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空调节能及其节能措施中的若干问题

作者:LunWen 来源:中华论文网-免费论文下载 加入时间:2005-9-20

摘要:在我国,寒冷地区,特别是“三北”地区,采暖期长,采暖节能潜力极大,成为建筑节能的重点。对于夏季炎热地区、夏热冬冷地区以及工艺要求夏季供冷的场合,则由于同样单位前提下制冷比制热耗能和费钱更多,且近年来旅游宾馆、大商场、办公及商用建筑越来越多,加上家庭用空调的剧增,使空调能耗激增,夏季空调耗电已日渐成为能耗大户,空调节能已日渐成为刻不容缓的大事。 一、空调设计能耗指标的控制

我国制定过一些空调节能标准,但尚未全面推行。我们曾对一些空调建筑作过调查,发现不少工程空调设备选型过大,选用台数过多,有的甚至超出需要一倍以上。对某城市采用全年空调的商场进行的调查表明,普遍存在冬季热量过大问题。这就造成了建设资金和能量的大量浪费。

这种现象的发生,原因较多较复杂,但无论如何,对于能耗指标缺乏有效的控制应该是一个重要原因。建议尽快制定有关政策,从设计、设备、运行维护、审批监管各方面来控制能耗,首先是控制能耗指标。发达国家自1974年以来逐步完善的节能法规中,或者控制围护结构热阻等指标,或者直接控制单位面积能耗指标,其用意在于杜绝建筑设计及设备选型中能耗方面先天不良的可能性。各国还设立专门机构来研究、推行检查监督实行情况,确保不超标。如法国电力公司(EDF)设在枫丹白露附近的电力研究院中,专门设有“用电部”,下设工业用电和建筑用电两个分支,后者研究课题之一是建筑用电的合理性问题,并受政府委托检查大型项目的能耗合理性。笔者有幸在其中工作过一段时间,感到他们的作法很值得借鉴。

设计能耗指标的制定政策性、技术性强,牵涉面广,是一项细致而复杂的系统工程。指标制定中,除考虑建筑设计所决定的建筑负荷以外,还应考虑到空调设备,包括冷水机组、泵、风机及耗电的末端装置的总能耗上限值。此外要有专门机构对大中型工程的设计方案进行审查,在满足使用功能的前提下,力争能耗不超标。只有这样,才能根除建筑交付使用后长期大马拉小车、浪费能源的现象。

由于空调建筑大都功能复杂、内外装修要求较高,如果单纯采用控制围护结构平均传热系数的方法,将在应用上受到诸多限制。建议研究适合于我国具体情况的直接能耗控制指标,例如年负荷系数(PAL)、空调耗能系数(CEC)等。

二、计算方法及相应软件的移植开发问题

合用的计算方法是确定设计能耗指标的前提和必要手段,发达国家无不花费大量经费和人力作这方面的研究。能耗计算方法可以使用大型软件作逐时分析,如美国的D()E、ACCESS、TRNSYS;日本的HASP、法国的CIJM2000等。后者采用网络法对系统进行动态模拟,使用丹麦软件ESACAP作网络描述和模拟计算,从语言(ESACAP)到编程(模块式)都有其独特之处。

应该注意的是,大型软件由于使用复杂(如DOE、ACCESS等软件,还需使用者编子程序输入),所以因使用人员素质的差别可造成计算结果差异很大;此外这类程序大都耗费机时很多。为了便于工程实用,各国都极重视简算法。例如“度日法”用于采暖居住建筑的能耗概算,虽稍粗略却极其简明,所以得到世界范围的应用,我国多年来也一直沿用。

根据笔者的看法,就空调能耗而言,适合于我国使用的应首推改良温频法(ModifiedBINMethod)。其主要特点是1)通用性,可用于空调供冷也可用于采暖能耗分析;2)简明性,使用稳定传热计算公式,易于理解,便于使用;3)与我国“冷负荷系数法”课题一脉相承,可减少许多参数的重新计算。前些年我们课题组在这方面作了一些工作,也有一些文章发表,希望能在我国建筑节能工作中起一点作用。但目前主要困难是气象参数问题,下面就这个问题谈谈看法。

三、气象参数的提供

对于逐时计算法而言,所需气象参数资料很复杂。既使对于前文所述“改良温频法”等简算法,也要用到外气干、湿球温度两项参数及其发生频率。我们课题组对于温频气象参数的统计方法也作过一些探讨。

