2007-04-26 14:04 【大 中 小】【打印】【我要糾錯】
隨著(zhù)社會(huì )文明的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步和人們生活水平的提高,空調產(chǎn)品已成為各種建筑物不可或缺的系統和設備,尤其對一個(gè)現代建筑物來(lái)說(shuō),空調設備性能的優(yōu)劣是直接影響建筑物使用經(jīng)濟效益的重要因素。
空調系統不僅占有較大的投資份額,同時(shí)也是建筑耗能大戶(hù)。有關(guān)統計資料表明,其能耗約占建筑能耗的50%-60%,約占總能耗的15%-25%.空調能耗由三部分組成:冷熱源設備能耗、末端設備能耗和輔助設備能耗。其中冷熱源設備能耗約占空調能耗的50%-60%.可見(jiàn),空調冷、熱源系統的設計和冷、熱源設備的選型直接關(guān)系到社會(huì )能源合理利用和人們生活環(huán)境質(zhì)量改善的大問(wèn)題。
自然界給予人類(lèi)的能源形式豐富多彩,為我們進(jìn)行空調系統冷、熱源的選擇提供了可能。那么在具體的工程設計中,我們該如何去選擇,選擇時(shí)又該注意些什么呢?
冷、熱源系統設計選型的原則空調冷、熱源系統的設計需遵循一個(gè)統一、兩個(gè)選擇和三個(gè)原則。所謂一個(gè)統一,是指能源的終端用戶(hù)利益與社會(huì )和國家利益之間的協(xié)調統一;所謂兩個(gè)選擇是指能源形式的選擇和能源利用方式(即設備類(lèi)型)的選擇;所謂三個(gè)原則,是指合理利用能源資源的原則、減少對環(huán)境影響的原則和技術(shù)經(jīng)濟合理可行的原則。
進(jìn)行方案設計,首先應考慮空調工程的使用性質(zhì)和具體使用要求,然后因地制宜,全面分析,按初投資、年運行費、能源供應、環(huán)境影響等因素,進(jìn)行綜合評價(jià),選擇能源結構合理、能源利用率高、對環(huán)境影響最小的設計方案。
方案比較是一項影響因素多、專(zhuān)業(yè)技術(shù)強且復雜的工作。方案設計中必須綜合考慮和運用諸多方面的技術(shù)知識,主要包括:國家的能源資源狀況,國家的能源政策、法規和能源建設方針;相關(guān)設計標準、規范;提高能源利用率、節約能源的技術(shù)措施;各種冷、熱源形式,各種能源轉換設備的種類(lèi)、工作原理、性能特點(diǎn)及其適用場(chǎng)合;冷、熱源設計方案比較中采用的評價(jià)準則和指標;能源利用及冷熱源設備的運行與環(huán)境的關(guān)系、保護環(huán)境的設計措施;冷、熱源系統設計和冷、熱源設備開(kāi)發(fā)的新思路、新成果等。
因此,冷、熱源系統的設計是一個(gè)多目標決策的過(guò)程。
各種冷、熱源系統的能效特性目前冷、熱源設備的種類(lèi)繁多,消耗的能源種類(lèi)不同,工作原理各不相同,能效特性也各不相同。為了衡量各種設備的節能性,通常采用一次能源效率(在提供等量需求的條件下各不同設備消耗的能源折算成同一種一次能源的消耗比叫做一次能源效率,用符號OEER來(lái)表示)來(lái)進(jìn)行比較。
冷、熱源系統的部分負荷性能
建筑物的空調負荷是變化的,冷、熱源所要提供的冷、熱量在大多數情況下都小于設計最大負荷,冷(熱)水機組在部分負荷下工作的效率都小于機組額定負荷運行時(shí)的效率。所以,在選擇冷、熱源設備時(shí),應該重視機組的部分負荷性能。行業(yè)內,用符號IPLV來(lái)表示部分負荷性能系數。對空調用冷(熱)水機組,美國暖通制冷學(xué)會(huì )的有關(guān)標準中給出了IPLV的計算公式:
IPLV=0.17 A+0.39B+0.33C+0.11D(kW/kW)
式中A、B、C、D分別為100%、75%、50%、25%負荷時(shí)機組的性能系數COP(或EER)。在進(jìn)行方案設計時(shí),可以參照該公式進(jìn)行計算比較,但需要注意的是,該公式中的系數0.17、 0.39、0.33、0.11是根據美國亞特蘭大一座辦公樓的冷、熱源設備全年運行小時(shí)分布數據統計而得,實(shí)際上對于不同地區、不同建筑物、不同使用條件,系數的數值是不同的。
據有關(guān)資料介紹,IPLV值每提高0.1,在設備的經(jīng)濟壽命期內節約的能耗費用就可達到其初投資的30%~45%.
