑物内舒适、健康的环境,采暖通风空调所消耗的能量。按照《建筑节能设计标准》进行围护结构各部件的节能设计,是确保建筑节能的首要环节。在《建筑节能设计标准》中分别规定了建筑体形系数,外墙、层面、外窗和屋顶透明部分面积比例。如果这些规定不能得到满足,则必须采用性能化方法,采取权衡判断法来判定建筑是否满足节能要求。
建筑物的体形系数是建筑物的外表面积与外表面积所包围的体积之比,体形系数越大,同样体积建筑物的维护结构的传热损失也越大。因此,建筑物的体形系数是关系到整幢建筑物耗能的一个重要指标。在已颁布的国家居住建筑节能设计标准中,对各个地区的建筑物节能设计都作了详细的规定。其中对于夏热冬冷地区的条形居住建筑物的体形系数不应超过0.35,点状居住建筑物的体形系数不应超过0.40。
建筑结构的外墙、屋面、外窗、户门和内维护结构的分户墙、楼板的传热系数指标,外窗的阳台门的气密性等级要求、外窗的遮挡系数和遮阳系数、外墙外表面吸收系数以及其他一些技术指标都是直接关系到每家每户采暖空调的能源消耗。目前我国维护结构的保温性能与国外相比还有很大差距。为此要尽快解决建筑的保温问题,只有解决了这个问题,才能实现建筑节能目标。
三 户式中央空调设备的节能
户式中央空调是能耗大户,必须注意其节能性,要选用运行稳定,能效比(EER)高的户式中央空调机组。在户式中央空调机组的选择上必须注意以下二个方面:
(1)机组满负荷运行的能效比值并不能代表机组全年运行时的能耗性能。由于空调机组全年绝大部分时间是在部分负荷状态下运行,因此机组的部分负荷的能效比值非常重要。机组无论是满负荷还是部分负荷运行,均应能高效率稳定地运行。为了满足部分负荷运行的要求,往往采用以下技术:
1)热气流旁通技术。为了避免压缩机的频繁启动,采用多台压缩机并联运行及热气流旁通技术,通过改变压缩机的运行台数及控制压缩后的高温冷剂气体的旁通量来解决小负荷运行问题。该方法节能效果不明显。
2)变频调速技术和直流电动机传动技术。利用改变压缩机电动机的供电频率,或采用直流电动机传动技术,以控制压缩机转速,可高效地满足部分负荷的运行要求。在部分负荷时,获得非常高的能效比值。其中直流变速技术的节能性比变频调速节能效果更好。
3)采用数码控制压缩机技术。数码控制压缩机技术是涡旋式压缩机特有的一种容量调节方式。它根据负荷情况,采用数字控制技术控制涡旋压缩机定转子的拟合时间,达到调节压缩机制冷量的目的,使机组部分符合能效比得以提高,同时对电网无污染,节能性能好。
空调机组应具有良好的能量调节性能,不仅对提高机组的部分负荷的效率、节能和降低运行费用有重要意义,而且能延长机组使用寿命,提高可靠性。
(2)必须注意选择容量合适的空调机组。户式中央空调机组容量应该根据使用房间(或使用空间)的面积、围护结构、朝向、室内设备、使用人数、使用要求、使用特点、新风量、系统构成等因素决定。对于较复杂的户式中央空调系统,应由专业设计人员根据这些因素计算确定。
户式中央空调机组容量选择过大将会使机组运行效率过低,能耗增加。电气安装容量加大导致电力增容费的提高、噪声加大以及初投资增加等。
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