目前，由于我國大量建筑新建，能源矛盾呈上升趨勢。這引起了從中央到地方各級政府的高度重視，指出當(dāng)前降低建筑能耗已經(jīng)刻不容緩！建筑節(jié)能，已經(jīng)成為空調(diào)及相關(guān)行業(yè)的共同話題。

     此次，我要談的就是在建筑節(jié)能里面與中央空調(diào)企業(yè)關(guān)系比較密切的冷源器的綜合性能提升的問題。我將主要從節(jié)能和移峰兩個(gè)方面來談。

     空調(diào)節(jié)能，很重要的一部分是與冷源相關(guān)，冷源部分是否高效對于整個(gè)空調(diào)的能耗起著舉足輕重的作用。因此，我將在第一部分著重講如何確保冷源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行。

     此外，談到節(jié)能就不能不提移峰。雖然從概念上看，所謂節(jié)能就是節(jié)省能源的總消耗。但目前由于電網(wǎng)的供應(yīng)能力在高峰和低谷的差別非常大，它一方面導(dǎo)致了電網(wǎng)電力設(shè)備在低谷期的閑置，另一方面，為滿足部分高峰的用電需求國家仍不斷增加新建電站的投資。因此，在某種意義上說，拉平電力的需求量，使電網(wǎng)負(fù)荷差縮小，有效提高現(xiàn)有供電能力和發(fā)電設(shè)備的綜合利用價(jià)值也是節(jié)能的重要舉措。在這方面移峰是一項(xiàng)很好的舉措，雖然它并沒有減少用電量，某種角度上看還可能會增加用電量，但由于它可使電網(wǎng)的供應(yīng)量拉平，提高電力設(shè)備的利用率，少建電站或緩建電站，保證電網(wǎng)的運(yùn)營安全，從這個(gè)意義上講。移峰可被看作是節(jié)能的一部分。

    　一、冷源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行及節(jié)能
   
     冷熱源系統(tǒng)的優(yōu)化運(yùn)行，一方面指制冷機(jī)本身，另一方面指跟制冷媒介輸出相關(guān)的供冷、供熱設(shè)備及輸配系統(tǒng)。根據(jù)目前統(tǒng)計(jì)，在用冷負(fù)荷最高峰的時(shí)候，制冷機(jī)本身消耗所占比重較大，實(shí)際建筑在用冷用熱的絕大部分時(shí)間是處于部分負(fù)荷狀態(tài)下，在這個(gè)時(shí)候，制冷機(jī)的輸出冷(熱)量。消耗的能量會逐步下降，在空調(diào)系統(tǒng)里輸配系統(tǒng)的能耗變化極小，有的甚至沒有發(fā)生變化。因此，在部分負(fù)荷的條件下，輸配系統(tǒng)所占能耗比例越來越大。這導(dǎo)致我們所用的制冷設(shè)備的能效比在多數(shù)情況下是比較高的，可達(dá)到5或6，但在綜合全年的用能情況時(shí)，即把制冷機(jī)的耗能以及水泵、冷卻塔的耗能綜合起來計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，在很多公共建筑里，一個(gè)供冷季下來，整個(gè)冷源(冷機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔)的綜合能效比的情況不容樂觀，只有3或2。從這個(gè)意義上說，中央空調(diào)如果不解決在部分負(fù)荷下的輸配問題，即使采用了高效的制冷機(jī)。也很難實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

     導(dǎo)致輸配系統(tǒng)能耗高的重要原因之一是廣大設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)水泵時(shí)阻力計(jì)算不準(zhǔn)確，他們出干保險(xiǎn)起見，通常會留一定的安全系數(shù)；另外，很多的系統(tǒng)是按最大負(fù)荷設(shè)計(jì)，比如我們設(shè)計(jì)用34臺水泵.而使用時(shí)可能只用1-2臺。那么此系統(tǒng)的工況點(diǎn)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離設(shè)計(jì)時(shí)的工況點(diǎn)，再加上本身水泵選擇就比較大，導(dǎo)致在部分負(fù)荷使用時(shí)效率較低。在有些時(shí)候，有經(jīng)驗(yàn)的管理者會在供冷初期啟動(dòng)一臺泵時(shí).要將閥門關(guān)小.否則會因水量過大造成電機(jī)承擔(dān)不了，燒毀電機(jī)，此舉雖然可以保證系統(tǒng)安全但會消耗更多的能量。

    我們在對北京、上海幾十棟商用建筑做了測試后發(fā)現(xiàn)：在使用1-2臺水泵時(shí)其效率一般在20％-40％之間，而水泵設(shè)計(jì)額定工況效率通常在70％甚至更高，這樣無疑會導(dǎo)致能耗的極大浪費(fèi)。因此，要實(shí)現(xiàn)冷源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行，首先應(yīng)該合理的選擇水泵，使水泵在多數(shù)運(yùn)行的工況下實(shí)施高效運(yùn)轉(zhuǎn)。盡量避免水系統(tǒng)的工況點(diǎn)長時(shí)間處于低效區(qū)。其次，我們還可通過調(diào)節(jié)水量實(shí)現(xiàn)節(jié)能，其中變頻是一種很重要的技術(shù)手段。但變頻技術(shù)只適用于水泵效率較高的時(shí)候，否則將無法收到預(yù)期效果。因此建議在水泵效率低于40％時(shí)，先對水泵進(jìn)行調(diào)整，使之達(dá)到到較高水平時(shí)再采用此技術(shù)。

