時間:2023-03-06 16:02:04
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當外界氣溫大于26℃時,制冷主機的負載需求越大,空調的耗能就越高。制冷主機耗能在中央空調系統之中占有相當大的比重,除了制冷主機在滿載運轉時要有高效率性能外,還要確保主機可以在50%~70%負載率的條件下進行長時間、高效率的運轉,才能取得最佳的節能效果。因此,制冷主機的節能方式如下:
1)首先根據建筑物的用途、考慮全年的空調負荷變化和制冷機部分負荷的調節特性,并綜合考慮初投資和運行費、維護保養、環保、安全等因素,合理的選擇制冷機的機型、單機容量、臺數和全年的運行方式,提高制冷系統在部分負荷時的運行效率,降低運行費用。選用的制冷機的容量在考慮冷量損失的情況下,要與冷量負荷相適應。在冷量負荷經常變化的情況下,要選用多臺制冷機,以便在運行中進行合理調配。
2)用戶需要的冷負荷是變化的,在制冷裝置的實際運行中,部分負荷運行所占的比較較大,所以要根據用戶的需要和外界的環境變化調節制冷機的制冷量。從經濟性、調節范圍和操作等多個角度來說,一般采用進口導葉調節和改變轉速的方法對制冷量進行調節。
3)對冷卻水和冷凍水的水質進行管理,避免熱交換器結垢影響熱傳遞效率。制冷空調裝置常用的是敞開式冷卻水循環系統,吸熱的冷卻水在冷卻塔與空氣充分接觸,逐漸蒸發,二氧化碳大量散失,溶解氧含量升高,水中Ca2+、Mg2+、溶解性固體、懸浮物逐漸增加,使冷卻循環水的水質惡化,給系統帶來結垢、腐蝕、污泥和菌藻等問題。從而造成系統熱阻增大,熱交換率降低,設備腐蝕及壽命縮短,能耗加大。故應重視冷卻水循環過程中的水處理。所以,需要定期對水質進行加藥,投加阻垢劑防止結垢,投加緩蝕劑防止腐蝕,投加殺生劑消滅微生物等等。同時進行排污處理并定期取水樣進行化驗。冷凍水的水溫低,循環流動系統通常為封閉的,不與空氣接觸,因此冷凍水的水質管理和必要的水處理相對冷卻水系統來說要簡單得多。其工作目標主要是防止水對金屬的腐蝕,可以通過添加合適的緩蝕劑予以解決。
4)定期清洗熱交換器。對水質進行處理可以減少結垢、腐蝕的發生,但不能完全杜絕。在運行一段時間后還需要對熱交換器定期進行物理清洗和化學清洗,防止或減少結垢、腐蝕,提高換熱效率。
二、空氣調節系統節能
(一)能量循環利用
新風量少了,室內的衛生條件則變差;新風量大了,又會加大空調負荷,造成能耗過大。所以在關系人體健康的同時,還要考慮到能耗費用。冬、夏季室外的環境溫濕度與室內的溫濕度標準相差較大,應采用最小新風量,減少新風處理量,降低能耗。在過渡季節,當外界空氣的溫濕度達到一定的條件時,可以采用全新風的送風方式,在滿足室內的溫濕度要求的同時,又能減少需要處理的空氣量,降低空調系統耗能??梢圆捎肅O2濃度控制器,在保證衛生、保持正壓等基本要求下,控制新風量,從大自然中獲得冷、熱能,對能量進行充分利用,節約空調負荷,節省空調的運行費用。
(二)合理的參數設定
室內空氣環境主要涉及的參數有溫度、相對濕度等,要使空調系統能節能運行,就要對這些參數進行合理設定??照{房間內空氣溫度設定值與空調負荷和能耗有著密切關系。供冷時室溫設定得越高或者供熱時室溫設定得越低,可以減小室內、外的溫差,降低空調負荷,空調系統越節能。所以,在實際運行中,我們可以根據季節的不同,在設定參數時夏季取高值、冬季取低值,達到節能目的。在設定合理室溫的同時,還須設定合理的室內濕度。除了一些工業生產廠房、實驗室等需要較嚴格的工藝要求的建筑外,一般的商場、辦公樓等建筑,都是以舒適性空調為主的。為了不浪費能量,室內相對濕度的設定,在夏季可適當降低,冬季可適當提高。所以,在滿足室內環境要求的前提下,可適當降低室內的溫濕度標準。
三、冷卻水塔節能
冷卻水塔工作原理是:空氣經過風機抽動后,自進風網處進入冷卻塔內。濕熱的冷卻水自布水盤經過填料流入塔內。當水滴和空氣接觸時:一方面由于空氣與水的直接傳熱,另一方面由于水蒸汽表面和空氣之間存在壓力差,在壓力的作用下產生蒸發現象,將水中的熱量帶走即蒸發傳熱,從而達到降溫之目的。
1)冷卻塔的位置應設置在通風良好的地方,例如室外綠化地帶、室外地面上或在高層建筑主樓的屋頂上,同時遠離高溫或者有害氣體,避免建筑物高溫高濕排氣或者不潔凈的氣體對冷卻塔進行影響。
2)采用冷卻塔變頻技術。冷卻塔變頻技術主要是利用冷卻水塔進出水溫差對比,通過變頻器改變冷卻塔風機供電頻率,不斷改變冷卻塔風機的轉速,來達到調節風量以及減少風機能耗的效果。
3)對于一塔多風機的冷卻塔,在保證冷卻水溫滿足制冷機組正常運行的情況下,可以根據冷卻水的回水溫度,調整投入運轉的風機數量,達到節能目的。而在多臺制冷主機并聯供冷的系統中,與其匹配的冷卻塔也可采用并聯形式。在過渡季節或外界溫度較低,部分制冷主機運行時,利用并聯的冷卻塔,可以不開風機采用自然冷卻的方法降低能耗。
四、總結
1.1冰蓄冷技術的發展應用
發展冰蓄冷技術的重要性和必要性:現代空調設備已成為人們生產與生活的迫切需要。空調用電量已占建筑物總耗電量的60%—70%。當前由于能源緊缺,電力緊張,空調事業的發展受到極大的影響。眾所周知,冰蓄冷空調就利用非峰值電能,使制冷機在最佳節能狀態下運行,將空調系統所需要的顯熱與潛熱的形式部分或全部釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷時,即用融冰釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷的需要,用來儲存冰的容器成為蓄冷設備,冰蓄冷空調技術可以對用電起到移峰填谷的作用,在且可增強系統的穩定性,并能大大提高經濟效率。
1.2低溫空氣源熱泵在城市供熱和制冷上的應用
空氣源熱泵技術是基于逆卡若循環原理建立起來的一種節能、環保制熱技術。空氣源熱泵系統通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫熱源,經系統高效集熱整合后成為高溫熱源,用來取(供)暖或供應熱水,整個系統集熱效率甚高。空氣源熱泵使用范圍廣,產品適用溫度范圍在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受陰、雨、雪等惡劣天氣和冬季夜晚的影響,都可以正常使用;熱效率高:產品熱效率全年平均在300%以上;熱泵產品無任何燃燒排放物,制冷劑選用了環保制冷劑R417A,對臭氧層零污染,是較好的環保型產品。因此,低溫空氣源熱泵特別在北方夏熱凍冷的城市供熱和制冷有著廣泛的應用。
