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蒸发冷却空调应用中存在问题及解决设想论文

摘要:

目前,集中式蒸发冷却式空调系统在我国西部地区得到了越来越广泛的应用, 但其缺点即风道大、使用灵活性差,而且不能实现多个房间分别进行调节控制。针对集中式系统的缺点本文提出采用有别于传统风机盘管加新风系统的半集中式蒸发冷却空调系统,并从理论上进行了可行性分析。

关键词:

蒸发冷却 半集中式 空调系统 环保 节能

1. 蒸发冷却技术现状

蒸发冷却过程是以水作为制冷剂的,由于不使用CFCs,因而对大气环境无污染,而且可直接采用全新风,极大地改善了室内空气品质。同通常的机械制冷的原理一样,由制冷剂的蒸发而提供冷量。但是对蒸发冷却来说,是利用水的蒸发取得能量,它不是将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发。一般可以直接补充水分来维持蒸发过程的进行。

据有关文献对蒸发冷却空调在乌鲁木齐、西安、哈尔滨、北京的应用分析可知:其运行能耗约为常规空调设备的1/5(机械制冷系统装机功率50w/m2左右,蒸发冷却系统装机功率10 w/m2,节电80%);从初投资方面看,约为常规空调设备的1/2(机械制冷方式造价400元/ m2左右,蒸发冷却系统造价250元/ m2左右,节省投资30~50%),且具有加湿功能;从室内空气品质方面看,蒸发冷却系统由于按100%新风运行,因此明显优于常规空调系统,而且它以水为制冷剂,不使用CFCS,对大气环境无污染。

该技术在八十年代中期传入我国,在我国西部干旱地区(尤其是新疆地区)得到研究和应用,因为我国西北地区昼夜温差大,空气干燥,夏季室外空调计算4湿球温度较低(一般低于22度);昼夜温差大,每日早晚与中午气温(干球温度)相差较大;冬季室外干球温度较低,多为干冷气候(若只对室内供热,室内空气相对湿度一般低于20%)。这些独特的气象条件为蒸发冷却技术提供了天然的应用场所,因为蒸发冷却是一种适宜在干燥地区使用的供冷技术,它利用水分蒸发吸热来降低送风温度,从而降低房间温度。正是由于西部的特殊气候条件使得蒸发冷却空调系统替代常规空调系统成为可能。目前蒸发冷却空调系统在新疆地区的宾馆、办公楼、餐饮、娱乐、体育馆、影剧院等公共与民用建筑以及一些工业建筑中已广泛应用,仅乌鲁木齐绿色使者中央空调有限责任公司在新疆地区完工的工程项目超过70余个[1]。

2. 蒸发冷却空调存在的问题

当前我国西部地区的许多高楼大厦、公共建筑内,仍广泛使用机械制冷空调系统。尽管这些系统提供了舒适的工作生活环境,但和蒸发冷却空调机组相比较其一次性投资巨大、运行费用昂贵、维修与养护复杂,而且会引发“病态建筑综合症”和造成环境污染。尤其是SARS疫情爆发后空调系统的安全性问题更加引起暖通界人士和卫生部的关注。室内空气品质越来越得到关注,而蒸发冷却系统由于按100%新风运行,不使用CFCS,对大气环境无污染,因此明显优于常规空调系统。目前在我国西部地区多采用集中式蒸发冷却系统, 其优点是使用时间长,便于维护,整个系统在需进行空气调节的场所仅有风道敷设而没有水路布置,故其设计简单成本低,因不需在吊顶中设置水管从而彻底消除了凝结水渗漏的问题。另外,该系统多采用全新风,大大改善室内空气品质,同时,在过渡季节采用全新风可节约能耗。

集中式蒸发冷却系统也有一些缺陷:首先,应用单元式直接蒸发冷却空调机会导致室内湿度较高(通过对乌鲁木齐已完工系统现场测试,室内湿度约75%)。其次,由于是采用冷空气对室内进行冷却而空气的比热较小,所以该系统风量较大,结果导致系统风道比一般半集中式空调系统风道占用空间大,导致其使用灵活性差。第三点,考虑到成本问题,目前尚没有物美价廉的末端产品来实现多个房间分别控制调节。但从设计和经济的角度考虑对温湿度控制精度要求不高的舒适性空调仍具有可行性,尤其对大型娱乐场所、餐饮、商场、体育场馆、会议中心、各种活动中心等公共场所具有很大优势。这也是集中式蒸发冷却空调系统在新疆地区近年来应用广泛的一个重要原因[2]。

