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节能和环保是实现可持续发展的关键。中央空调节能的关键在于提高能量效率。无论是制订中央空调节能标准,还是从事具体工程项目的设计,都应把提高能量效率作为建筑节能的着眼点。
一、围护结构
1、控制窗墙比。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%～45%,在保证室内采光的前提下,合理确定窗墙比十分重要。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字:北向25%,东向30%,南向35%。
2、提高门窗气密性。房间换气次数由0.8h换1次降到0.5换1次,建筑物的耗冷量可降低8%左右,因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。密闭条应采用弹性良好、镶接牢固严密、经久耐用的产品。根据门窗的具体情况,分别采用不同的密封条,如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条,其形状可为条形或冲形。
二、空调冷热源
中央空调能耗一般包括三部分,即:①空调冷热源;②空调机组及末端设备;③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1/2左右,是空调节能的主要内容。下面就冰蓄冷系统谈谈主机的节能。
冰蓄冷系统:即建筑物使用空调时所需冷负荷的全部或者一部分在非使用空调时间内,将其能量蓄存起来供空调使用。该系统主机所耗的总能量变化不大,但是可以在用电低峰时用电,而在高峰时少用或不用电能来平衡电网峰谷荷,减缓电厂和供配电设施的建设,是一种值得推荐的节能方法。这种方式常常用于改建工程中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,但需注意原有冷水机组是否适用于冰蓄冷系统 。
这种方式也适用于特殊建筑物,需要瞬时大量释冷,如体育馆建筑物。在新建的建筑中,部分蓄冷系统是最实用的,也是一种投资有效的负荷管理策略。在这种负荷均衡的方法中,冷水机组连续运行,它在夜间用来制冷蓄存,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。
三、空调机组和末端设备
国产风机盘管从总体水平看,与国外同类产品相比差不多,但与国外先进水平比较,主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。因此设计中一定要注意选用重量轻、单位风机功率供冷(热)量大的机组。空调机组应该选用机组风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系数大的机组。
以下是空调机组变风量系统的节能全空气空调系统设计的基本要求,是决定向空调房间输送足够数量的、经过一定处理的空气,用以吸收室内的余热和余湿,从而维持室内所需要的温度和湿度。基本计算公式:L== ;式中:L(送风量,m3/h);Qq,Qx(空调送风所要吸收的全热余热和显热余热, W);(空气密度,kg/m3,可取1.2);C(空气定压比热,kJ/kg℃,可取C=1.01);in,is(室内空气焓值和送风状态空气焓值,KJ/kg);tn,ts(室内空气温度和送风温度,℃)。
从公式中可以看出,当室内余热Q值发生变化而又需要使室内温度tn保持不变时,可将送风量L固定,改变送风温度,也可将送风湿度固定,改变进风量,那种固定送风量而改变送风温度的空调系统,一般称其为定风量系统,而固定进风温度,改变送风量的空调系统,则称其为变风量系统。
对服务于多个房间(或区域)的定风量空调系统来说,由于经过空调设备处理过的空气其送风温度一定,为了适应某个房问(或区域)的负荷变化,往往需要设立再热装置,才能维持该房间(或区域)的温湿度在所要求的范围内,否则,在这些房间(或区域)出现部分负荷时,势必产生过冷现象。迫使经过冷却去湿处理过的空气又需进行再热处理,这种冷热抵消的处理过程,显然是一种能量的浪费。
四、冷冻水系统
一般空调水系统的输配用电,在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%～25%;夏季供冷期间约占12%～24%,因此,水系统节能也具有重要意义。目前,空调水系统存在许多问题,如:①选择水泵是按设计值查找水泵样本的铭牌参数确定,而不是按水泵的特性曲线选定水泵号。②未对每个水环路进行水力平衡计算。对压差相差悬殊的回路也未采取有效措施,因此水力、热力失调现象导致大流量、小温差现象普遍存在,设计中供、回水温差一般均取5℃,但经实测夏季冷冻水系统供回水温差较好的为4℃,较差的只有2℃～2.5℃,造成实际水流量比设计水量大1.5倍以上,使水系电耗大大增加。
水系统节能应注意以下几方面:设计人员应重视水系统设计,认真进行水系统各环路的设计计算,并采取相应措施保证各环路水力平衡。认真核对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值,积极推广变频调速水泵,冬、夏两用双速水泵等节能措施。
五、积极利用土壤热源
目前我国南方地区空调系统主要用空气源热泵作为冷热源,由于其“室外机”受环境空气季节性温度变化规律的制约,夏季供冷负荷越大时对应的冷凝温度越高;众所周知,制冷系统冷却水进水温度的高低对主机耗电量有着重要影响;一般推算,在水量一定情况下,进水温度提高1℃,压缩机主机电耗约增加2%,溴化锂主机能耗提高约6%。为此若能寻找到更理想的新热源形式取代或部分取代目前多采用的空气热源,无疑将有广泛的应用前景和明显的节能效果。
与地面上环境空气相比,地下5m以下全年土壤温度稳定且约等于年平均温度,可以分别在夏、冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从原理上讲,土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。