1.3中央空調冷凝熱回收利用
如今,星級賓館、酒店,都設有中央空調系統和24小時熱水供應,多數情況下冷、熱源分別設置,用冷水機組提供冷源,蒸汽或熱水鍋爐提供熱源。眾所周知,冷水機組在運行時要通過冷卻水系統排出大量的冷凝熱,在制冷工況下運行,冷凝熱可達制冷量的1.15—1.3倍。利用高溫水源熱泵回收這部分冷凝熱輸出的65度的熱水作為生活熱水,會是一條變廢為寶的節能途徑。
2技術發展的負面效應及控制
當代的技術革命,正在形成新型的生產力、形成新型生產方式、形成新型的市場交換方式、形成新的產業結構和就業結構、形成新的財產占有方式和分層結構、形成新型的權力和組織管理結構,技術正面效應和負面效應是客觀必然的。人類有了其他一切生物所不曾具有的思維、精神和語言,人類運用自己的聰明和才智創造了豐富的物質文明,人類也必須對技術的負面效應做出回應。
徹底消除科技的負面作用是不可能的,我們唯一能做的是在科學技術活動盡量規避和抑制其負作用。臭氧層的破壞和全球氣候變化,是當前全球所面臨的主要環境問題。
3結語
人類利用技術手段對自然的利用和改造,必然改變自然界原有的平衡,問題是人類應該正確認識其活動對自然的正反兩方面的影響,提供適應自然規律的、有科學預見的、可調控的人類行為,使其所產生的后果,有利于人與自然關系的協調,使自然界更好地造福人類。相信技術的力量,相信人類依靠科技能夠戰勝各種困難,擺脫困境。人類謀求發展的能力是無窮的。然而,科技的力量的發揮和發展是要在一定的生產方式中進行的,它要受到經濟制度、社會制度的影響和約束。所以,當代科技發展必須遵循馬克思所說的統一的“人的科學”的宗旨,才能真正克服技術發展的負面效應,也只有這樣才能充分發揮科技發展的正面效應。制冷技術的發展和臭氧層保護就是近代史上技術進步和全球合作的一個十分典型的范例,其技術進步和控制技術進步后果的合作機制也將成為人類的財富,并將為解決其它重大問題提供寶貴的借鑒經驗。
關鍵詞:制冷;供暖;環保;節能
0前言
我們知道,所有生物過程都受到溫度的影響,低溫抑制食品中酵、霉菌的繁殖,人體對溫度也非常敏感。在現代社會,制冷空調技術已經幾乎滲透到各個生產技術、科學研究領域,并在改善人類的生活質量方面發揮巨大作用。生活中,制冷廣泛用于食品冷加工、冷貯藏、冷藏運輸,舒適性空氣調節,體育運動中制造人工冰場等;工業生產中,為生產環境提供必要恒溫恒濕環境,對材料進行低溫處理,利用低溫進行零件間的過盈配合等;農牧業中,對農作物種子進行低溫處理等;建筑工程中,利用制冷實現凍土開采土方;現代醫學也離不開制冷,深低溫冷凍骨髓和外周血干細胞、手術中的低溫麻醉等;制冷技術還在尖端科學領域如微電技術、新型材料、宇宙開發、生物技術的研究和開發中起著舉足輕重的作用。可以說,現代技術進步是伴隨著制冷空調技術發展起來的。
技術是人類歷史過程中發展著的勞動技能、技巧、經驗和知識,它包括人類技術活動中的硬件和軟件,是人類改造自然和創造人工自然的方法、手段的活動的總和。其中,制冷空調技術的發展對人類的影響尤為重要。
1制冷空調新技術的發展
1.1冰蓄冷技術的發展應用
發展冰蓄冷技術的重要性和必要性:現代空調設備已成為人們生產與生活的迫切需要。空調用電量已占建筑物總耗電量的60%—70%。當前由于能源緊缺,電力緊張,空調事業的發展受到極大的影響。眾所周知,冰蓄冷空調就利用非峰值電能,使制冷機在最佳節能狀態下運行,將空調系統所需要的顯熱與潛熱的形式部分或全部釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷時,即用融冰釋放的冷量來滿足空調系統冷負荷的需要,用來儲存冰的容器成為蓄冷設備,冰蓄冷空調技術可以對用電起到移峰填谷的作用,在且可增強系統的穩定性,并能大大提高經濟效率。
1.2低溫空氣源熱泵在城市供熱和制冷上的應用
空氣源熱泵技術是基于逆卡若循環原理建立起來的一種節能、環保制熱技術。空氣源熱泵系統通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫熱源,經系統高效集熱整合后成為高溫熱源,用來取(供)暖或供應熱水,整個系統集熱效率甚高。空氣源熱泵使用范圍廣,產品適用溫度范圍在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受陰、雨、雪等惡劣天氣和冬季夜晚的影響,都可以正常使用;熱效率高:產品熱效率全年平均在300%以上;熱泵產品無任何燃燒排放物,制冷劑選用了環保制冷劑R417A,對臭氧層零污染,是較好的環保型產品。因此,低溫空氣源熱泵特別在北方夏熱凍冷的城市供熱和制冷有著廣泛的應用。1.3中央空調冷凝熱回收利用
如今,星級賓館、酒店,都設有中央空調系統和24小時熱水供應,多數情況下冷、熱源分別設置,用冷水機組提供冷源,蒸汽或熱水鍋爐提供熱源。眾所周知,冷水機組在運行時要通過冷卻水系統排出大量的冷凝熱,在制冷工況下運行,冷凝熱可達制冷量的1.15—1.3倍。利用高溫水源熱泵回收這部分冷凝熱輸出的65度的熱水作為生活熱水,會是一條變廢為寶的節能途徑。
2技術發展的負面效應及控制
當代的技術革命,正在形成新型的生產力、形成新型生產方式、形成新型的市場交換方式、形成新的產業結構和就業結構、形成新的財產占有方式和分層結構、形成新型的權力和組織管理結構,技術正面效應和負面效應是客觀必然的。人類有了其他一切生物所不曾具有的思維、精神和語言,人類運用自己的聰明和才智創造了豐富的物質文明,人類也必須對技術的負面效應做出回應。
徹底消除科技的負面作用是不可能的,我們唯一能做的是在科學技術活動盡量規避和抑制其負作用。臭氧層的破壞和全球氣候變化,是當前全球所面臨的主要環境問題。
關鍵詞:變容量技術數碼渦旋多聯機節能
0前言