3. 半集中式蒸发冷却空调系统的提出

由于集中式系统的缺点即风道大、使用灵活性差,而且不能实现多个房间分别进行调节控制。因此在某些场合限制了集中式空调系统的应用。因为传统的半集中式空调系统该系统能单独调节各个房间温度,适合风管不易布置和层高较低的场所,如宾馆客房和写字间等。故针对集中式系统的缺点本文提出了有别于传统风机盘管加新风系统的半集中式蒸发冷却空调系统,并从理论上进行了可行性分析。

3.1 半集中式蒸发冷却式空调系统

此系统和传统的风机盘管加新风系统略有不同,传统风机盘管加新风系统所用冷媒是冷水机组提供的冷水,故冷水机组是核心。而半集中式蒸发冷却系统的.核心是蒸发冷却段,是利用水的蒸发取得能量,它不是将蒸发后的水蒸汽再进行压缩、冷凝回到液态水后再进行蒸发,而是直接补充水分来维持蒸发过程的进行,系统中新风由蒸发冷却新风机组处理,根据室外设计参数和负荷特点可选用单级或多级蒸发冷却。具体图示见图3-1。

传统半集中系统 蒸发冷却半集中系统

图3-1 传统系统与蒸发冷却系统的比较

直接蒸发冷却处理过程中,新风被等焓加湿,循环水温近似等于进口空气湿球温度。例如在乌鲁木齐夏季室外空调计算湿球温度约18℃,当空气被直接蒸发冷却处理后,理论上循环水温亦能达到18℃。若使用间接-直接蒸发冷却过程,则新风首先经等湿冷却,然后等焓加湿,这样处理后循环水温可进一步降低达到13~16℃,虽然经上述两种方式处理后的水温均高于冷水机组的冷冻水温7~12℃,但只要加大水量,通入冷却盘管后仍然可以承担部分负荷。故半集中式蒸发冷却系统与传统系统的主要区别是它的所有负荷均由蒸发冷却过程承担,而不需要冷水机组和冷却水系统,其初投入大大降低,一次投资综合造价仅为传统制冷空调方式的40%~80%。

3.2 可行性分析

为了探讨半集中式蒸发冷却空调系统在西北地区使用的可行性,以乌鲁木齐气候为例,进行设计方案的探讨和比较。乌鲁木齐室内外状态点及参数见图3-2。

图3-2 室内外状态点

地点:乌鲁木齐夏季

季节:夏季

tgw:室外干球温度 34.1℃

tsw:室外湿球温度 18℃

tgn:室内设计温度 27℃

相对湿度 60%

大气压力 906.7 mbar

3.2.1 传统风机盘管+新风系统

从图3-2中可看出,夏季室外空气的含湿量dw小于室内空气的含湿量dn,即室外空气需要加湿处理,为实现这一目的,在传统的风机盘管加新风系统中一般是在送风机前安装蒸汽加湿系统对被处理空气进行等温加湿。见图3-3。

空气处理过程(W 室外空气状态点,N室内空气状态点,KL新风机温升)

图3-3 传统风机盘管加新风系统空气状态变化图

3.2.2 半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+直接蒸发冷却新风机组] [3]

风机盘管+直接蒸发冷却新风机组的半集中式系统,则其空气变化过程如图3-4所示。

图3-4 风机盘管+直接蒸发冷却新风机组

直接蒸发冷却新风机组,直接蒸发冷却效率ηDEC最高可达90%,按ηDEC=90%计算:

(3-1)

注:tws 室外空气湿球温度

使用循环水处理的直接蒸发冷却是一等焓加湿过程,因此可确定L点的状态。循环水温最终被固定在机器露点L接近室外湿球温度。由式(3-1)可知:

tsh=tL=tw-(tw-tws)×90%

=34.1-(34.1-18)×90%=19.6℃

注:tsh 直接蒸发冷却循环水水温

将循环水通入风机盘管,由于循环水水温略高于室内空气露点温度18.4℃,所以只能对室内回风进行等湿冷却。

3.2.3 半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+(间接+直接)蒸发冷却新风机组]

风机盘管+(间接+直接)蒸发冷却新风机组的半集中式系统,空气变化过程见图3-5。

图3-5 风机盘管+(间接+直接)蒸发冷却新风机组

间接+直接蒸发冷却新风机组。绿色使者中央空调有限公司生产的板翅式间接蒸发冷却器其效率ηIEC最高可达60~75%,如果按ηIEC=60%计算:

