深圳市空调系统现状节能设计

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【摘 要】目前各种空调节能技术如温湿度独立控制、蒸发冷却技术日趋成熟,但实际大量新建建筑往往受投资或应用环境等条件的限制,仍普遍采用传统的空调系统,本文结合深圳市大型公共建筑及国家机关办公建筑空调系统现状,提出传统空调系统在设计阶段可以进行优化之处和建议采取的技术措施,从设计角度出发实现降低空调系统运行能耗的目的.

【关 键 词】空调系统；节能设计；输送系数

通过2008年深圳市大型公共建筑及国家机关建筑的空调系统现状调研发现,大型公共建筑空调系统的分项电耗比例见图1.1.可以看出,大型公共建筑传统空调系统各项设备电耗比例中,主机电耗最高,占空调总电耗57.5%；冷冻水泵电耗其次,占16.9%；空调末端电耗第三,占11.5%；冷却水泵电耗第四,占空调电耗的9.5%,冷却塔电耗最小,占4.5%.

图1.1大型公建空调分项电耗比例

大型公建空调系统能耗是建筑能耗的主要部分.在建筑物使用过程中,导致空调系统能耗偏高的原因,往往是由于空调系统设计不满足实际建筑物需求引起的.以下为笔者结合深圳地区大型公共建筑及国家机关办公建筑空调系统现状,对传统空调系统如何实现节能设计的初步思考.

1空调设备选型与建筑物需求不匹配

21.1制冷机设计选型偏大

通过对深圳市300多栋大型公共建筑及国家机关办公建筑空调系统现状的调研发现：

1.1.1空调主机安装容量普遍过大,大部分建筑在夏季空调峰值时,制冷机的同时开启率很低,峰值负荷时平均开启率为60.5%；多数建筑都存在峰值负荷时有若干台制冷机不用开启的情况.

1.1.2制冷机的单位建筑面积安装容量指标随着建筑规模的增大逐渐降低,大于10万平米建筑的制冷机安装容量平均值约为100.6W/m2.

1.1.3对比不同类型建筑发现,国家机关办公建筑与宾馆饭店类建筑的制冷机组在峰值时开启率最低,分别为27%和21.5%.

图1.2为深圳市不同规模建筑的制冷机峰值开启率及平时一般工况下的开启率对比；图1.3为深圳市不同规模建筑的制冷机设计安装容量与一般运行容量、峰值运行容量的单位建筑面积指标的平均值.

图1.2深圳市不同规模建筑制冷机使用率

图1.3不同规模建筑制冷机容量指标

1.2主机搭配与全年运行工况不匹配

在确定冷源系统的制冷机台数和单台机组的容量时．往往很少考虑建筑物实际全年冷负荷需求,建筑物各区域不同时段的冷负荷变化情况,仅从考虑一次投资出发,不能使制冷机的安装容量及大小机组搭配尽可能地满足全年不同工况下的节能运行.

案例,某医院门诊楼、住院楼、综合楼共用空调系统,设计冷源采用3台离心式冷水机组,单台离心式机组制冷量为800RT,总装机容量为2400RT.夜间及过渡季时,冷源需供应手术部等洁净空调系统,开启单台离心式制冷机经常出现负载率过小,主机出现喘振现象；平时运行时,集中供冷温度高,手术室内湿度无法控制.

传统空调冷源系统的节能设计,不仅要考虑设备额定工况运行下的特性,还要考虑冷源系统在部分负荷下的综合能效比.目前HDY等少数冷负荷计算软件及DEST、DOE等模拟软件可实现全年冷负荷计算,在当建筑设计确定之后,可以利用全年冷负荷数据对比不同冷源方案（分区,系统类型,运行方式）下的运行能耗情况,最终确定合理方案.

1.3输配系统效率低

通过调研发现,60%左右的空调冷水系统额定工况下的输送系数值偏低.错误!未找到引用源.为深圳市大型公共建筑及国家机关建筑的空调冷水系统输送系数比例分布.案例.某五星级酒店采用二次泵系统,设计冷冻水系统输送系数为44.6,但实际安装的冷冻水系统额定工况输送系数为34.2<41.49（标准限值要求）.

图1.4输配系统输送系数分布比例

图2.1多冷源实现多模式切换系统示意图

2系统设计不合理

空调系统的划分影响到节能运行.在系统划分时容易忽略建筑物不同功能区的使用模式不同,无法实现多种使用模式组合运行搭配.例如,高层建筑在采用高、低区独立冷源方式时,大多高、低区冷源计为完全独立,而忽视在多套冷源之间实现多种运行模式的切换措施.

案例,某国际会议中心地上25层,空调系统分高区和低区,高区冷源采用两台500USRT的离心式制冷机组,低区冷源为两台400USRT的冷水机组.原高、低区冷源完全独立,空调高峰及过渡季节高、低区均需各开启1台主机,过渡季机组负载率不高.通过增加板式换热器,将高、低区水系统合并,低区冷冻水通过板式换热器与高区冷冻水换热获得冷量,满足低区制冷需求,见图2.1.改造后,过渡季节以及低负荷期间,只需开启高区的1台主机和高区冷却塔.

在设计高、低区冷源系统时,当系统压力接近时,可在两套冷源系统冷冻水侧设计切换阀；在高、低区冷源系统的压力相差较大时,设计板式换热器,高、低区水系统合并,实现多种主机容量搭配运行模式.

3结论

深圳市大型公共建筑空调系统的运行现状表明,现有的空调设计方法以及一些易忽略的细节,导致了空调设备选型与实际需求不匹配等诸多问题,是空调系统运行能耗大的重要原因.设计者应在严格执行节能设计标准的基础上,通过全年动态冷负荷分析确定冷源搭配方案等方法,对系统不断进行优化,才能更好实现传统空调系统的节能设计.