2004年9月16日,期待已久的空調能耗新標準終于公布,并于2005年3月1日實施。未來的空調產品能否達標,新標準為其劃出一條底線——最佳能耗比2.6,即能耗比低于2.6的空調產品將不再允許在市面銷售。空調系統的節能已經刻不容緩,而變容量技術一直以來都是空調節能的熱點。本文將介紹一種新的變容量技術—數碼渦旋技術及其應用。
自2002年數碼渦旋壓縮機開始供應中國市場以來,數碼渦旋技術目前已經在家用中央空調系統、商用多聯機系統、風管機系統、冷水機組、機房空調系統及北方地區熱泵系統中得到廣泛應用,其技術優點相當明顯。
1數碼渦旋壓縮機變容量控制原理
艾默生環境優化技術事業部研發生產的數碼渦旋壓縮機利用“軸向柔性”技術,“軸向柔性”允許渦旋盤在軸向可以移動非常小的距離,確保渦旋盤始終以最佳的力進行工作。使得兩個渦旋盤在任何運行環境下緊密結合在一起,保證渦旋壓縮機有很高的能效比。數碼渦旋的控制循環周期包括一段“負載期”和一段“卸載期”。負載期間,渦旋盤如圖1(a)所示,壓縮機像常規渦旋壓縮機一樣工作,傳遞全部容量,壓縮機輸出為100%。卸載期間,由于壓縮機的柔性設計,使兩個渦旋盤在軸向有一個微量分離(如圖1(b)所示),因此不再有制冷劑通過壓縮機,壓縮機輸出為0。這樣,由負載期和卸載期的時間平均便確定了壓縮機的總輸出平均容量。
數碼渦旋壓縮機一個工作“周期時間”包括“負載狀態”時間和“卸載狀態”時間,這兩個時間的不同組合決定壓縮機的容量調節。通過改變這兩個時間,就可調節壓縮機的輸出容量(10%~100%)。
所謂“周期時間”包括“負載狀態”時間和“卸載狀態”時間。這兩個時間階段的組合決定壓縮機的容量調節。例如:在20s周期時間內,若負載狀態時間為10s,卸載狀態時間為10s,壓縮機調節量為(10s×100%+10s×0%)/20=50%。若在相同的周期時間內負載狀態時間為15s而卸載狀態時間為5s,則壓縮機調實量為75%,容量為負載狀態和卸載狀態時間平均的總和。通過改變負載狀態時間和卸載狀態時間,壓縮機就可以實現任意大小的容量(10%~100%)。周期時間的概念如圖2所示。
圖2周期時間的概念
2數碼渦旋技術的優點
2.1容量范圍廣、溫控精確、調溫快
數碼渦旋壓縮機的運行范圍可以從10%到100%,并且在這一范圍內的輸出是連續的和無級的,與變頻技術的分級輸出容量相比是一大改進。提供無級的容量輸出的同時保證了房問溫度的控制精度可以大大提高(±0.5℃)。由于數碼渦旋系統可通過改變負載和卸載周期時間迅速將容量從100%降到10%(反之亦然0,所以它能比別的系統快得多地對系統需求地變化作出反應。
2.2優良的季節能效比
數碼渦旋壓縮機的性能經過JIS和ARI的標準的評價,證明具有非常出色的SEER。大范圍的容量調節可以提高壓縮機的季節能效比。
2.3良好的回油控制
數碼渦旋是唯一不需要油分離器或回油循環的系統。有兩個因素使回油容易。第一,油只在負載周期內離開壓縮機。所以,在低容量情況下,離開壓縮機的油極少。第二,由于壓縮機在負載周期內滿負荷運行,負載周期內的氣體速度足以使油回至壓縮機。試驗顯示壓縮機在最差的條件下,即100m配管長度,30m垂直落差且室內機、室外機位置可互換(有正常的回油彎),負荷最低時都可以使油回到壓縮機。
2.4卓越的除濕性能
除濕性的好壞也是保證用戶舒適性的一個關鍵,尤其是在低負荷運行時。數碼渦旋壓縮機提供了非常好的除濕性,因為它與變頻系統相比具有較低的吸氣壓力。在任一百分比容量調節,負載狀態時壓縮機全負荷運行,全負荷運行將導致較低的平均吸氣壓力,得到較低的顯熱比。
2.5電磁干擾非常小,無電磁污染問題
數碼渦旋系統產生非常小的電磁干擾,因為渦旋盤的負載和卸載只是一個簡單的機械操作。這一獨特的性能不僅使數碼渦旋系統不需要昂貴的電磁抑制電子裝置,也增加其可靠性和簡易性。
2.6無需制冷劑旁通
大多數現行技術選用熱氣旁通和液體旁通裝置。因壓縮機不能達到極低的容量。所以需要這些旁通管保護裝置。數碼渦旋系統能使容量低至10%,所以無需這些旁通管,因而節省了開支并使系統簡化。
3數碼渦旋技術在多聯機中的應用及節能措施
據一項在上海及周邊地區的調查分析,多聯機、風管機、冷熱水機組、單元式機組分別占到此類市場的70%、13%、12%、5%。2004年上海市場多聯機市場容量在10億元左右。可以很明顯地看出,多聯機已經明顯占據主導地位。
目前,國際上單冷媒多聯系統主要有變頻多聯系統和變容多聯系統。變頻多聯系統起步較早,而變容多聯系統是最新發展起來的高新技術,能夠很好地解決容量調節等問題,成為了單冷媒多聯系統的發展方向。
在室內機和室外機的外形方面,數碼變容多聯機和變頻多聯機沒有太大的不同,但在容量調節方面,兩者有本質的區別。變頻多聯機通過改變壓縮機的頻率來調節,而數碼變容多聯機則通過數碼變容壓縮機容量的改變來調節。數碼變容多聯機能夠滿足人們對空調任意調節、精確控制的要求,具有節能、舒適、噪聲低、使用靈活等一系列優點。
數碼多聯中央空調集一拖多技術、智能控制技術、多重健康技術等多種高新技術于一身。在節能技術方面主要采用的數碼變容渦旋壓縮機技術、雙壓縮機技術、制冷劑直接輸送技術、制冷劑的智能分配技術、風機調速技術等。
3.1數碼渦旋壓縮機技術
數碼渦旋壓縮機實現容量調節的內部結構及過程前面已經作了詳細的介紹,這里不再說明。數碼渦旋壓縮機可以在10%和100%的范圍內,輸出任意大小的容量(無級輸出)。
3.2雙壓縮機技術
對容量稍大的機組采用兩個壓縮機(一個數碼變容渦旋壓縮機,一個定容渦旋壓縮機)。采用兩臺壓縮機并聯,有以下優點:(1)有效的容量控制,小于數碼渦旋壓縮機的容量時,只需啟動數碼渦旋壓縮機,大于數碼渦旋壓縮機的容量時,啟動定容渦旋壓縮機和數碼渦旋壓縮機;(2)提高可靠性,較單臺大壓縮機停開次數減少;(3)啟動負荷降低,單臺壓縮機的啟動時間可以分別用時間延遲方法分開;(4)備用性,如果一臺壓縮機損壞,還有部分容量;(5)置換費用減少,如果一臺壓縮機損壞,可花較少的費用去更換壓縮機。
直接輸送制冷劑技術
系統直接以制冷劑作為傳熱介質。傳送的熱量幾乎是水的10倍、空氣的20倍,而且不需龐大的風管和水管系統,減少了輸送耗能及冷媒輸送中能量損失。表1是幾種傳熱介質性能比較表。
種類利用熱輸送冷量kJ/kg輸送100kW冷量時耗能
水顯熱20.1(t=5℃)4.05
空氣顯熱10.1(t=10℃)6.38
制冷劑潛熱2062.16
表1是幾種傳熱介質性能比較表