(3-2)

注:tws 室外空气湿球温度

间接蒸发冷却是一等湿降温过程,根据式(3-2)可确定P点的状态。

tP=tw-(tw-tws)×60%

=34.1-(34.1-18)×60%

=24.4℃

由tp=24.4℃可知其湿球温度tps=14.8℃并且直接蒸发冷却入口温度就是24.4℃。再根据式(3-1) 得: tsh=tL=tp-(tp-tps)×90%

=24.4-(24.4-14.8)×90%

=15.76℃

注:tsh 直接蒸发冷却循环水水温

将循环水通入风机盘管,由于循环水水温低于室内空气露点温度18.4℃,所以可对室内回风进行除湿冷却。

3.2.4 半集中式蒸发冷却系统[风机盘管+(间接1+间接2+直接)蒸发冷却新风机组]

风机盘管+(间接1+间接2+直接)蒸发冷却新风机组,空气变化过程如图3-6所示。

图3-6 间接1+间接2+直接蒸发冷却半集中式系统

采用带有表冷却段(冷却塔供冷的第一级间接蒸发冷却段)的三级蒸发冷却新风机组,其表冷段利用冷却塔的冷却水对新风进行冷却。这种将冷却水通入表冷器的冷却塔供冷方式同间接蒸发冷却一样实现了对空气的等湿降温处理。因此,这种带有冷却塔供冷的间接+直接蒸发冷却机组又被称为三级蒸发冷却机组(两级间接蒸发冷却+直接蒸发冷却)。如利用冷却塔的冷却水,冷却效率可达η冷却塔= 40~50%左右,空气终状态温度≈空气初状态湿球温度w+6~8℃. 按η冷却塔=50%计算有:

(3-3)

首先根据式(3-3)可确定P点的状态。

tP=tw-(tw-tws)×50%

=34.1-(34.1-18)×50%

=26℃

则间接蒸发冷却的入口干球温度就是26℃,根据焓湿图可知此时湿球温度tps为15.3℃。根据式(3-2)可确定Q点的状态

tQ=tp-(tP-tPs)×60%

=26-(26-15.3)×60%

=19.6℃

则直接蒸发冷却的入口干球温度就是19.6℃,根据焓湿图可知此时湿球温度tQS为13.5℃。再根据式(3-1)可确定L点的状态

tL=tQ-(tQ-tQS)×90%

=19.6-(19.6-13.5)×90%

=14.1℃

将循环水通入风机盘管,由于循环水水温低于室内空气露点温度18.4℃,所以可对室内回风进行除湿冷却。

4. 结束语

半集中式蒸发冷却系统用水作为制冷剂, 无冷水机组, 其中直接系统和(间接+直接)系统均无冷却水系统, 故它们的初投资均比传统半集中式系统低, 而且运行费用少。

由于半集中式蒸发冷却系统的供水温度较高,故供水量较大。其中直接蒸发冷却段的冷却水量的多少将直接影响到机组的制冷量,而负荷需要的冷却水量较大时又需要考虑补水和补水量等等,这些都需要进一步的探讨。