冷、熱源系統的壽命周期
設備的壽命周期是指所用的設備在不更換主要零、部、組件的情況下,能保證正常運行并確保使用性能及效果所能維持的使用時(shí)間。設備的壽命周期體現了產(chǎn)品的使用價(jià)值。產(chǎn)品的壽命周期包含物理壽命、折舊壽命、經(jīng)濟壽命等。
冷、熱源系統的投資費用
系統的投資費用,不僅取決于產(chǎn)品的報價(jià),還與具體項目的能源憎容費、配套設施費、水電氣入網(wǎng)費、機房建設費、職業(yè)安全與衛生設施費、環(huán)境保護設施投資等有關(guān),對于貸款建設項目,好要考慮貸款利息和還貸期限等動(dòng)態(tài)因素,應具體分析計算。
僅就單位冷量設備比價(jià)而言,幾種冷(熱)源設備的排序(從大到。┐笾氯缦拢
風(fēng)冷式冷(熱)機組>直燃型溴化鋰吸收式機組>水冷螺桿機組>蒸汽型溴化鋰吸收式機組>離心式機組
據有關(guān)資料介紹,幾種常用冷、熱源組合系統的投資排序(從大到。┐笾氯缦拢
燃氣綜合能源系統>電制冷機加電鍋爐系統>空氣源熱泵系統加燃油(氣)鍋爐系統>電制冷機加燃油(氣)鍋爐系統>直燃機系統。
冷、熱源系統的運行費用
冷、熱源系統運行費用主要取決于系統的能源消耗和所用能源的價(jià)格及設備折舊。能源價(jià)格有地區的差別及市場(chǎng)的波動(dòng),就當前京、滬地區而言,幾種冷、熱源系統的運行費排序(從大到。┐笾氯缦拢褐比紮C系統>電制冷機加電鍋爐系統>空氣源熱泵系統加燃油(氣)鍋爐系統>電制冷機加燃油(氣)鍋爐系統>燃氣綜合能源系統
冷、熱源系統的環(huán)境行為
能源生產(chǎn)和能源利用所引起的環(huán)境影響主要是化石燃料的燃燒而引起的溫室效應、酸雨和臭氧層破壞。當前在我國,冷、熱源系統消耗的一次能源基本是化石燃料和電力,而我國的總發(fā)電量中,燃煤發(fā)電占70%以上。所以,在我國,如何減少冷、熱源系統對環(huán)境的影響是個(gè)十分重要的課題。冷、熱源系統的環(huán)境行為已成為評價(jià)設計方案的重要指標。
溫室效應,主要是指在消耗化石燃料過(guò)程中,向大氣排放的CO2等溫室氣體使地球變暖的作用。
酸雨,是在消耗化石燃料過(guò)程中(特別是煤炭在直接燃燒利用過(guò)程中),向大氣排放SO2、氮氧化物等致酸性物質(zhì)與雨水形成的酸性雨。其影響,多雨地區比干燥地區嚴重。
冷、熱源系統是耗能大戶(hù),因此限制其在使用過(guò)程中有害物質(zhì)排放量是空調冷、熱源系統設計的一個(gè)艱巨任務(wù)。
關(guān)于臭氧層的破壞,現已證明氟里昂制冷劑中所含的氯原子對大氣平流層中的臭氧層具有很大的損耗破壞力。所以在選擇制冷機組時(shí),首先應選擇使用不含或含氯原子少的制冷劑的機組。對空調冷、熱源來(lái)說(shuō),我國于1999年正式實(shí)施的《中國逐步淘汰消耗臭氧層物質(zhì)國家方案》中制定的淘汰目標是:2003年停止CFC11/CFC12新灌裝,2010年停止維修補充的再灌裝,但尚未對HCFCS(如R22)的淘汰做出承諾。作為發(fā)展中國家,我國應該充分利用國際社會(huì )給予發(fā)展中國家30~40年的“寬限期”,充分發(fā)揮HCFCS(如R22)物質(zhì)在淘汰CFCS物質(zhì)過(guò)程中作為過(guò)渡性替代的作用。