由表1可知,同樣輸送100kW的冷量。以制冷劑作為輸送介質,所需的輸送系統耗能僅為室內風機所耗的2.16kW分別是以水和空氣作為傳熱介質所需能耗的52.7%和33%由于采用制冷劑直接蒸發制冷,沒有傳統中央空調系統先把冷量傳遞結水,
再由冷水傳給室內空氣這一中間過程,減少了一個能量傳遞環節,從熱量傳遞的網絡圖上看就是減少了一項傳熱熱阻,當然也就減少了能量的損耗。
3.4制冷劑的智能分配技術
數碼變容量壓縮機加電子膨脹閥組成的制冷系統,可實現大范圍內流量的調節,以適應整體負荷的變化。通過電子膨脹閥的制冷劑流量由以下兩個因素決定:(1)蒸發器進口和出口的溫差;(2)室內溫度和空調設定溫度的溫差。室內電子膨脹閥是一個反饋元件。在使用電子膨脹閥進行流量調節時,一般有以下兩種方法:一是控制蒸發器出口的真實過熱度,用一只壓力傳感器和一只溫度傳感器置于出口處,分別檢測蒸發器出口處的壓力p2和溫度t2,p2為蒸發壓力pe,換算pe對應的制冷劑飽和溫度即蒸發溫度te,再計算溫差t=t2-te,將其作為控制參數,見圖4(a);另一種情況是用兩只溫度傳感器分別檢測制冷劑在蒸發器進口和出口的溫度t1和t2,計算溫差t=t1-t2,并以其為控制參數,見圖4(b)。t的數值決定了電子膨脹閥的開度,即控制過熱度,通過電子膨脹閥的調節使蒸發器始終保持最佳狀態。
圖4電子膨脹閥控制過熱
電子膨脹閥按理想方式分配各個房間的制冷劑流速,由模糊控制將舒適度調整至最佳,通過圖5空調系統得到蒸發器進口和出口溫差,再加上室溫和設定溫度的溫差,計算出過熱量和室溫狀態,然后啟動閥門來控制制冷劑流量。通過對電子膨脹閥開度的控制可以實現制冷劑在各室內機蒸發器的智能分配。
圖5電子膨脹閥對制冷劑流量的控制
3.5風機調速技術
數碼多聯機組可以實現能量10%~100%范圍內的無級變換,隨著室內負荷的降低,室外冷凝器的能力變得很大,為實現節能和系統的合理匹配,室外換熱器的風機采用調速技術。
4節能效果分析
4.1能效比
數碼多聯機組由于采用了數碼渦旋壓縮機等新技術措施,系統具有很高的部分負荷能效比.三星某數碼多聯機組能效比的測試結果見圖6,從圖不同機組的能效比比較可以看出,在整個運行過程中三星DVM空調系統的能效比都要高于傳統的整體空調系統。
4.2運行費用
數碼多聯機組具有高能效比和高季節能效比,系統運行時可以大幅度節約能源和運行能源費用。從表2可以看出,與冷水機組相比,數碼多聯機組可以節約費用21%,與整體系統相比,數碼多聯機組可以節約費用48%。表2的比較進一步說明了數碼多聯機組具有優良的節能潛力。
項目三星DVM系統冷水機組整體系統
能耗,kW44.2×0.8數碼渦旋壓縮機43×1.052.5×1.0
月能耗,kWh129061569519162
年能耗(一年運行6個月),kWh7743694170114972
一年費用,US¥557567808277
三年費用,US¥107262034024833
五年費用,US¥278773390041389
費用比較100%121%148%
表2運行費用比較
*熱負荷:104.67kW
*總面積:750㎡
*運行時間:夏季和冬季各運行三個月
5結論
(1)數碼多聯機具有節能、舒適等一系列優點,是中央空調的一個很有潛力的發展方向。
(2)容量調節系統在市場上的需求正呈現出快速增長的勢頭,數碼渦旋是這一領域內一個很好的選擇。數碼渦旋系統提供了獨特的優點,低負荷時更好的除濕性能,寬容量調節范圍,長連管也能保證正?;赜?,使用簡單,系統元件少,沒有電磁干擾問題,因此,谷輪數碼渦旋技術能設計出可靠、節能、簡單的空調系統。
(3)數碼多聯機采用了數碼變容渦旋壓縮機技術、雙壓縮機技術、制冷劑直接輸送技術、制冷劑的智能分配技術、風機調速技術等多項節能技術,具有高能效比、節能的特點。與水系統比較,可節約運行費用20%與傳統整體系統比較,可節約運行費用48%。
參考文獻:
【1】吳業正,韓寶琦.制冷原理與設備[M].西安:西安交通大學出版社,1997.
【2】廖全平,李紅旗.渦旋變頻壓縮機.流體機械,2002,30(2):35一37.
【3】張智力,吳喜平.VRV空調系統節能因素分析.能源技術,2002年23(2):59一61.
1.1冷熱源
空調系統夏季設計總冷負荷為11476kW,單位建筑面積的冷負荷指標為150W/m2;冬季設計總熱負荷為7000kW,單位建筑面積的熱負荷指標為82W/m2。根據工程使用功能特點及業主對該工程的定位,從節能方面考慮,空調冷源選用4臺制冷性能優越的離心式變頻電制冷機組,單臺制冷量為3165kW,COP為5.83。同時考慮到過渡季節極低負荷下部分負荷的需要,輔以1臺水冷螺桿式電制冷機組進行調節,制冷量為1055kW,COP為5.55。當冬季冷卻水進入螺桿式冷水機組的溫度低于15℃時,螺桿式冷水機組低溫保護停止運行,則利用板式換熱器及冷卻塔免費制冷??照{系統的熱源選用3臺制熱容量為2400kW的真空燃氣熱水鍋爐。制冷機組冷凍水供回水溫度為6℃/12℃,冷卻水的供回水溫度為32℃/37℃。真空鍋爐熱水供回水溫度為65℃/55℃。免費制冷板換的一次側供回水溫度5℃/10℃,板換二次側的供回水溫度為6℃/12℃。
1.2冷熱水系統
空調水系統采用機械循環四管異程式,一次泵變頻變流量系統。冷凍水分、集水器間設置壓差旁通裝置以保證只有1臺冷凍水泵在最低負荷運行時供回水管路壓力平衡。為離心式冷水機組設置5臺變頻冷凍水泵;為螺桿式冷水機組設置2臺定頻冷凍水泵,免費制冷板式換熱器和螺桿式冷水機組共用冷凍水泵;為真空鍋爐設置4臺變頻熱水泵。冷凍水及熱水系統均設置分集水器,分集水器均設置一路商業空調,一路辦公塔樓,一路備用??照{冷源水系統原理圖見圖1。
1.3冷卻水系統
為離心式冷水機組配置5臺變頻冷卻水泵,為螺桿式冷水機組配置2臺定頻冷卻水泵,免費制冷板書換熱器和螺桿式冷水機組共有冷卻水泵;塔樓屋面層設置8臺400m3/h的開式橫流冷卻塔,各冷卻塔風扇設置變頻器,且均帶有防凍電加熱器,屋面層室外的冷卻水供回水管包裹電熱拌線,以保證全年正常使用。按照綠色三星評定的要求,項目設置余熱利用系統,通過容積式換熱器將冷卻水與市政給水進行換熱,作為生活熱水供熱的預熱。為滿足大廈計算機機房、通訊設備用房的特殊需求,項目在塔樓屋面層設置24h冷卻水系統,提供32℃/37℃的冷卻水至4~27層辦公樓標準層。系統設置3臺125m3/h的閉式冷卻塔(2用1備),3臺變頻冷卻水泵,冷卻水系統采用豎向、橫向皆同程,以利于系統的水力平衡。