参考文献

1. 翔,武俊梅等,中国西北地区蒸发冷却技术应用状况的研究,第11届全国暖通空调技术信息网大会论文集 419~423

2. 刘鸣,蒸发冷却空调技术的工程应用问题,西北五省暖通空调制冷热能动力2002联合学术年会 84~87

3. 陈沛霖,蒸发冷却在空调中的应用,西安制冷,1999,1:1~7

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健康&平安

你好,我也是学土建的,将这篇文章发送给您,起个抛砖引玉的作用。这篇文章在百度gloole等网站绝对找不到,希望你对这篇文章满意。 建筑施工节能技术【摘要】随着国家经济的高速发展以及可持续发展的推进,节能型建筑势在必行。本文介绍了建筑施工节能技术的一般要求,并详细阐述了节能建筑施工的措施。【关键词】建筑施工节能 迄今为止,能源问题一直受到世界各国的普遍关注。据悉,在全世界的能源消耗中,无论是发达国家还是发展中国家,建筑能耗在总能耗中所占的比重是很大的,约占25%-40%。因此,建筑节能成为节能的重点。1、节能建筑施工要求 一般来说,节能建筑主要从外墙、屋面、门窗等方面提高围护结构的热阻值和密闭性,达节约建筑物的使用能耗的目的。施工单位的项目经理和技术负责人应根据节能建筑设计施工图或节能设计专篇,结合其特殊性,制定施工方案,设立有效的质量控制点,严格接操作程序施工,保证必需的施工周期。加强施工操作人员的岗前培训和施工技术交底。2、节能建筑施工技术措施 2.1墙体施工 空心砖承重墙一般采用整砖平砌,孔洞垂直方向且长圆孔顺墙长方向设置,空心砖不宜破凿,不够整砖时用实心砖外砌,墙中洞口预埋件和管道处,应用实心砖砌筑,并在砌筑时留出或预埋,不得随意凿孔和用水泥砂浆填孔。避免外墙体出现通缝、不密实、冷热桥的现象。现场施工员根据设计施工图和工程的具体要求及施工条件绘制砌块排列图。要针对砌块建筑的墙体热阻值低、砌体和粉刷易开裂、灰缝和裂缝处易渗漏等不利因素,从施工角度采取技术措施予以确保。依据的技术规范除砌体、混凝土结构、抗震、工程施工验收等方面外,针对性的有(混凝土小型空心砌块建筑技术规程)(JGJ/T142004)、(混凝土小型砌块房屋结构构造)(浙G16-91)等。 2.2墙体保温施工 墙体保温系统的施工是墙体节能措施的关键环节。墙体的保温层通常设置在墙体的内侧或外侧,设在内侧技术措拖简单,但保温效果不如外侧,设在外侧可节省使用面积,但粘结性差,措施不当易产生开裂、渗水、脱落、耐久性减弱等问题,造价一般也高于内设置。施工工艺一般采用抹灰、喷涂、干挂、粘贴、复合等方式。针对不同的保温材料、不同的施工方法,采用不同的施工技术措施。以各种轻骨料(如膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、超轻陶砂、聚苯乙烯颗粒、浮石、火山灰、粉煤灰等)加入水泥、石灰、石膏、化学聚合物等胶结料,并加入少量助剂按一定比例配制而成的保温砂浆,一般都采用抹灰的施工方式。保温砂浆应在基层质检验收合格,屋面防水层完工,与墙体相连的隔墙、门窗框、管线施工不破坏保温层的情况下方可施工,施工时环境温度不低于5℃,夏季应注意保湿养护。保温砂浆抹灰自上而下依次进行,施工中应注意:①基层作清洁、修平、湿润处理,表面不易粘站的混凝土墙、粱、柱等部位打毛或刷粘结剂。②按设计要求弹标准水平线、踢脚线或墙裙线,门窗洞四周宜用水泥砂浆抹宽50mm护角。为保证保温层厚度墙面应做标准灰饼、冲筋。③每次抹灰厚度10mm左右为宜,当底层韧凝且表面有一定强度后再继续下一层。应注意保湿养护但不能水冲,砂浆硬化期间严禁撞击和振动。④保温砂浆一般设置内侧,用于外侧必须有防水、防裂、防脱落等保证措施。 聚胺酯泡沫塑料、各种保温涂料等一般采用喷涂施工方式。根据不同产品的要求严格控制施工环境温度,喷涂前基层应清洁、干燥、平整、要特别注意保温涂层的均匀一致和厚度达标。要注意喷涂距离角度、速度和流量。 干挂工艺---一般用于外保温,不仅保温效果好,而且利用空气层可大大提高隔热和防水性能,但由于建筑成本较高,一般用于公共建筑,多层住宅很少采用,干挂系统要考虑风力、地震、温度、雨水、大气腐蚀、耐久性等不利因素,保证体系的稳定性、强度,施工中要特别注意与墙体锚固的可靠性、连接节点的质量、金属件的防腐防水措施等。 随着新型保温产品的不断发展,出现了各种粘结材料和粘贴工艺。大部分粘贴工艺都结合使用机械锚固。