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我國在公共建筑節能方面的研究還處于起步階段,近年來,清華大學的薛志峰、江億等,同濟大學的王長慶、龍惟定等以及西安建筑科技大學的劉加平、楊柳等在北京、上海、西安等城鎮進行了大量公共建筑能耗調查工作,據有關數據表明,公共建筑普遍存在30%以上的節能潛力。隨著飯店類建筑檔次不斷提高,其能源的消耗量也越來越大。據統計,部分飯店類建筑的能耗費用已經占到年收入的10%~15%,能耗費用成為是否盈利的重要因素之一。而空調系統的能耗占飯店類建筑總能耗的50%左右,因此如何進行空調系統的節能設計已成為一個重要的現實問題。本文結合飯店類建筑空調系統的現狀,從空調系統的設計著手來探討節能措施。

1飯店空調負荷計算

1.1空調系統冷負荷的估算

進行冷負荷計算需要考慮較多因素,且計算過程較為復雜,所以空調設計人員常以經驗指標或簡化計算得出的估算指標進行冷負荷的估算,也有些根據已建成運行的典型工程作為參考進行估算。然而目前飯店類建筑普遍存在的問題是冷負荷估算值過大,致使裝機制冷量也過大。據調查,飯店類建筑中79.2%的實際開機容量負荷指標是58W/m2~81.4W/m2(包括小于58W/m2),另外的20.8%的實際容量負荷指標是81.5W/m2~104.7W/m2,也就是說實際開機的容量負荷指標均在105W/m2以下,在飯店類建筑空調系統的設計中應該注意到這一點。另外,根據對北京地區和長沙地區飯店空調負荷變化的調查數據,飯店類建筑空調系統全年98%以上的時間是在設計負荷的80%以下運行,而80%以上的時間在設計負荷的50%~55%以下運行。掌握這些空調負荷的分布特點也對空調系統的設計以及設備選型等具有重要的意義。

1.2新風負荷

飯店空調系統的新風負荷在總負荷中所占的比例較大,因此新風量如何取值是空調設計中的重要問題。但是,關于飯店建筑空調系統新風量的選取規定并不統一,在設計中要同時兼顧衛生要求和節能要求。

2飯店空調系統節能設計

2.1冷、熱源系統節能

當飯店空調系統的冷熱負荷確定以后,就應該考慮空調系統的冷、熱源形式以及設備選用的問題。就目前來看,大型公共建筑冷熱源的主要問題有系統方式不合理、冷機選型過大和運行維護不當三個問題?？照{冷源的形式多種多樣,選擇時應該充分考慮建筑物的空調面積、用途、冷熱負荷的大小、當地氣象條件、所在地區能源結構、價格以及環保規定等因素。根據《采暖通風與空氣調節設計規范》和飯店類建筑空調的特點,可以按照以下原則選擇:

2.2空調風系統節能

空調風系統節能的一個重要的措施就是排風冷、熱回收,其實質就是對新風進行預冷和預熱處理。在《采暖通風與空氣調節設計規范》中規定,空調系統宜設置熱回收裝置。如果在空調系統中設置全熱交換器,可節約60%~80%新風能耗,也相當于減少了10%~20%的空調負荷。進行排風熱回收的必要條件是把新風和排風集合到一起,這就要求在設計時對系統劃分、風道布置以及送回風機和熱回收裝置等設備的布置進行綜合考慮。全熱回收裝置是靠新風與排風之間的溫差和蒸汽的分壓力差來達到熱濕交換的,為了使換熱設備能夠高效運行,進入熱回收裝置的新風和排風應該首先經過空氣過濾器,而且裝置運行的環境溫度應該保持在-5℃以上,否則可能結霜而不能正常工作。在北方寒冷地區,冬季不能直接運行熱回收裝置,應該先對冷空氣進行預熱到-5℃以上,并且應設置溫度自控裝置。應在新風與排風的管道與熱回收裝置相連接處設置旁通風道,以保證裝置在非正常運行狀態下空調系統也能正常運行,也保證了系統的安全可靠。