1.4空調風系統
1.4.1零售、餐廳等小分隔的商業租戶用房
由于商業租戶區不同的小租戶某一時刻對空調有不同的需求,故租戶區采用風機盤管加新風機組的靈活多變的空調形式,由新風機組將室外新風經降溫或升溫、加濕等處理后送入商業租戶區,于租戶商鋪高位預留新風管接駁口;排風則由各層衛生間及廚房排油煙機排至室外。定義為餐廳的商業租戶配備廚房空間,廚房高位預留排油煙風管和補風管,集中設置風機具有變頻調節功能的排油煙機和新風機組。
1.4.2辦公塔樓標準層
由于辦公塔樓標準層辦公區的進深達到13m,存在內外負荷需求的差異,故將標準層的辦公區分為內外區。內外區送風系統設置如下:內區末端設置單風道變風量箱,外區末端設置并聯式風機助動型變風量箱(FPB),FPB帶熱水盤管。內外區變風量箱均設置溫度控制器,冬夏季根據溫度控制器通過一次風進風風量調節室內溫度。辦公塔樓標準層核心筒的兩側設置了2個空調機房,機房內各放置了1臺變風量空調機組,并采用上回上出的氣流方式。裙房4層、塔樓的避難層、屋面層分別設置帶熱回收功能的新房機組,新房機組通過熱管式換熱器與塔樓的衛生間、辦公區的排風進行換熱后進入新房機組處理,經過集中處理后的新房經豎直新風管送入標準層的空調機組,標準層進入空調機組的新風管設置定風量箱CAV,新風與室內回風混合并經空調機組處理后送入室內。各標準層的衛生間、辦公區排風匯集至排風立管,由置于裙房4層、塔樓的避難層、屋面層的排風機經熱回收后排至大氣當中。
1.4.3商場公共區域
商場公共區域采用單風道全空氣系統。按照綠色三星評定的要求,過渡季節商業裙房公共區域的AHU機組新風閥全開,新風量調整為機組總送風量的50%,同時,調整回風閥的開啟閥門調改新回風比,利用AHU機組引入室外的新風作為裙房公共區域的免費冷卻,中庭頂部設置手動窗(平時常閉),當采用50%新風模式時手動開啟通風窗,以釋放過量的新風達到風量平衡;夏季,商業裙房公共區域的AHU機組新風閥調整至夏季運行工況,回風閥調整至全開,引入室外的新風經降溫處理后送入裙房公共區域。
1.4.4辦公大堂區域
辦公大堂設置組合型空調機組,采用單風道集中送風方式,吊頂高位均勻設置條形噴射風口,夏季供應冷風,冬季供應熱風。由于辦公大堂層高12m,吊頂高度9.6m,為高大空間的建筑布局,在冬季供暖時,下送的熱空氣由于密度差的因素會有上浮的存在而導致人員活動區域達不到設計溫度的可能。因而綜合考慮辦公大堂的使用功能和人的舒適性的前提下,冬季采用AHU空調機組下送熱風及大堂周邊玻璃幕墻內側設置地板散熱器共同供暖的采暖方式。同時,為了了解冬季AHU空調機組及地板散熱器共同供暖的有效性,利用CFD流體計算軟件進行了辦公大堂熱環境的動態模擬分析。為模擬室外風場對室內氣流的影響,建模過程中考慮了室外風場的影響,在穩態的基礎上增加了室外來風的作用空間。該模型是在穩態模型的基礎上建立起來的??照{機組高位條形噴射風口的送風溫度為28℃,地板散熱器的風口出風溫度為37℃。辦公大堂的玻璃門朝向東開,分析時取垂直于玻璃門的方向,即圖中的x方向,此時,可同時監測到室內與室外的溫度變化。在門打開后。室外氣流涌入辦公大廳的過程,在門打開后20s的時間內,室外冷空氣只有一部分以低溫存在于辦公大堂空間中,隨著冷空氣的深入,不斷與室內空氣摻混,溫度逐漸升高,最終以18℃的空氣向室內蔓延,在20s時間內距地面1m高度以下80%的空間被18℃的冷空氣占領。并且在冷空氣從門下部侵入室內的過程中,不斷有室內熱氣流從門上部溢出,這一現象符合能量守恒定律,同時也可以從溫度分布圖中看出。3min后,中庭內部的溫度分布可從圖7得到:在門打開3min后,室內溫度進一步降低,整個2m以下的空間都被冷空氣所占領,并且出現明顯的溫度分層。下部溫度低,上部溫度高,且溫差10℃左右,室內人員將明顯有冷感覺。由上述辦公大堂熱環境的動態模擬可知,在冬季室外溫度較低時,盡量不要同時打開4扇玻璃門,當需要通過打開玻璃門來換氣時,不要選擇寒冷的早晨和傍晚,盡量在稍微溫暖的中午;開門時間不宜過長,否則室內溫度下降太低,在必須開啟玻璃門時,不要同時開啟4扇玻璃門,打開其中1扇或者2扇,優先打開東南朝向的玻璃門,因其冷風侵入較少。
2空調節能自動控制
項目設置樓宇自控系統。制冷機房設置全變頻監控系統,系統設置一套設備(冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵及冷卻塔風扇均為變頻機組)能耗及效率監控中心,逐時分析并計算中央制冷站內各主要設備在不同變頻速率下的最佳工況值或能源效率,并且在保證最不利點壓力值的狀態下,主動發出變頻設定信號以指令相關設備按此變頻數值運行,從而達至“自我尋優”的最佳運行效果,以節約總體的制冷能耗。辦公塔樓變風量系統綜合使用房間溫度控制、送風量控制、送回風風量匹配控制、新排風風量控制和送風溫度控制等多種控制方式?;仫L管里安裝CO2探測器、探測CO2的濃度以便調節區域的新風量。調節AHU機組新風入口處CAVBOX和排風閥在設定的位置,室內新風量必須大于排風量,以保持室內微正壓。CAVBOX將設風量探測報警器,與BMS系統兼容監測在每段時刻所送的新風量是否在設定值的范圍內,在新風量設計定值偏離設計值超過10%時報警??照{機組、新風機組的出水管上均安裝比例積分電動調節閥,通過改變水流量來控制所需空氣溫度。商業裙房公共區域的空調機組以回風溫度作為控制信號;新風機組以送風溫度作為控制信號;辦公塔樓空調機組以機組設定送風溫度及VAV回風溫度作為控制信號。在過渡季節,商業裙房公共區域根據室內溫度調節新回風比,調節新風量至總送風量的50%,利用新風免費供冷,節省運行能耗。
3結語
1.1集中空調設計中存在的問題