目前唯有专威特外墙保温系统采用纯粘贴施工工艺。挤塑聚苯板、水泥聚苯板、岩棉板、玻璃棉板、珍珠岩板都采用水泥砂浆、聚合物水泥砂浆、化学粘结剂粘贴,并用尼龙锚件、膨胀螺桂将外层的钢丝网泥砂浆粉刷层与墙体连接起来。粘贴复合保温墙体,可分为内置式保温、夹心保温或外置式保温3种。内置式和外置式粘贴复合保温应用面在不断扩展施工工艺日趋成熟,施工中尚需注意以下环节。①内置式保温将保温层粘贴或加机械锚固时,需在内墙表面设平薄板、钢丝网粉刷层、胶粘荆加耐碱玻纤网抹面层等防护层。施工时应保持粘贴面平整、清洁、湿度适宜,且屋面防水层完好和上层无施工水下渗。施工顺序为自上而下,从阴角开始。粘贴前应做好踢脚线和门窗洞护角。挂镜线位置间隔从墙体中预埋木块穿过保温层用于固定挂镜线。厨房、卫生间等湿度较大的墙体防护面层应考虑防湿防渗和便于贴面。在墙体转角处,内外墙交接处以及踢脚线处易形成“热桥”或结露滴水,可根据工程实际在上述部位加强保温效果。②外置式保温,通常将聚苯乙烯板、玻璃棉板、岩棉板、水泥聚苯板等保温板用粘结荆或锚固件将其与面层固定在基层墙体上,面层内设加强网,聚苯板作保温层时用耐碱玻纤网聚合物水泥砂浆作面层,岩棉板、水泥聚苯板等用钢丝网防水水泥砂浆作面层。 2.3门窗安装施工 门窗框和玻璃扇的传热系数及密闭性是外墙节能的关键环节之一。木和塑料门窗的传热系数比钢、铝门窗低30%左右,双层玻璃比单层玻璃低40%左右,因此,价格比较好的是塑料单框双玻门窗。为保证门窗能达到预期的节能要求,安装过程中应注意以下几个问题:(1)根据设计要求选择门窗时,要复查其抗风压性、空气渗透性雨水渗漏性等性能指标。(2)安装门窗框时要反复检查框角的垂直度.变形严重、缝隙超标、密封条不密闭的门窗扇不能上墙。(3)在框与扇、扇与扇之间须设密封条,以防渗水、透气,推拉窗的轨遭处须增加密封处理,局部缝隙较大的位置可用单组份密封膏挤注。(4)在门窗框四周与墙或柱、粱、窗台等交接处,须用水泥砂浆进行严密处置,在靠室外一侧须结合外装修进行处理,以防渗水、透气。(5)粘贴密封条或挤注密封膏时,应事先将接缝处清理干净干燥,无灰尘和污物。 2.4保温屋面施工 通常屋面保温是将容重低、导热系数小、吸水率低、有一定强度的保温材料设置在防水屡和屋面板之间,按此种正铺法,可选择的保温材料很多,板块状有加气混凝土块、水泥或沥青珍珠岩板、水泥聚苯板、水泥蛭石板、聚苯乙烯板、各种轻骨料混凝土板等;散料加水泥等胶结料现场浇注的有珍珠岩、蛭石、陶粒、浮石、废聚苯粒、炉渣等;采用松散料直接或袋装设置在尖顶屋面下或吊顶上部的有膨胀珍珠岩、玻璃棉、岩棉、废聚苯粒等;现场发泡浇注的有硬质聚氨脂泡沫塑料和粉煤灰、水泥为主料的泡沫混凝土等。反铺法主要将防水层置于保温层以下,可有效保护防水层,方便施工检修,但由于造价较高,住宅建筑尚未大量使用。 屋面同时应采取有效的隔热措施,通常在屋面结构上部或下部设置通风隔热层、采用高教保温材料隔热、屋顶结构上设反射层或蓄水植被等。3、结语综上所述,节能建筑的墙体、屋面、门窗的保温隔热施工是节能效果的关键,所以务必要施工单位各部门、各工序严格按设计和材料施工工艺的技术措施执行,做好各质量控制点的验收。【看考文献】 [1] 林基. 节能建筑中的外墙外保温施工[J]. 科技经济市场, 2009, (06) :46-47[2] 向运勇. 钻孔灌注桩施工工艺及技术处理措施[J]. 河南建材, 2009, (02) :33-35[3] 秦振刚. 浅谈节能建筑施工技术[J]. 四川建筑, 2009, (02) :235-236[4] 吴宏伟. 论施工现场管理[J]. 科技资讯, 2009, (22) :135[5] 李维权. 居住建筑围护结构节能技术与工程应用[J]. 科协论坛(下半月), 2009, (03) :23-24[6] 于德江, 杨金星. 高层建筑施工控制要点[J]. 施工技术, 2009, (S1) :380-382[7] 王负薪. 建筑施工企业如何加强工程造价管理[J]. 黑龙江科技信息, 2009, (27) :252,306[8] 陈国华, 刘国良. 浅谈工程项目质量管理[J]. 经营管理者, 2009, (14) :105[9] 戈文金, 吴霞, 邹颖. 水泵三元流叶轮节能技术的研究与应用[J]. 冶金动力, 2009, (02) :70-73[10] 赵巍. 浅谈建筑外墙保温节能材料的应用[J]. 科技资讯, 2009, (10) :93