2.3空調水系統節能

目前許多飯店的空調水系統突破了傳統的設計模式,對一級泵系統進行變流量運行,運行效果良好。冷凍水大溫差技術是飯店空調水系統節能的另一項有效途徑。通常標準冷凍水的供回水溫度是7/12℃,而大溫差冷凍水供回水溫度可以設置為7/17℃。在滿足用戶舒適性要求的條件下,冷凍水大溫差技術能夠減少冷凍水的流量,從而降低輸送能耗和空調主機、冷凍水泵以及末端設備的運行能耗。飯店類建筑空調水系統的冷凝熱的回收利用是節能的又一項有效措施。飯店類建筑中一般都需要提供24h熱水,所以應用冷凝熱回收技術會收到良好的社會效益和經濟效益。目前冷凝熱回收主要有三種形式:

1)由冷水機組生產廠提供的帶有熱回收器的冷水機組;

2)對于現有的冷水機組,可以由專門從事熱回收的公司提供配套的服務,加裝熱回收器以及相應的配套設備;

3)在現有的空調水系統中加裝高溫水源熱泵機組,把冷水機組的冷卻水作為熱源,由高溫水源熱泵機組提供65℃以上的熱水。

3飯店空調自動控制系統

空調系統能耗在建筑總能耗中所占比例很大,因此為了降低空調系統的能耗,空調系統成了智能建筑自控系統中的重要組成部分。據統計,在BA系統中采用了最優啟停控制、最優運行設備臺數控制、焓值控制、溫度自適應控制以及供水系統壓力控制等節能措施后,可以減少約20%的能耗,因此在空調系統中設置自控系統具有十分重要的意義。一般來說,在飯店空調系統中需要監測和控制的參數主要有:空氣溫濕度、風量、水量、壓力或壓差等,監測和控制的元件主要包括:溫度傳感器、濕度傳感器、風量及水量傳感器、壓力或壓差傳感器、執行器(包括電動、氣動執行器和電動閥等)以及各種控制器等。在實際工程中,應在進行具體分析后選擇采用上述全部或部分參數的監測和控制。針對空調系統冷水機組及其相應的配套設備(如水泵、冷卻塔等),自控系統的任務還有設備的運行臺數控制,即對不同冷、熱量需求采用不同的機組聯合運行以達到設備的高效運行以及節能的目的?？照{自控系統的另一個主要內容就是設備聯動、故障報警和集中管理。設備聯動的主要目的除了減輕工人的勞動強度以外還有就是保證設備的安全運行。另外,空調系統中有許多設備的控制都涉及到消防,這些設備與消防系統的聯動也就需要通過自控系統進行控制。

4結語

空調系統設計首先要解決的就是負荷問題,需要注意的問題是冷負荷估算的準確性和新風負荷的取值。本文討論的節能問題基本上都是在空調系統運行狀態(或能耗指標)的基礎上,提高能源利用率也是節能的重要措施,可以減少投資?？照{系統節能設計重要步驟還有系統設計,包括風系統和水系統的設計。對于風系統來說,排風熱回收是一項有效的節能措施,而對于水系統來說,變流量系統節能效果明顯,同樣可以達到節能效果的措施還包括冷凍水大溫差技術和冷凝熱回收技術。

作為空調系統設計工作者,在飯店類建筑空調系統的設計過程中應該盡量應用這些先進技術以盡可能的達到節能的效果。最后,采用自控系統也是空調系統節能的重要手段,研究表明,采用設計合理的自控系統可以節省20%以上的能耗,這也是目前自控系統能夠得到廣泛應用的主要原因之一。

1)冷源適宜在電動壓縮式和吸收式制冷機組之間進行選擇;

2)在有城市區域供熱或者工廠余熱的地區,可以采用蒸汽溴化鋰吸收式冷水機組,這樣有利于提高熱網的利用率、平衡熱網負荷;

3)在有城市天然氣,執行分季氣價、價差較大的地區,可以采用燃氣型吸收式冷水機組;

4)有穩定的天然水源可供利用的地區可以采用水源熱泵機組;

5)西北等氣候干燥的地區應該優先考慮采用蒸發冷卻技術;

6)干旱缺水地區的中、小型建筑可以采用風冷式冷水機組;

7)在執行分時電價、峰谷電差價較大的地區,可以采用低谷電蓄冷,這樣能夠產生比較好的經濟效益;

8)在大多數情況下,可以采用電動壓縮式冷水機組。