在當前,我國部分暖通空調專業設計人員,常常是僅依靠負荷指標的估算值來進行冷熱負荷的計算,并沒有嚴格按照要求對室內的負荷進行逐時逐項冷負荷計算和熱負荷計算。即使有時對室內冷熱負荷進行計算也只是按照設計軟件中默認的數值和程序進行,并沒有針對工程實際進行相應的調整,往往建筑專業采取的節能后的圍護結構傳熱系數比軟件默認的小不少。這樣簡單的對室內負荷進行估算和不做任何調整的做法,往往導致工程設計的計算冷熱負荷偏大,導致過多的能源及資金浪費。還有些工程,設計人員為盡快完成設計任務,在暖通空調的設計中對系統不進行嚴格的水力計算或者僅按負荷流量大致分配管徑,而不控制水力失調度(或者不平衡率),完全依靠平衡閥、調節閥等高阻力閥件實現大致的水力平衡。這樣容易導致局部管路由于阻力的損失過大或者過小而產生壓力分配不均衡的情況,同時由于高阻閥件的濫用造成循環泵輸出功率過大導致較大的輸送損耗。由于系統存在水力失調的隱患,各種系統失調問題在各類工程中屢見不鮮,室內冷熱不均、實際流量分配不滿足設計要求的現象較為突出,系統調節困難重重。
1.2集中空調施工中存在的問題
即使在完成了較為完善的空調設計之后,在施工過程中也難免會出現各種各樣的問題。有些施工單位為了降低人員雇用方面的資金支出,聘用一些專業性不強的施工隊伍參與系統安裝工作。在實際工作中遇到臨時變更方案時,這些工作人員就會束手無策,不能及時對突發狀況做出正確的處理。如果施工人員將出現的問題按照自己的想法隨意加以變動,勢必會對系統以后的正常運行帶來隱患。
1.3系統運行管理不到位
目前我國對于暖通空調工程在實際運行中的管理還存在著許多問題。對暖通空調系統的實際運行進行操作的工作人員很多不具備應有的專業知識,在暖通空調的整個設計與實施過程完成之后,施工單位并沒有對即將實施操作的工作人員開展系統性的培訓,便讓其正式操作空調系統的運行工作。由于工作人員缺乏暖通空調的相關理論及應對室外氣象參數和其他引起負荷變化的能力,很難有針對性的對系統展開應有的調節工作,進而導致室內參數嚴重偏離設計值而導致能量的較大浪費。在系統運行進程中,往往不會滿負荷運行,在此期間應對運行主機的臺數加以適當的調整,也就是先臺數調節,再部分負荷調節,盡可能的避免能量的較大損失,使冷水機組工作在較高的能效之下。但是在實際工作中工作人員往往忽視對運行臺數的優先調整,致使多臺機組在較低的負荷下運行,使機組運行的實際能效比較低,既影響機組的壽命,又浪費能源。其次在運行過程中不注重機器的維修和保養,機器的運行狀態直接影響整個系統運行工作的順利實施。同時,對于業主來說,機器屬有形資產,對機器的保護實際上是在無形中減輕企業的經濟負擔。因此應定期對機器進行檢查,及時對低效率的設備予以維修和更換,定期清理系統,減少不必要的能量浪費。同時,也應高度重視滲漏等引起的熱損失及盤管附著物等。
1.4節能方式的選擇使用問題
隨著人們認識的提高,人們逐漸意識到現代的發展方式給人類日后的生存帶來了一定的危害,逐漸認識到節能環保的重要性。國家相關部門也抓住時機積極引導人們重視節能環保,在眾多科研機構和企業的暖通空調專家以及從業人員的共同努力下,產生了許多暖通空調專業的節能和環保新技術、新材料、新設備,以及其他節能新技術。這些新方法和新技術都有其適用場合和使用前提,有些技術由于出現時間短,沒有項目經驗,還不是很成熟,不是在什么情況下都可采用。因此,在種類繁多的新技術中采用哪種節能技術和新材料、新設備成為擺在設計者面前的十分關鍵的問題,但是在大多數情況下,由于對這些節能設計方案缺乏深入的理解,在設計中采用了不恰當的設計方案,整個系統的實施和運行便無法取得理想的效果,進而造成投資浪費。因此,在設計之初,對即將采用的新型節能技術進行可靠性評估顯得非常必要。
2集中空調系統節能技術的應用
2.1集中空調風系統
集中空調系統設計往往忽視對自然進排風的利用,有的設計完全依賴機械進排風,這對系統節能不利。合理利用自然進排風,能使人們更有融于自然的感覺,通過與建筑專業的配合,設計合理的自然進排風通道,成為節能設計的一個重要方面。當空調運行區域內的溫度、濕度及空調的運行時間存在相對較大的差別時,應根據實際情況進行系統劃分。當空調供應的建筑物空間較大,需要同時控制溫度和濕度時,空調風系統應盡量避免使用風機盤管,采用全空氣空調系統。這不但有助于溫度和濕度的控制,還有助于降低運行能耗。采用變風量系統可以分區進行溫度控制,減小設備容量和維護工作量,節省運行能耗。在總風量的確定過程中還需要考慮同時使用系數,因此在這種情況下風機的運行所產生的能耗及裝機容量均有一定程度的降低。溫濕度獨立控制系統可溫度濕度分別獨立控制,用戶可根據使用需求開閉調節相應設備,有效節能。
2.2集中空調冷熱水系統
空調水系統是集中空調運行能夠發揮節能潛力的重要部分??照{水系統布置是否合理,直接影響系統的運行和節能效果。當系統較大時,采用變頻器控制循環水泵運行,并與冷水機組等聯動控制,具有顯著的節能效果。循環泵和對應機組(或者鍋爐、換熱器等)的運行臺數控制在設計時應優先考慮。合理劃分系統分區,盡量避免阻力差較大的環路布置,進行嚴格的水力平衡計算,合理減少高阻力閥件的使用,當機組不能在較低水量或者需定水量運行時,需要設置平衡管,環路阻力差較大時考慮設置二級泵系統。合理選擇循環泵揚程,減少不必要的能源浪費。
2.3集中空調冷卻水系統
空調的冷卻水系統是集中空調系統的重要組成部分,除非水資源極為豐沛并且水質好、取水較為容易、代價很小,否則采用直流式的冷卻水系統會導致較大的輸送能量和水資源浪費,因此多需要對冷卻水資源進行循環利用。采用循環式的冷卻水系統進行冷卻的過程當中,要達到理想的冷卻效果,則需要注意與周圍環境中的高溫區域隔離開,同時充分保障通風順暢以及周圍環境干凈。在將多臺冷卻塔并聯進行冷卻工作時,為了避免過多浪費且防止冷卻塔中補水與溢水的不均衡,各個冷卻塔之間用共用連通水槽或者連通管進行連接。在冷卻塔的總供水管、回水管之間設置旁通管以及兩通或三通調節閥進行適當的調節控制,以滿足冷水機組所需要的低溫保護。此外,風機的開啟與停止可以通過出水的溫度加以控制。多塔冷卻水系統可將電動閥門、冷卻塔風機與冷水機組聯動,根據實際需要開啟相應的冷卻水管路閥門、循環泵(可采用變頻技術)以及對應的冷卻塔風機,可有效節水、節電(即節能)。
2.4集中空調系統冷熱源的合理選擇