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桃大大仙

· 建筑节能· 现代建筑电气篇(2007No4)建筑节能技术在智能建筑中的应用摘要:基于智能建筑对节能的需求,对智能建筑能耗的分布情况进行了分析,论述了智能建筑的中央空调节能、变频技术节能、照明节能、太阳能光伏技术节能的基本原则,详细阐述了这些节能技术措施的实现方法和实施注意事项。提出智能建筑节能措施是一项系统工程,节能技术措施及其推广和应用是实现建筑节能的关键。关键词:智能建筑;节能措施;变频技术;中央空调;太阳能光伏技术中图分类号:TU201.5 文献标识码:A 文章编号:1001—5531(2007)04-0051-54Several Efective Energy Saving Techniques andM easures of Intelligent BuildingsAbstract:Based on the energy saving demand for intelligent buildings,the energy consumption distribution ofintelligent building was analyzed.For intelligent buildings,the basic principles of energy saving techniques in thecentral air conditioner,frequency conversion,ligbting and solar energy photovohaics were discussed. The imple—menting methods and executive notices of these energy saving meas ures were expounded.Th e viewpoint that energysaving measures of intelligent buildings Was a system engineering Was introduced.It Was pmpo s~ that energy savingmeasu~s and their being extended an d applied were the keys to realize construction energy saving.Key words:intelligent building;energy saving me~ure8;frequency conversion technique;central airconditioner;solar energy photovoltaic technique0 引 言随着我国国民生活水平的提高,建筑能耗在整个能耗中的比重越来越大。智能建筑用电设备的增多和对建筑环境舒适性的严格要求,更加大了对能源的消耗。因此,智能建筑的节能技术推广和应用变得十分重要。1 中央空调节能中央空调在整个建筑能耗中所占的比例最大,在节能方面有着巨大的潜力。提倡选用新型的节能环保空调,主要有地温空调和燃气空调两种。地温空调使用水源热泵,利用地下浅层地热资源,是一种既可供热又可制冷的有效节能空调系统。它将不可利用的低位能开发为可利用的高位能,消耗1 kW能量可得到4.5~6.0 kW 的热量和冷量,适用于水资源丰富的地区。燃气空调为利用天然气的空调系统(如家用燃气空调机组、直燃型溴化锂吸收式冷热水机组、燃气发动机驱动制冷压缩机等)。对目前广泛使用的传统中央空调,可采用如下节能措施:(1)合理设计。在智能建筑的中央空调设计中,根据室外环境状况和对室内环境的需求,合理、科学地选择中央空调的机组规模,设计风机盘管的布局,设置末端设备,避免制造出先天高能耗的中央空调系统。(2)中央空调废热回收与再利用。中央空调压缩机工作过程中会排放大量的废热。其热量等于空调系统从空间吸收的总热量加电动机的发热量。中央空调的废热回收技术主要是利用热交换原理,将中央空调的废热全部或部分回收后通过热交换产生45~75。C的热水,再经过蓄能水箱为用户提供服务。其原理如图1所示。中央空调一51 —维普资讯 现代建筑电气篇(2007l~4) ·建筑节能·在制冷过程中可成为一个制热系统,专用设备的核心部件是热交换器和冷凝器。