对舒适性空调节能降耗途径的探讨


blueski推荐 [2010-12-31]
出处:来自网上
作者:王锐华
 

  要:以某企业既有办公系统空调为例,从“日常使用和管理”方面的实践出发,总结和探讨了舒适性空调节能降耗的途径。

关键词:空调;节能降耗;溴化锂机组;途径

随着我国经济的快速发展,空调已广泛地应用于公共建筑、企业和居民住宅,在改善人们生产生活条件的同时也消耗了大量的能源。据有关资料统计,我国的建筑用能已超过全国能源消耗的1/4,并将随着人民生活水平的提高逐步增加到1/3。在建筑物的能耗中,供暖和空调能耗占60%以上,也就是说我国供暖和空调能耗已占全部能耗的15%以上。

    相比而言,我国建筑空调管理比较粗放,效能不高,造成能源资源浪费,与发达国家相比,在相同的条件下,我国的单位建筑面积供暖和空调的能耗指标要高得多。主要原因是建筑维护结构热工性能差、空调设备效率较低以及使用管理不善,由此可见空调系统的节能降耗有着十分重要意义。

1    决定空调系统节能降耗的因素

空调系统的节能降耗与很多因素有关,主要取决于工程设计、施工安装质量、设备制造质量与技术水平以及日常使用管理等四方面的因素。任何一方面因素达不到要求都会造成能源浪费,对已建成的空调系统而言前三项是“先天性的”,如果存在问题和缺陷,将会对使用者带来很大影响,同时空调设备运行效率较低以及日常使用管理不善也会给系统带来多种多样的无效能耗,查找和消除这些无效的能耗是节能降耗的首要任务。

2    空调系统节能降耗的途径

现以某企业既有办公系统舒适性空调系统为例,从“日常使用管理”方面的实践出发,探讨和总结空调节能的途径。

该企业的办公系统分为三个相对独立的区域,均为四层楼房。第一、二办公区建筑面积4 000㎡。第一区东西走向;第二区南北走向,外围玻璃幕墙。第三办公区2 000㎡,走向和围护结构与第二区相同。

冷源(溴化锂站)选用蒸汽双效型溴化锂吸收冷水机组,溴化锂站距办公区700 m;热源(换热站)采用板式换热器系统,系统为开式,换热站距办公区200 m;冷冻水、热水输送干管采用双管制,管径DN 300。冷水泵和冷却水泵各两台,均为一备一用。冷却塔由8 台并联的小型凉水组成,每台配用3 kW电机。其空调系统示意图如图1所示,溴化锂吸收冷水机组性能参数如表1所示。

第三办公区

 

第二办公区

 

分水器

集水器

换热站

1    2    3

 

 

溴化锂机组

第一办公区

 

膨胀水箱

蒸汽进

冷却水系统

凝水出

冷却塔

冷水泵

冷却水泵

1 空调系统示意图

 

1 溴化锂吸收冷水机组性能参数

型号

SXZ6-262DHN2

冷水出口温度

7

制冷量

2620 kW

蒸汽压力

0.6 MPa

冷水流量

450 m3/h

冷却水进口温度

30

冷却水流量

657 m3/h

冷却水、冷水最高工作压力

0.8 MPa

                      

2.1    热源、冷源系统

2.1.1    易产生的问题

由于开式系统循环水中含氧量很高,容易腐蚀管道和设备,空气中的细菌、杂物、尘土、不溶性气体容易进入水循环,使微生物大量繁殖,形成的生物污泥容易造成管道结垢,影响传热效率以及管道堵塞使水泵能耗增加。所以,冷热源系统尽可能采取闭式系统,特别是热源系统。

本例热源系统采用开式,换热站的储水罐3与大气相通。2002年前冷源系统采用氨制冷开式。当时空调运行期间经常发生其他条件正常,而终端的温度达不到要求的情况,严重影响办公系统供暖和空调的正常使用。经检查主要原因是风机盘管水管堵塞,不得已用化学方法进行多次清洗,但是效果不明显,而且造成冷水输送干管焊封被清洗剂腐蚀开裂,致使在炎热夏季空调数次停运事故。

2.1.2    问题分析与对策

机组的性能通常是指机组在不同工况条件下运行时产生的制冷量及相应的热力系数等主要经济指标。不同工况条件一般包括内、外部条件,现选择日常实践中较为突出的因素加以分析说明。

2.1.2.1    外部方面

外部条件:冷水出口温度、热源的温度和压力、冷却水进口温度、冷却水与冷水的流量以及传热管结垢等。

溴化锂机组传热管的结垢对机组的性能有着非常大的影响。污垢的影响常用污垢系数来度量。我国标准和美国ARI标准对此都做了明确的规定,分析判断以及消除水侧的结垢是溴化锂机组节能降耗提高性能的一个重要手段。

每年应打开吸收器和冷凝器端盖,对上千根传热管进行逐个检查分析,如果有结垢现象存在就应进行及时处理,处理方法有机械方法和化学方法。

1)机械方法:将铁柄毛刷焊在6 m长的钢筋上,由人工手持此工具直接对换热管清洗,清洗时应当注意保持清洗工具水平,用力适中,防止损坏传热管,最后用自来水进行彻底清洗。

2)化学方法:采用清洗剂SL­-101、缓蚀剂SL-102和钝化剂SL-103进行循环方式清洗。

2.1.2.2    内部方面

内部条件:溴化锂溶液循环量变化、不凝性气体的存在、冷剂水的污染和表面活性剂等。

(1)不凝性气体对机组性能影响很大,即使数量很小也会大大影响机组性能,造成能源浪费,因此必须维护好机组的真空,及时抽取不凝性气体。

(2)表面活性剂,如正辛醇或异辛醇可以提高传热传质的效果,提高机组性能,实验证明添加质量分数0.1%0.3%的表面活性剂,制冷量可以提高10%15%,但超过0.3%后,制冷量不会有明显变化。因此,在日常使用管理中要保持溶液中表面活性剂的含量在规定的范围内。判断是否添加表面活性剂时,一个简单的方法是综合以下两种现象“机组性能下降”和“抽气时有没有辛醇挥发时的刺激气味”加以分析。