據有關(guān)資料介紹,幾種常用冷、熱源組合系統環(huán)境行為的排序(影響從大到。┐笾氯缦拢
電制冷機加電鍋爐系統>電制冷機加燃油(氣)鍋爐系統>空氣源熱泵系統加燃油(氣)鍋爐系統>直燃機系統>燃氣綜合能源系統。
提高冷、熱源系統能源轉換率、減少耗能對環(huán)境負面影響的原則性措施
1、對以燃氣為一次能源的場(chǎng)合,并兼顧經(jīng)濟性的條件下,宜優(yōu)先考慮采用燃氣熱、電、冷聯(lián)供形式和回收燃氣余熱的燃氣熱泵形式,盡可能避免燃氣的直接熱利用。
2、對以電為一次能源的場(chǎng)合、盡可能選取各種形式的電動(dòng)熱泵。除非特殊需要,直接電熱供熱的系統,必須采用蓄熱式電熱供熱系統。
3、盡可能減少系統中各個(gè)能量轉換環(huán)節的損失。如盡可能回收系統排放的余熱;盡可能選用部分負荷效率高的冷源設備;直接利用地下水降溫或利用地下風(fēng)道新風(fēng)夏季降溫和冬季加熱;利用室外低濕球溫度來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)冷卻;載冷、載熱介質(zhì)輸送系統的變量調節、水力平衡等。
冷、熱源系統設計選型中存在的一些誤區和不足我國地域廣大,各地氣候、地理條件、能源資源條件、經(jīng)濟發(fā)展水平差別很大,即使同一地區的終端用戶(hù),各方面的條件也是不一樣的,所以對單個(gè)建筑物或一個(gè)區域來(lái)說(shuō),總有一個(gè)最適用的冷、熱源系統方案,或者說(shuō)每一個(gè)設計方案都有其一定的適用范圍,在其適用范圍之外,就可能變成不合理了。在具體工作中存在以下幾種偏向或不足之處:
1、不顧或不作具體分析,盲目追求最新技術(shù)、最新產(chǎn)品,并以此作為:“時(shí)尚”,當作先進(jìn)進(jìn)行炒作;
2、不顧或忽略系統使用期內的綜合效果,片面追求投資最低的方案。投資低可能帶來(lái)能源浪費,運行費用高、環(huán)境行為惡劣的后果。因此,投資最低不一定是最佳方案;
3、過(guò)分著(zhù)眼于系統完美無(wú)缺,把系統搞得十分復雜。其實(shí),復雜的方案可能投資高,可靠性、可控性、可操作性差,管理維護難度大,復雜不一定是高水平;
4、對設備的取舍,未把握不同種類(lèi)冷、熱源設備所具備的適應社會(huì )發(fā)展需要的特定個(gè)性,簡(jiǎn)單地以其問(wèn)世及應用歷史的長(cháng)短而論其先進(jìn)與否,或只以其某方面的優(yōu)缺點(diǎn)而論其先進(jìn)或落后;
5、在當前的建筑設備設計中,大部分情況下,各專(zhuān)業(yè)設計人員各自為戰,很少考慮建筑設備總體系統和各專(zhuān)業(yè)設備內部的優(yōu)化組合,也缺乏這方面的人力;
6、進(jìn)行經(jīng)濟比較時(shí),不經(jīng)調查研究,不做詳實(shí)的計算,盲目引用產(chǎn)品樣本或沒(méi)有權威性的數據,發(fā)生謬誤。
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