淺談中央空調(diào)節(jié)能與冷熱源選擇

1、科技信息2007年第22期SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科我國能源方針是“節(jié)能”與能源開發(fā)并重,井把節(jié)約能源放大優(yōu)先的地位?？照{(diào)工程的節(jié)能主要包括:節(jié)電節(jié)水、節(jié)省冷量和熱量。因此,空調(diào)對冷熱源選擇采取最佳的“節(jié)能”方案是至關(guān)重要的問題?？照{(diào)制冷制熱方式的選取,受到我國能源政策,能源結(jié)構(gòu)的制約和影響。因此,要合理選擇空調(diào)制冷制熱方式,應(yīng)從國家的能源情況,能源政策多加考慮?，F(xiàn)推薦幾種較節(jié)能的冷熱源選擇方式。一、采用冰蓄冷技術(shù)冰蓄冷技術(shù)是利用峰谷電價的差別將用電高峰時的空調(diào)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到電價較為便宜的夜間,從而節(jié)約運行費用。對于傳統(tǒng)的冰蓄能系統(tǒng),主機所耗的總能量變化不大,因

2、而可節(jié)約運行費用但不節(jié)能;如采用再冷式冰蓄能系統(tǒng)則因采用了新型的冰剝離法,而減少了剝離能耗,即可節(jié)約運行費用又可節(jié)能。采用冰蓄能系統(tǒng)時,具體地有下面幾種方案可供選擇:“全部蓄能系統(tǒng)”:當(dāng)電價在峰、谷時段里有差別時,可將全部負(fù)荷轉(zhuǎn)移到廉價電費的時間里運行。這種方式常用于改建工程,它可利用原有的冷水機組,只需加設(shè)蓄冷設(shè)備和有關(guān)的輔助裝置;這種方式也適用于需要瞬時大量釋冷的特殊建筑物,如體育館建筑物等。二、采用水源熱泵技術(shù)水源熱泵技術(shù)是利用地球表面淺層水源如地下水、河流和湖泊中吸收的太陽能和地?zé)崮芏纬傻牡蜏氐臀粺崮苜Y源,并采用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移的一種技術(shù)。

3、地球表面淺層水源如深度在1000米以內(nèi)的地下水、地表的河流和湖泊和海洋中,吸收了太陽進入地球的相當(dāng)?shù)妮椛淠芰?并且水源的溫度一般都十分穩(wěn)定。水源熱泵機組工作原理就是在夏季將建筑物中的熱量轉(zhuǎn)移到水源中,由于水源溫度低,所以可以高效地帶走熱量,而冬季,則從水源中提取能量,由熱泵原理通過空氣或水作為載冷劑提升溫度后送到建筑物中。通常水源熱泵消耗1kW的能量,用戶可以得到4kW以上的熱量或冷量。由于水源熱泵技術(shù)利用地表水作為空調(diào)機組的制冷制熱的源,所以其具有以下優(yōu)點:1.屬可再生能源利用技術(shù)水源熱泵是利用了地球水體所儲藏的太陽能資源作為冷熱源,進行能量轉(zhuǎn)換的供暖空調(diào)系統(tǒng)。其中可以利用的水體,包括地下水

4、或河流、地表的部分的河流和湖泊以及海洋。地表土壤和水體不僅是一個巨大的太陽能集熱器,收集了47%的太陽輻射能量,比人類每年利用能量的500倍還多(地下的水體是通過土壤間接的接受太陽輻射能量,而且是一個巨大的動態(tài)能量平衡系統(tǒng),地表的土壤和水體自然地保持能量接受和發(fā)散的相對的均衡。這使得利用儲存于其中的近乎無限的太陽能或地能成為可能。所以說,水源熱泵利用的是清潔的可再生能源的一種技術(shù)。2.高效節(jié)能水源熱泵機組可利用的水體溫度冬季為12-22,水體溫度比環(huán)境空氣溫度高,所以熱泵循環(huán)的蒸發(fā)溫度提高,能效比也提高。而夏季水體為18-35,水體溫度比環(huán)境空氣溫度低,所以制冷的冷凝溫度降低,使得冷卻效果好于

5、風(fēng)冷式和冷卻塔式,機組效率提高。據(jù)美國環(huán)保署EPA估計,設(shè)計安裝良好的水源熱泵,平均來說可以節(jié)約用戶3040%的供熱制冷空調(diào)的運行費用。3.運行穩(wěn)定可靠水體的溫度一年四季相對穩(wěn)定,其波動的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于空氣的變動。是很好的熱泵熱源和空調(diào)冷源,水體溫度較恒定的特性,使得熱泵機組運行更可靠、穩(wěn)定,也保證了系統(tǒng)的高效性和經(jīng)濟性。不存在空氣源熱泵的冬季除霜等難點問題。4.環(huán)境效益顯著水源熱泵的使用電能,電能本身為一種清潔的能源,但在發(fā)電時,消耗一次能源并導(dǎo)致污染物和二氧化碳溫室氣體的排放。所以節(jié)能的設(shè)備本身的污染就小。設(shè)計良好的水源熱泵機組的電力消耗,與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少30%以上,與電供暖相比