2.2    冷却水和冷水系统

2.2.1     冷却水系统

冷却水系统主要由冷却塔、循环水泵和冷却水组成。冷却塔的作用使冷却水在塔内与空气进行热质交换,将吸收器和冷凝器产生的热量转移到大气中。冷却水温度、水量、水质对溴化锂机组性能有较大影响,应高度重视并综合考虑。

(1)冷却塔运行时间、台数的确定。冷却水温对制冷量有一定影响,在一定范围内水温升高1 时,制冷量将下降5%7%。但是,风机运行时也会增加电耗。到底怎样才算经济合理?根据我们的实践一般情况下将冷却水温设定为28 ,作为增加和减少运行风机的一个“标准”。    

(2)视情况定期对塔内填料进行一次彻底清洗,除去水垢等异物,并根据情况补充填料,以提高热交换效率。

(3)必须采取措施防止冷却水水质污染,冷却塔附近的空气应当流畅并不受如热废气、尘埃、粉尘等污染。5年前,该冷却塔附近有一台药品粉尘回收装置,污染了空气,进而污染了冷却水,最终致使溴化锂机组吸收器和冷凝器传热管内壁附着药品粉尘1 mm以上,不但造成能源浪费,而且机组性能严重下降,导致停机。

2.2.2     冷水系统

我们知道,在空调系统中,水泵的能耗所占的比例很大,因此冷水泵和冷却水泵的节能运行十分重要。

(1)冷水系统要采取闭式系统,减少静压损失,因为与开式系统相比,闭式系统可以减少建筑物高度的静压头。

(2)冷、热源尽可能选在距离终端用户较近的地方,减少水泵输送的距离,本例的冷源距办公区有700 m,明显增加了水泵输送的距离和能耗。

(3)对冷水泵实行节能控制。对于一定容量规模以上的空调水系统,应优先采用变流量系统,即采取调节流量的方法,以适应负荷的变化,目前采用较多是变频控制。

本系统冷水泵两台,一备一用,采用一台变频闭路压力控制,设置管路压力0.38 Mpa,冷水泵性能参数和实际运行参数见下表2与表3

2 冷水泵性能参数

型号

KT200-150-400

扬程

50 m

流量

400 m3/h

转速

1 480 r/min

电机型号

Y315S-4

电机功率

110 KW

3 水泵实际运行参数

频率

30.67Hz

运行电流

63.7 A

转速

918 r/min

运行功率/ 额定功率%

17%

 

2.3     风机盘管系统 

风机盘管系统设备简单,投资不大,往往不为大家重视,其实作为终端热交换设备,它的运行状况对空调的效果起着最直接的影响。因此,可制定以下管理措施:

(1)风机盘管系统水管径很小,因此防止其结垢、堵塞是首先要考虑的问题。尽可能使用闭式系统,避免开式系统水质变化对风机盘管的影响。

(2)为防止结垢,热水温度最好控制在60 以下。该换热站对冬季的热水实行最高温度为60 的自动控制。

(3)定期清洗风机盘管回风口过滤器。

(4)使用2年以后对风机盘管外表面进行清洗。

(5)3-4年对整个办公系统的风机盘管以及管道进行化学清洗。

(6)5年对风机盘管进行一次彻底检查并根据实际情况进行更换。根据我们的统计使用5年时,仅有不足1%的风机盘管因管道堵塞严重无法修理而需更换,而使用10 年时,已超过10%

3    终端用户的使用管理

(1)在加热工况下,室内计算温度每降低1 ,能耗可降低5%10%;在冷却工况下室内计算温度每升高1 ,能耗可降低8%10%。因此,应严格执行夏季室内空调温度设置不得低于26,冬季室内空调温度设置不得高于20 的规定,给空调定“温度”不仅利于节能环保,对于人体而言也有益于健康。

(2)根据温度的变化,及时调节风机盘管运行速度。

(3)将大功率加热电气设备等移到室外;夏季向阳的窗户要有遮阳设施。

(4)坚持空调运行时尽可能不要开窗,人离开办公室时关闭风机盘管的好习惯。

4               结语

我国经济快速增长,在各项建设取得巨大成就的同时,也付出了巨大的资源和环境代价,经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐,节能减排目标面临的形势十分严峻。由于空调在人民生产生活中起着越来越重要的作用,空调耗能所占的比例也越来越大。如何节能降耗,是摆在空调管理和使用者面前的一道重要且复杂的大课题。

本文仅仅以既有办公系统舒适性空调系统为例,从空调系统“日常的使用管理”方面的实践,初步探讨和总结了空调系统中冷热源、冷却水和冷水、风机盘管以及终端用户的使用管理等方面节能降耗的经验和途径,并取得了一定的效果,但这只是我们初步的探索,还存在诸如溴化锂机组凝结水(70 ℃,2t/h)未充分利用等问题,希望我们的工作能起到抛砖引玉的作用,共同为节能减排做出自己的贡献。

[参考文献]

1  国务院办公厅《关于严格执行公共建筑空调温度控制标准的通知》.

2  戴永庆主编.溴化锂吸收式制冷技术及应用.机械工业出版社.

3  黄翔主编.空调工程.机械工业出版社.

 

 

                        

收稿日期:

作者简介:王锐华(1965-),男,企业机械动力副总工,主要研究方向:制药、动力机械和设备。