要在空調的實際運行中減少能耗,空調冷熱源的選擇十分重要??照{冷熱源的選擇與建筑物的使用功能、規模大小以及空調功能的要求、當地的經濟狀況、資源的豐富程度、能源的價格政策等息息相關。應結合各方面條件,權衡利弊,經過技術經濟比較和能耗分析,綜合考慮。假如在工程實施地附近有區域供熱或者工廠余熱等條件,那么將這些作為空調的熱源無疑是最好的選擇。假如在施工地附近有熱力發電廠,那么可以將熱力發電廠的余熱供熱技術和供冷技術運用到空調系統中。在天然氣資源充足的區域內,要想提高暖通空調運行中能源的利用率,可以進行天然氣與電力的互補,也就是采用分布式熱電冷聯供系統。除此之外,如果當地的能源種類比較豐富也可以采用復合式的能源供應方式,亦或是利用較好的地理條件,通過技術分析,進行水地熱源泵的建設,為空調的運行供冷或者供熱。在機組選擇使用上,帶有熱回收的機組越來越受到青睞。熱回收技術將是暖通空調的重要研究方向。
3結語
暖通空調軟件可以按用途分為輔助繪圖(CAD)軟件、設計計算軟件和模擬分析軟件,按其與Internet的關系可以分為離線應用軟件和Internet在線應用軟件,這些軟件共同構成了暖通空調領域一個重要的發展方向,本文就這些軟件本身及其發展作一個簡要的回顧。
自1946年第一臺電子計算機誕生以來,科學技術發生了一場深刻的革命,計算機不僅有驚人的運算速度和很高的計算精度,還具有記憶、判斷等功能,同時計算機軟件技術也在的不斷發展和完善,計算機及其軟件的可靠性和應用性越來越高,它們已成為人們工作和生活中不可或缺的工具。暖通空調軟件在暖通空調系統設計、暖通空調設備生產等方面得到了廣泛的應用。
暖通空調軟件最早應用于暖通空調設計和制造領域的計算機輔助設計,目前,暖通空調CAD和設計計算軟件已經取得了很大的成就,暖通空調設計專家系統軟件已經用于暖通空調系統的設計和決策,能耗分析軟件、氣流模擬CFD(計算流體力學)軟件的應用使設計人員在大樓建成之前就能對暖通空調系統的運行工況和能耗情況進行模擬,從而據此選擇最優的設計方案。
不難發現,暖通空調軟件經歷了一個從簡單到復雜、從粗糙到精細、從面向過程無友好程序界面到面向對象界面友好、從離線到網絡的發展過程,隨著計算機軟件技術和網絡技術的不斷發展,暖通空調的軟件也更加完善,更好地為暖通空調工程師服務。我們應該跟上時代的步伐,及時地充分利用計算機軟件技術,使暖通空調技術的發展不斷推向前進。
2、暖通空調軟件技術
2.1暖通空調輔助設計軟件
暖通空調輔助設計軟件包括輔助繪圖(CAD)軟件和設計計算軟件,就我國的情況來說,暖通空調輔助設計軟件的發展大致經歷了三個階段:起步、發展、成熟。
1)起步階段(20世紀70年代左右)
各大學和研究單位研制開發一些符合國情的暖通空調程序軟件庫,但多為局部性的,覆蓋面不寬,水平也有限。
2)發展階段(20世紀80年代左右)
國家出資研制開發《建筑工程設計軟件包》(BDP),作為國家“六五”科技攻關項目,該軟件于1986年5月通過國家(部級)鑒定,被譽為當時具有國際水平的優秀軟件,并在此后的數年里,在國內得到了較為廣泛的應用。與此同時,也有一些CAD軟件出現。
3)成熟階段(20世紀90年代)
Windows的出現,以及AutoCAD的推廣應用,各種空調CAD軟件涌現,并得到日益廣泛的應用。1995年3月,我國第一個在Windows環境下開發的暖通空調設計計算軟件EasyHVAC(同濟大學)投放市場,它一出現即受到設計人員的青睞,1998年,該軟件又推出了輔助繪圖版本EasyHVACCAD.我國的空調輔助設計軟件正日益走向成熟和完善,2001年7月,上海華電源信息技術有限公司和上?,F代建筑設計集團共同開發的HDY-SMAD空調負荷計算及分析軟件將暖通空調設計計算軟件推向了新的,該軟件通過了上海市建設和管理委員會的鑒定,專家一致認為該軟件部分功能填補了國內同類計算軟件的空白,總體設計達到國內領先水平,該軟件具有如下區別于其它軟件的新的功能和特點:
1)內嵌215個城市和地區的氣象資料,并具有城市擴充功能,能夠計算各個城市和地區的全年逐時室外干球和濕球溫度、太陽輻射強度。
2)在不同的設計階段,由粗到細提供6種不同的空調負荷計算方法,用戶可根據需要自由選擇。
3)能夠對冬季空調熱負荷進行逐時計算,并且可以將冬季的人員、照明和設備得熱產生的負荷從空調熱負荷中扣除。
4)強大的樓層組管理功能,支持多個標準層。
5)獨特的工作時間表設定和指派功能,支持不同日期具有不同的上班模式,以及不同時間的不同上班模式,無縫處理間歇運行空調系統。
6)應用動態焓濕圖(HDY濕空氣分析大師)能自動對一次回風系統自動進行冬季和夏季工況,HDY濕空氣分析大師能夠分析和計算各種空調系統和工況。
7)利用東方空調網的暖通空調設備數據中心,得到各個廠家的最新空調設備資料,用于空調設備的選擇。
8)可以輸出14種文件類型:封面、建筑概況、室外氣象資料、室內設計參數、圍護結構參數、空調負荷計算方法及公式、空調負荷詳細計算參數、空調負荷統計數據、空調負荷逐時數據、空調工況分析結果、樓層組管理文件、回風系統劃分文件、新風系統劃分文件、設備選擇結果。
暖通空調輔助設計軟件的應用范圍不限于暖通空調工程的設計,它還用于暖通空調新產品的開發。暖通空調設計專家系統也取得了較大的成果,它能給出特定建筑物的暖通空調系統和暖通空調設備的各種可能的設計方案,并評判它們的優劣,從而可以得到最好的設計方案。
2.2暖通空調能耗分析軟件
暖通空調輔助計算軟件解決了輔助繪圖和設計計算等較簡單、靜態的問題,但是暖通空調系統是一個隨建筑類型和室外氣象條件動態變化的復雜系統,暖通空調工程在設計時要考慮節能和環保,在運行時也要考慮節能和環保,因為在暖通空調運行期中大部分時間中其負荷條件是不同于設計條件的。采取一定的技術和管理措施使暖通空調系統的運行適應負荷動態變化,盡量避免不必要的能耗,這是暖通空調節能的重要方面,要做到這一點,必須對暖通空調系統的全年動態能耗進行模擬分析,從而準確地制定相關的優化方案。因此暖通空調能耗分析軟件也就應運而生了。
暖通空調能耗分析軟件,能夠對已經建成的和將要建造的大樓暖通空調系統的運行進行全年負荷動態分析、能量消耗模擬和技術經濟分析,設計人員可以由此判斷空調設計的優劣,并提出空調系統的最佳控制和管理辦法。