将空调压缩机在制冷运行中排放出的高温冷媒蒸汽与被加温冷水进行热交换,使压缩机排出的热量转换成可利用的热水。在工程实践中应重视改造专用设备与中央空调对接过程中的各种技术环节。该系统可将中央空调机组效率提高5% ~15% 。由于负载减少,不仅省电,而且减少了机组故障。用户中央U 专空调I I用制冷H 设机组l I备热水水箱J l冷水水箱闭式水箱系统回水循环水泵图1 中央空调废热利用原理图(3)中央空调清洗。热交换器所产生的污垢、水垢直接影响中央空调的热交换率和制冷量,使用电量增大(据美国制冷界权威科学机构Phi.1ips Kote资料显示:冷凝管中垢层厚0.3 mm多耗电10% ;0.6 mm多耗电20% ;0.9 mm多耗电31% ;1.2 mm 多耗电42% ;1.6 mm 多耗电53%)。管道上的污垢不仅直接影响热交换率,而且污垢中的细菌产生的不洁通风还会使室内空气二次污染。对热交换器中的污垢采用人工化学清洗、电子自动除垢仪除垢等;对管道的清洗可引入管道清洗机器人等设备进行物理处理。(4)冷水机组群控。根据有效负载控制冷水机组的运行,使冷水塔、水泵和冷水机组等均根据有效负荷的变化而调整,优化能源的利用。2 变频技术节能由交流电动机转速公式:,l=60f(1一s /t,式中n— — 电动机转速.产一电源频率s— —转差率p— — 电动机的极对数对风机、泵等变转矩负载应用变频器有明显的节能效果:Q =Kl,l, H =K2,l一52 一P = Kl K2 K3式中Q— — 流量H一扬程P—— 轴功率K , , —— 常数变频调速技术应用的前提条件是风机或泵在整个运行过程中存在较大的富裕流量。对运行负荷比较满、没有多少溢流或放空的情况,变频器达不到任何节能的效果。(1)冷却水泵的变频节能。对中央空调系统冷水机组的冷却水泵采用变频控制,节电明显,一般为30% ~60%。根据冷却水泵供回水管的压差,调节变频器的频率,改变冷却水泵的转速,使压差稳定。图2所示为中央空调冷却水泵变频控制原理图。图2 冷却水泵变频控制原理图(2)冷冻水循环泵的变频节能。中央空调的冷冻水随时都处于调节过程中。采用变频技术可通过控制冷冻水循环泵的转速(即改变冷冻水流量)跟踪冷冻水的需求量。当管道用水量加大时,压差会下降,系统将调节变频器,使其输出频率升高,水泵转速随即上升,使管道压差回到设定值;反之亦然,达到供回水压差恒定的目的。该控制系统可由多台循环水泵组成,可实现1台变频器4泵联用、3泵联用、2用1备、1用1备等形式。图3所示为3泵联用变频控制原理图。(3)给水系统变频节能。智能建筑的给水一般采用恒压供水系统。采用变频技术使建筑在用水高峰和低谷时的供水压力恒定,具有显著的节能效果。给水泵变频控制原理如图4所示。(4)电梯变频节能。电梯是载人工具,要求拖动系统既可靠又要频繁地加速和正转/反转。采用变频调速技术可提高动态可靠性,增加电梯维普资讯 http://www.cqvip.com· 建筑节能· 现代建筑电气篇(2007N04)图3 3泵联用变频控制原理图出水压力&- 比例K一比例特性J一积分特性1--y-/自动切换《≯一输出限幅TRAcK一手动/自动跟踪l一显示^一给定值设定 I一手动操作图4 给水泵变频控制原理图乘坐的安全感和舒适感及效率。(5)音乐喷泉变频节能。音乐喷泉是许多大型智能建筑的附属娱乐设施,能耗比例较大。对其水柱的高低和量的大小实现变频控制,既节电又增强其艺术效果。3 照明节能智能建筑的照明节能原则是在保证照度标准和照明质量的前提下,力求减少照明系统中的能量损失,最有效地利用电能。以单位照度及单位面积所需用电量[w/(m ·Ix)]作为节能指标,力求提高照度,降低用电量。照明节能原则如下:(1)科学的照明设计。设计内容包括照明线路及方式、照度值的选择和自然光的科学利用。(2)选择优质的电光源。科学地选用电光源是照明节电的首要工作,要根据场所的特点和电光源的特性进行选择。白炽灯泡发光效率一般为7~20 lm/W,使用寿命为1 000~2 000 h,而单端紧凑型荧光灯(即节能灯)的光通量为50 lⅡ W,使用寿命为3 000~5 000 h,一只9 W 的节能灯完全可代替40 w 的白炽灯;双端直管荧光灯T12的光通量为55 lⅡ w,使用寿命为3 000~5 000 h,而T15型光通量则达90~110 lⅡ W,使用寿命为8 000~10 000 h。另外,高强气体放电灯中的高压钠灯、金属卤化物灯、微波硫灯、无极灯等,都是较好的节能型电光源。