    由于不同廠家的冷機(jī)和水泵的高效率點(diǎn)不一樣，如何把冷機(jī)的高效率點(diǎn)和水泵包括冷卻水泵、冷凍水泵綜合性能合成在一起，選擇最優(yōu)的控制點(diǎn)，也是很重要的。目前許多做水泵變頻的廠家，只強(qiáng)調(diào)變頻如何節(jié)能，但忽略了調(diào)節(jié)冷卻水/冷凍水水量的過程對冷機(jī)效率是否帶來負(fù)面影響，如果這個(gè)負(fù)面影響大于水泵本身的節(jié)能，那么就無法收到預(yù)期效果，因此應(yīng)該綜合考慮冷機(jī)和水泵以及冷卻系統(tǒng)的情況。目前，已有一些廠家致力于綜合開發(fā)冷站、冷機(jī)輸配的水泵以及冷卻塔綜合效率控制系統(tǒng)。

     此外，怎樣更好的調(diào)節(jié)風(fēng)系統(tǒng)，包括末端調(diào)節(jié)和整個(gè)風(fēng)系統(tǒng)的綜合調(diào)節(jié)也是很重要的一個(gè)方面。有這樣一個(gè)例子，我們在測試風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)量時(shí)得出的數(shù)值與設(shè)計(jì)值偏差很大，查找原因發(fā)現(xiàn)是因?yàn)檫^濾器長期沒有清洗，如果更換新的，依然可達(dá)到設(shè)計(jì)風(fēng)量。那么，如果風(fēng)機(jī)在遇到這么大阻力的情況下風(fēng)量依然能夠滿足樓內(nèi)的需要.是否一開始就應(yīng)該將風(fēng)量減少下來?

     關(guān)于冷機(jī)的使用，我們還需要注意的是：相同的負(fù)荷，在高負(fù)荷段時(shí)用一臺和兩臺冷機(jī)的能耗差別并不大，但在低負(fù)荷時(shí)(比如總負(fù)荷在40％以下)，如果用一臺制冷機(jī)時(shí)效率會急劇下降，但用兩臺小制冷機(jī)則可能仍處于其性能較好的區(qū)域，此時(shí)其綜合性能就有可能好于一臺制冷機(jī)。因此，當(dāng)部分負(fù)荷性能在整個(gè)供冷期間占較大比重時(shí)，整個(gè)冷機(jī)的部分負(fù)荷系統(tǒng)將對整個(gè)系統(tǒng)能耗起到非常重要的評議作用。

     可見，為了實(shí)現(xiàn)冷源系統(tǒng)綜合性能的提高，我們一方面需要考慮優(yōu)化冷機(jī)數(shù)量，使得其在部分負(fù)荷時(shí)獲得很高的性能，另一方面要實(shí)現(xiàn)輸送水泵的高效。

     除此之外，我們還可應(yīng)用其他手段進(jìn)一步優(yōu)化冷源系統(tǒng)的運(yùn)行。比如，在北方供冷的初期和末期甚至在冬季供熱等相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)，有些地方(比如在一些樓宇的內(nèi)區(qū)過熱。即使把熱水關(guān)了，其溫度仍然會很高)還是需要制冷的。此時(shí)如果采用大制冷機(jī)，那么部分負(fù)荷率比較低，整個(gè)運(yùn)行能耗就高?，F(xiàn)在我們可以通過free cooling(自然冷卻系統(tǒng))解決這個(gè)問題。它是采用全封系統(tǒng)進(jìn)行冷卻(在過去我們通常是用加大新風(fēng)量的辦法實(shí)現(xiàn))，經(jīng)過冷卻塔制取冷水，用冷水促進(jìn)空調(diào)末端送風(fēng)或直接供冷。在供冷初期和末期，通過這種手段通?？梢詼p少制冷機(jī)組開機(jī)時(shí)間一個(gè)月左右，是一種非常高效的方式。

    另一方面，熱回收技術(shù)在冷源系統(tǒng)中的應(yīng)用也較多，比如排風(fēng)的熱回收、制冷機(jī)的冷凝熱的回收，以及通過制取生活熱水或者把排風(fēng)用來預(yù)熱新風(fēng)，目前，這已經(jīng)是成熟技術(shù)。