6、,相當(dāng)于減少70%以上。水源熱泵技術(shù)采用的制冷劑,可以是R22或R134A、R407C和R410A等替代共質(zhì)。水源熱泵機組的運行沒有任何污染,可以建造在居民區(qū)內(nèi),沒有燃燒,沒有排煙,也沒有廢棄物,不需要堆放燃料廢物的場地,且不用遠(yuǎn)距離輸送熱量。5.一機多用,應(yīng)用范圍廣水源熱泵系統(tǒng)可供暖、空調(diào),還可供生活熱水,一機多用,一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調(diào)的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物,水源熱泵有著明顯的優(yōu)點。不僅節(jié)省了大量能源,而且用一套設(shè)備可以同時滿足供熱和供冷的要求,減少了設(shè)備的初投資。水源熱泵可應(yīng)用于賓館、商場、辦公樓、學(xué)校等建筑,小型的水源熱泵更適合于別墅住宅的采

7、暖、空調(diào)。6.自動運行水源熱泵機組由于工況穩(wěn)定,所以可以設(shè)計簡單的系統(tǒng),部件較少,機組運行簡單可靠,維護費用低;自動控制程度高,使用壽命長可達到15年以上。當(dāng)然,象任何事物一樣,水源熱泵也不是十全十美的,其應(yīng)用也會受到制約。可利用的水源條件限制。水源熱泵理論上可以利用一切的水資源,其實在實際工程中,不同的水資源利用的成本差異是相當(dāng)大的。所以在不同的地區(qū)是否有合適的水源成為水源熱泵應(yīng)用的一個關(guān)鍵。目前的水源熱泵利用方式中,閉式系統(tǒng)一般成本較高。而開式系統(tǒng),能否尋找到合適的水源就成為使用水源熱泵的限制條件。對開式系統(tǒng),水源要求必須滿足一定的溫度、水量和清潔度。水層的地理結(jié)構(gòu)的限制。對于從地下抽水回

8、灌的使用,必須考慮到使用地的地質(zhì)的結(jié)構(gòu),確?？梢栽诮?jīng)濟條件下打井找到合適的水源,同時還應(yīng)當(dāng)考慮當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和土壤的條件,保證用后尾水的回灌可以實現(xiàn)。投資的經(jīng)濟性。由于受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響,水源的基本條件的不同;一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同。雖然總體來說,水源熱泵的運行效率較高、費用較低。但與傳統(tǒng)的空調(diào)制冷取暖方式相比,在不同地區(qū)不同需求的條件下,水源熱泵的投資經(jīng)濟性會有所不同。三、采用多元化空調(diào)冷熱源在大型建筑中,實現(xiàn)空調(diào)能源的多元化是比較合理的選擇。所謂多元化能源,就是選用二種或二種以上能源作為空調(diào)冷熱源的能源。較常見的做法是,在一個大型的空調(diào)

9、系統(tǒng)中,既采用一部分電力冷水機組,又采用一部分燃?xì)?或燃油冷熱水機組。在夏季采用部分燃?xì)饫錈崴畽C組,可以降低高峰用電,減輕電力負(fù)荷,減少電網(wǎng)拉閘,讓電于民。另一方面,與冬季的天燃?xì)庥昧肯啾?夏季用氣量遠(yuǎn)小于冬季用氣量,用氣存在季節(jié)性的不平衡。而夏季采用天然氣制冷和空調(diào),卻卻起到了平衡天然氣負(fù)荷的作用,可以說是一舉二得的好事。雖然燃?xì)饫錈崴畽C組的價格略高于電動冷水機組,但燃?xì)饫錈崴畽C組是冷熱二用的,省去了冬季的鍋爐和鍋爐房面積,減少了變壓器的臺數(shù)和容量,綜合考慮,燃?xì)饫錈崴畽C的一次投資并不比電動冷水機組和鍋爐高。從運行成本講,采用二種能源后,今后無論哪一種能源價格的變動,都不會對運行費用產(chǎn)生較大影響。我國的能源形勢是嚴(yán)峻的,供電緊張的局面在相當(dāng)一段時期內(nèi)不會有根本的改變。在大型中央空調(diào)系統(tǒng)中,采用多元化能源,不僅可以減少用電負(fù)荷,平衡天然氣的冬夏季用氣負(fù)荷,減少污染,凈化環(huán)境,而且可以降低系統(tǒng)的日常運行費用。具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。參考文獻1李先瑞、郎四維住宅采暖、空調(diào)方式的控討1999.2中國工程院兗州興隆礦采暖空調(diào)聯(lián)供方案可行性分析報告1999.淺談中央空調(diào)節(jié)能與冷熱源選擇劉德慶1常智靜2(1.哈爾濱華旗飯店有限公司黑龍江哈爾濱150000;2.哈爾濱龍成消防設(shè)施安裝有限公司黑龍江哈爾濱150000摘要:隨著我國空調(diào)事業(yè)