(3)选择效率高的灯具。灯具具有科学分配光的功能,关键指标是灯具的效率,即灯泡安装在灯具里后输出光通量的百分比。根据场所的需要,科学的灯具效率可改善人们的视觉舒适度。如双端直管荧光灯采用梯形空罩式灯具、铁皮涂白漆,其配光不合理,灯照度高,两灯间照度低,灯具效率约70% ;采用抛光氧化铝的双曲面灯具,使光分配成为蝙蝠形的配光,灯具效率约82%。故采用良好的灯具也是一种有效节能的方法。(4)选用适用的节电器。目前国内外都大力推广照明节电装置,即在现有照明系统上加装节电控制设备。这样做接人方便,可减少有功功率损耗和降低无功功率。照明节电装置有晶闸管斩波型、自耦降压式、智能照明调控器。晶闸管斩波型对电压调节速度快,精度高,可分时段调整,有稳压作用,但出现的大量谐波对电网系统的污染危害极大;自耦降压式结构的功能简单,能将电网电压降~lJl0 V、15 V或20 V,且正弦波输出,但电网电压波动时其输出电压也随之波动,使工作电压不稳定;智能照明调控器采用微电脑控制器,实时采集输出、输入电压值与最佳照明电压比较进行自动调节,输出最佳的工作电压,具有实时调压稳压、多段自动调整、对灯具的软启动和软关闭、三相独立可调的功能,可随负荷变化动态调整运行状态下的电流和电压,实现对功率的自动调整,节电率达25% 以上。4 太阳能光伏技术节能太阳能热水器和太阳能热水系统是我国目前最大的太阳能热利用产业。其节能的作用和效果有目共睹。但对智能建筑而言,可安装太阳能热水器的地方面积有限,且影响建筑物的整体美观效果。目前,全球太阳能建筑投资规模600亿元,太阳能建筑节能率达75% 。节能环保的太阳能一53 —维普资讯 现代建筑电气篇(20071~4) ·建筑节能·建筑代表了智能建筑的发展方向,集发电、隔音、隔热、安全和装饰于一体,体现了智能化与人性化的建筑理念与发展潮流,应用前景广阔。建筑物的外壳为光伏系统提供了足够的面积,省去光伏系统的支撑结构,并在建筑施工中可将光伏系统的安装集成到建筑物中。太阳能电池与建筑的一体化是太阳能建筑发展首要解决的技术问题。要求太阳能电池不仅是一种发电器件,而且也是与建筑物和谐统一的建筑材料。目前,利用太阳能电池做建筑物外墙的有晶体硅太阳能电池玻璃组件和非晶体硅太阳能电池玻璃组件。前者将晶体硅电池放置在内层与外层玻璃中间,夹胶组成;后者利用激光打掉膜的非晶硅太阳能电池玻璃作为外层,通过胶片与内层玻璃紧密结合而成,具有发电、隔音、隔热的双重节能效果,但因成本高达5 000—10 000元/m ,使其应用受到限制。新型的架构式非晶硅光伏中空玻璃组件使成本降到了1 500—2 500 m 。其实现技术的关键是架构式结构,变半导体加工工艺为机加工工艺(用激光线错位工艺代替半导体光刻工艺),不同受光面采用不同太阳能电池。几种太阳能光伏组件性能如表1所示。表1 几种太阳能光伏组件性能5 制约智能建筑节能的因素分析(1)在智能建筑的招标和设计阶段,建筑节能常常被弱化。(2)由于建设前期的不合理投资,使配置降低,造成智能建筑虽有节能装置但不具备节能效果,成了摆设。科学的设计、合理的投资是解决该问题的关键。(3)智能建筑节能装置和系统的使用效率偏低。目前能够投入使用的不足3O% ,节能仅为楼盘销售时的一个招牌。必须对节能装置和系统的运营进行科学管理。(4)由于物业管理水平低,技术达不到维护能力,导致节能装置和系统不能发挥出其应有的作用。要求维护人员不仅具备专业知识,还应具备一定的计算机知识、编程、网络维护以及分析和解决问题的综合能力。一54 —6 结 语智能建筑的节能是全方位的、持久的和综合性的系统工程。智能建筑的设计者必须对各种节能技术措施有全面的认识,并努力推动节能技术措施的实施和应用。同时,转变观念、对已投入运行的节能设施和系统进行科学管理也是智能建筑节能的重要措施和手段。【参考文献】[1] 曾斌,田峻.智能建筑工程[M].北京:中国建材工业出版社,2002.[2] 杨善勤.民用建筑节能设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.[3] 韩风.建筑电气设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1991.[4] 王占奎.变频调速应用百例[M].北京:科学出版社,1999.

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