     上面我們談的是已有的節(jié)能技術(shù)，接下來再介紹一下在節(jié)能方面的新概念。

     第一個(gè)概念是正逐步廣泛應(yīng)用的溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的空調(diào)都是將溫濕度與冷凍水一起處理，為了達(dá)到除濕目的，通常將冷凍水的溫度設(shè)置較低，但是如果僅為降溫則不需如此。在溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)的概念中，對顯熱的處理仍可在較高的水溫下(如15℃～16℃時(shí))實(shí)現(xiàn)；而用其他的輔助手段單獨(dú)除濕，如用轉(zhuǎn)門除濕、噴淋鹽溶液除濕等，這一技術(shù)可使系統(tǒng)中制取的冷卻水溫度提高至十幾度，而使能效比有顯著的提高。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，15℃時(shí)冷機(jī)的能效比可達(dá)到10，與通常冷機(jī)的能效比4—6相比，其優(yōu)勢是顯而易見的。另一個(gè)概念是分散式冷源系統(tǒng)。傳統(tǒng)的綜合式冷源系統(tǒng)有優(yōu)勢也有明顯不足，比如在部分負(fù)荷或者長距離輸配的情況下會增加能耗，尤其對大型系統(tǒng)而言更是如此。分散式冷源系統(tǒng)就可很好的解決這一問題。現(xiàn)在，有的廠家推出了利用水環(huán)熱泵系統(tǒng)減少冷凍水的輸配，即冷卻水是一個(gè)環(huán)路，不存在冷凍水，直接蒸發(fā)的是風(fēng)；還有通過采用在每層設(shè)計(jì)一個(gè)空調(diào)箱，然后用冷卻水串起來的辦法，減少冷凍水泵輸送的消耗。如果與地源熱泵、地下水聯(lián)系起來，可以進(jìn)一步減少能耗。

    此外，還有很多廠家開發(fā)了蒸發(fā)式機(jī)組，它充分利用水冷式機(jī)組的優(yōu)勢，又借鑒風(fēng)冷式機(jī)組特點(diǎn)，用直接蒸發(fā)方式處理冷機(jī)形式，取消冷卻塔，降低冷卻塔，風(fēng)機(jī)和冷卻水泵的消耗。

     當(dāng)然，上述概念尚需進(jìn)一步的發(fā)展和完善才能被廣泛的推廣和應(yīng)用，但這些新的嘗試對于冷源系統(tǒng)的節(jié)能提供了很好的思路。

    二、蓄能

     蓄能有主動(dòng)蓄能和被動(dòng)蓄能之分。目前被動(dòng)蓄能應(yīng)用比較廣泛并發(fā)展很快，比如在很多建筑上采用較厚的墻體就是利用墻體的熱慣性較大的特點(diǎn)，把冷量或熱存儲在里面以達(dá)到移峰的目的，再如在建筑材料里添加相變材料或埋管。以增加建筑本身的熱慣性，使其在低負(fù)荷、低電價(jià)時(shí)，利用建筑結(jié)構(gòu)蓄積能量。

    主動(dòng)蓄能指的是水蓄能和冰蓄能以及相變材料的蓄能等，其目標(biāo)是根據(jù)不同情況把高峰用電負(fù)荷轉(zhuǎn)移到深夜低谷用電時(shí)間段，形式有各種各樣。有的是白天制冷機(jī)組不開，有的是白天制冷機(jī)和蓄冷設(shè)備共同承擔(dān)供冷負(fù)荷。

     在此需要強(qiáng)調(diào)一下水蓄能問題。現(xiàn)在應(yīng)用中央空調(diào)的建筑里，消防水池是比較常見的設(shè)施.如果能利用現(xiàn)有的消防水池進(jìn)行水蓄冷.那么不用改進(jìn)制冷機(jī)就可以達(dá)到節(jié)能的目的。由于消防水池體積比較小，蓄冷量有限，但能轉(zhuǎn)移一些總是對整體用電的貢獻(xiàn)。目前水蓄能的形式很多，有迷宮形、還有用空槽轉(zhuǎn)移等等。作為廠家我們應(yīng)該通過精細(xì)的分析與設(shè)計(jì)切實(shí)提高其蓄能效果。

     冰蓄能的形式有閉式、開式、內(nèi)融冰、外融冰等等，在這里我重點(diǎn)提一下外融冰系統(tǒng)。我們在做低溫水的時(shí)候用到外融冰系統(tǒng)，由于它是開式的系統(tǒng)，直接接觸空氣的時(shí)候，容易出現(xiàn)一些問題，我們在前面研究的基礎(chǔ)上，做一個(gè)閉式的外融冰系統(tǒng)，而傳統(tǒng)的外融冰要做成閉式的，需要增加一個(gè)板式換熱器。這樣會提高冷水的溫度，難以實(shí)現(xiàn)低溫送風(fēng)。因此我們增加一個(gè)可承受一定壓力的閉式罐子，罐體里面有冰和水，將發(fā)動(dòng)機(jī)流程與水的流程分開。既可實(shí)現(xiàn)外融冰取冷的過程，又可解決開式系統(tǒng)的問題，它可比較穩(wěn)定的解決1度左右的冷水，在低溫送風(fēng)用的冷凍水。減少水泵的消耗，解決系統(tǒng)性能的可靠性和穩(wěn)定性等方面有很大的好處。 

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