美國和英國等發達國家在20世紀70年代就開發出了暖通空調能耗分析軟件,例如美國能源部開發的DOE軟件,英國的ESP-r軟件,并在美國和歐洲得到了廣泛的應用。2001年,作為DOE軟件和BLAST軟件的升級版本,美國能源部又開發了EnergyPlus軟件,該軟件集中了美國政府在建筑環境與設備領域的投資所產生的世界上最先進的科研成果,有10來個美國大學和公司參與了該項目的研究,最終由美國加州伯克利大學LawrenceBerkeley國家實驗室(LBNL)發行。建筑能量模擬已經在美國和發達國家中普及,預計在未來2-5年內,將在中國推廣和普及,相關的建筑節能標準正在加緊制定,從而為能量模擬軟件的推廣做好了政策上的準備。目前國內的能耗分析軟件有清華同方股份有限公司開發的DEST軟件(基于AutoCAD)和上海華電源信息技術有限公司與上?,F代建筑設計集團共同開發的HDY-SMAD空調負荷計算及分析軟件(直接基于Windows,V2.0以上版本可進行能耗分析),后者具有以下的主要功能和特點:
1)采用諧波反應法計算墻體得熱,采用熱平衡法計算房間負荷,能夠計算全年8760h的逐時負荷。
2)同時對建筑物和空調系統設備進行模擬分析,設備運行結果可反饋到空調系統中進行負荷的反饋計算。
3)對空調負荷的強大的統計和分析功能,彌補了國內同類軟件的空白。
4)基于Internet的網上空調設備選擇功能。
5)中英文兩種輸出方式。
2.3氣流模擬計算流體力學(CFD)軟件
空調系統設計的效果與室內氣流組織密切相關。好的氣流組織方式能夠使空調房間的溫度、濕度和速度很容易地符合設計要求,反之,差的氣流組織方式可能根本就達不到設計要求。因此,在空調系統設計完成之后施工之前,預測空調系統的氣流組織狀況就很重要。在以往的研究中,只能用模型實驗的方法研究幾種典型送回風方式的氣流組織狀況,獲得一些簡化的計算公式,并將它們套用到類似的設計中去,但是,它們的精度和使用范圍都不能令人滿意,尤其當遇到一些特殊難題,如高大空間的氣流組織、車間有害氣體濃度場分布、室內不同障礙物情況下的氣流流動規律等等便無法解決。正是在這種情況下,基于計算流體力學(ComputationalFluidDynamics)的空調系統氣流模擬軟件發展起來了。
氣流模擬軟件的發展經歷了以下幾個階段:
1)從簡單的單個送風口氣流狀態,到多風口相互影響下的室內氣流組織;
2)從二維到三維;
3)從穩態到動態;
4)從層流到紊流;
5)從簡單的邊界條件和初始條件到復雜的邊界條件和初始條件;
6)從單純的數值計算,到圖文并茂的計算和前后處理一體化軟件。
比較著名的氣流模擬軟件有SIMPER、PHOENICS等等,另外很多商業計算機公司,如IBM,也開發了與建筑配套的空調系統氣流模擬軟件。由于氣流模擬的計算復雜,以前大多在工作站或大型計算機上開發,隨著微型計算機速度的提高,現在已經有了微機上的氣流模擬軟件。
氣流模擬計算方法以計算機為運算工具,其最大優點是成本低,實踐表明,計算機運算的成本要比相應的模型實驗低許多倍,隨著被研究的物理對象越來越大和越來越復雜,這個優點將更顯著;其次是速度塊,用計算機運算,設計人員可以在很短的時間內設計對比許多不同方案,從中優選出最佳設計,而相應的模型實驗則需很長時間;第三是具有較強的模擬真實條件的能力,它的計算空間不受限制,無須縮小幾何比例,而模型實驗就難以辦到。不過數值計算結果的可靠性主要依賴于數學模型和計算方法的正確程度,故不如實驗方法那么直觀可靠,因而必要時還須將兩種方法結合使用。
2.4基于Internet的空調系統遠程監控軟件
隨著Internet技術的飛速發展,人們通過Internet對世界各地的空調系統進行遠程監控已經成為現實。杭州華電華源環境工程有限公司和上海華電源信息技術有限公司共同開發的冰蓄冷空調遠程監測系統已經實現了對冰蓄冷空調工程現場的全自動監測,具有以下的功能:
1)管理人員通過Internet能夠在任何地方通過密碼登錄后對各地的冰蓄冷現場控制系統實施遠程監測;
2)各地的冰蓄冷現場控制系統能夠及時地向管理人員發送運行數據;
3)管理人員能夠通過瀏覽器對各地工程的反饋信息,進行統計整理和比較,并進行故障診斷。
我們相信,在不久的將來,基于Internet的常規空調系統遠程監控和故障診斷將成為必然的發展趨勢。
2.5基于Internet的暖通空調電子設備手冊
暖通空調專業是一個設備應用專業,設備的正確選用和布置是工程設計最關鍵的環節。由于目前設計人員主要是通過設備手冊和設備樣本來獲取設備的信息,這樣獲取的數據難以及時更新,查閱起來也不太方便,因此,上海華電源信息技術有限公司提出了開發基于Internet暖通空調電子設備手冊的設想。
基于Internet暖通空調電子設備手冊,除具有常規設備手冊的基本功能(具有設備的使用和安裝說明,用戶可以查閱)外,而且具有以下常規設備手冊所不具有的功能和特點:
1)提供各類設備專門的選型程序,根據用戶提交的設計參數,可以迅速從設備庫中檢索到符合條件的一組設備,顯示各自的設計人員關心的數據,利于用戶對這些設備進一步的比較和分析。對于某些設備,并提供一些必要的計算和分析功能,簡化用戶的選型。
2)能夠直接根據用戶選定的設備生成或調用相應的CAD圖形(三視圖)。
3)上述功能既能在常規的操作系統和CAD環境下實現,又能在Internet上實現。
4)制定了暖通空調所有設備的標準數據庫格式,統一了各生產廠家提供給設計人員的樣本的格式,利于設計人員進行分析和比較。
5)各生產廠家可以隨時在網上對其產品數據和圖形進行更新,從而保證設計人員所得到的產品資料永遠是最新的。
目前,該暖通空調電子設備手冊已經有Internet、Windows和AutoCAD三個版本的軟件產品,Internet版本的產品可以在東方空調網上的數據中心運行。
2.6專業Internet網站的涌現
互聯網已經成為暖通空調專業信息交流的一個重要渠道,因此至今已經涌現出了一大批的暖通空調專業和企業網站。目前,各大設備生產廠家均有自己的企業網站。國內比較著名的暖通空調專業網站有東方空調網、暖通空調信息網、中國空調制冷網等,其中東方空調網除提供信息服務外,還提供設計資詢和各種暖通空調專業軟件的開發和外包服務,及附加技術服務??梢灶A見,隨著人們對互聯網絡認識的深入,暖通空調專業網站將成為人們日常生活中不可缺少的一部分,暖通空調專業也將隨著Internet的發展而進入一個嶄新的發展階段。