能耗分析离不开气象参数,目前气象部门又是有偿服务的;(以我省气象局而言,每个参数O.20—o.50元)这就给气象参数统计带来很大困难,特别在目前我国科研经费投入严重不足的情况下,无异是雪上加霜。

就发达国家例如美国而言,气象参数是无偿提供的,按“参考年”(TestReferenceYear)“气象年”(WeatherYear)等方法统计的气象参数都做成磁盘资料供使用,气象资料也向公众公开。由于节能工作特别是能耗分析是公益性、非营利的工作,我认为国家应制定政策至少对建筑节能工作免费提供气象参数资料。

四、加强对空调节能中有关问题的研究工作

除前面所说能耗标准的制定、算法,气象参数统计方法等方面还有许多研究工作要作以外,还应结合建筑物及空调系统二者来展开研究工作。

例如,日射负荷对于冬季采暖是有利因素,对夏季供冷则应尽量减小,因此在我国,对于不同气候地区,窗墙比等建筑措施应因地区而有所不同。

又如,自然冷热源使用问题。夜间自然通风和夜空背景辐射作用、直接间接蒸发运用,太阳能利用以及其余可再生能源利用方面。

再如,新型空调系统使用推广问题,如使用闭式水环路热泵系统(C10sed—loopHeatPumPsystem)进行热回收的空调系统等。笔者1987年在美国进修时曾参加导师“热回收—经济器空调系统用能合理性分析”课题,深信这类系统节能性强,先进合理,回国后亦发表过文章介绍。近年来在我国水热源热泵系统实际工程不断增多,再在经济循环方面结合使用,则有利于节能又可提高空气品质,值得大力推广。

此外,VAV系统应受到充分重视。还有,蓄冷/热空调系统,有废热可资利用的地区采用集中供冷(如热、电、冷三联供)等方面都有不少课题可作。

目前我国在上述方面的科研活动方面,不少单位、不少同志作了不懈的努力。但我感到,有些问题靠“单兵或游击队作战”方式是不够的也引不起重视,影响推广。应克服人是单位所有,经费是大范围撒芝麻盐的作法,对于全国性的有指导性的大课题,应设法集中人才,集中资金,集中时间攻关。例如美国DOE程序是美能源部出资,集中了世界多个国家的一批专家花了几年时间搞出来的。法国CLIM2000程序的开发,是由电力公司出资,电力公司研究院牵头与多个院校合作搞出来的。

在经费投入上也应克服困难,增加强度。即然“节能”已被称为是一种新的“能源”,推行一项有效的节能措施,等于新建一座或几座大型发电厂,那为什么不能用建一座大中型电厂费用的l/10以致l/100来推进一项节能项目的研究呢?

对于搞建筑节能方面的管理人员、科研人员,应有政策上的倾斜,事关国计民生的节能、环保之类有巨大社会效益和“社会经济效益”(不是个人或小单位经济效益)的工作,理应得到政府和全社会的大力支持。

五、空调设备节能性问题空调设备节能中某些方面还未受到足够重视,例如:

1.FC是广泛运用的空调/采暖末端装置,目前国内生产厂家很多,仅山东省就有近百家。有些企业特别是一些乡镇企业,对产品质量关心不够,技术力量薄弱,在上马过程中,经常为了片面追求冷热量指标而加大风机电机,使得耗功率不合理地上升。目前国家的有关标准中,尚未规定单位功率(耗电量)制冷、热量的指标,这就为大量高能耗的FC进入市场开了绿灯。建议在实施产品许可证制度的同时,尽快增加产品能耗指标的有关规定,以利于节能。

2.对于采暖用户加装流量计已是议论得很多的话题,国外有很多成功的经验和节能效果可资借鉴。目前,随着采用风机盘管的空调/制冷系统开始进入新建的宿舍楼以及集中供冷的出现,应当同时考虑用户用冷的计量问题。与采暖管路同样,要解决好冷水管网的平衡问题,必要时考虑加装平衡阀等。这些工作进行得越早越好。否则,若干年后,我们面临的是一大批工程的节能改造问题。这意味着部分建设费用的重复使用和浪费以及已使用年限内部分能源的空耗。

3.应大力鼓励节能设备的开发和推广应用,除了本文第四部分所说一些节能空调系统以外,目前应尽快推广带电机变频装置的风机和水泵,配合VAV和VWV空调系统使用。在气候较干燥地区及夏季昼夜温差较大地区,应尽快研究推行蒸发冷却和夜间自然通风等自然能降温方式的使用及进行有关设备的研制、开发、推广。