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引用 如何降低冷气和采暖的空调费用?  

2008-12-02 14:01:23|  分类: C节能知识 |  标签: |举报 |字号 订阅

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引用

leosay.k如何降低冷气和采暖的空调费用?

随着社会的发展进步,HVAC系统(即采暖﹑通风﹑空调系统)已经越来越重要,成为大型建筑基础设施之一,其所消耗的能源在企业成本中所占比重也越来越大,由于早期能源成本较低以及技术限制,早期的空调系统运行效率都较低,而在能源价格持续上涨的今天,节约能源,降低成本也不再是一句口号。如何提高设备运行效率,降低企业运营成本,是每一个企业都必须考虑的。在当前的建筑暖通空调领域,基本上可分为以下几种:

 

1.        单一供冷或冷暖两用空调系统,此类系统仅对空气温度有要求,在被控空间较大,大型公共设施,如车站,医院,大型商场,酒店等场所广泛运用,而在此类场所中因人员的大量流动,设备运转,环境不封闭等原因而造成的冷量热量易大量流失,因此需要空调系统提供大量的冷气以维持温度在一定值以下或以上,此类系统的特点是制冷量大,系统结构和控制都较为简单。

 

2.        洁净式空调系统,此类空调系统需要保持室内空气质量在要求范围内,通过静电除尘等设备以及高效过滤器使得室内洁净度达到十万级,万级,百级等洁净级别,主要用于洁净度要求高的手术室,实验室,无尘室,食品加工等场所。

 

3.        恒温恒湿空调系统:在多数工艺要求高的场所,为避免环境温度和湿度造成的精度误差或其他的质量问题,要求将环境温度和湿度都控制在一个稳定的理想的范围内,对于实验室,精密设备,机房,食品生产过程,电子,纺织等轻工业生产过程等场所而言,这都非常重要。

 

在单一供冷或冷暖两用空调系统中,由于此类系统仅需要大量的冷量或热量,只需通过大型的空调机组设备利用水等介质将室内的热量转移到室外以达到制冷效果,或将室外的热量带入室内以达到采暖效果,所以系统结构简单,控制系统也简单。其系统结构大概如图(一)所示:

 如何降低冷气和采暖的空调费用? - leosay.k - leosay.k的博客

                      图(一)

 

可以看到在这样的系统结构中其控制方式是将冷冻水循环起来进行冷量的传送,然后由空调机组检测水温,在水温不能保证冷气的供应时启动机组制冷,然后根据水温调节制冷机组投入能量大小。可以注意到在高峰时期机组满负荷运行以降低温度,在水温达到要求后和低峰期即室内温度满足要求后空调机组不能停止运行,只能在低负荷下运行,因为一旦机组停止运行则室内温度很快又会上升,这时空调机组需要再次启动,系统的运行状态及效果大概如图(二)所示:

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                                                          图(二)

由图(二)中可以看到,在系统启动初期,空调机组开机,且满负荷运转时,红色阴影区所代表的空调系统可以提供的制冷量能够很快满足并超出需求,这时所需制冷量小时,机组也降低输入功率以减少耗电,红色阴影区所代表的空调系统可提供的制冷量也快速跟随下降,在需求量进一步降低时空调机组会停止运行,但此时又会造成供应量低于需求量导致温度升高,空调机组只有再启动起来以提供冷量,如此频繁启动停止以便在温度不超过设定,但这对大型的机组来说不是非常好的一种运行状态,因为一般大型机组只有在满负荷运行状态的时候才是效率最高的时候,如螺杆机组在输入功率为满负荷的75%时,其制冷量只有满负荷时的65%左右,而且如此长时间运行在低负荷状态不仅耗电,又降低机组的使用寿命。

这时我们就需要一种方法使得空调设备在使用高峰期时将其过剩的能量保存起来,待到使用低峰时段的时候再投入使用,而机组就能以满负荷高效运转然后停止运行一段时间,以节省用电消耗,提高使用效率。为解决此问题只需要增加一个储能罐,如图(三)所示:

 

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                                                                          图(三)

 

经过改造之后的系统可以达到一个很高的运行效率,因为水有着较高的热容量,在选择到适当容量的水罐时,只要将水罐的水温降到设定范围内就可以使空调机组不运行但能维持冷气供应一段时间,使得在成本和效率之间有个很好的匹配,此时系统的运行状态及效果如图(四)所示:

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                                             图(四)

可以看到,在增加了冷冻水罐后,当启动初期满负荷运行,快速制冷时,储能罐可以将末端未使用完的冷量吸收储存起来,然后在室内需求制冷量降低时,空调机组可以停止运行,而空调系统可提供的制冷量却没有因此而跟随下降,在室内需求制冷量重新增加而消耗掉储能系统里的冷量后,空调机组再次启动以补充冷量,而机组两次启动的间隔能够因此增加很多,电力的消耗和设备的损耗也随之大为降低,由此可以很明显的看到增加储能部分后带来的好处。     

 

但是这仅仅是减少企业电力消耗的一小步,企业真正损失的是在制冷的同时所丢掉的部分。众所周知此类系统在制冷的同时也大量的热量通过冷却塔或其他的冷凝设备散发到大气中,将大量的能量白白浪费,特别是对于那些既需要提供冷气又需要有洁净的热水的场所,如酒店等,一方面将大量热量排到空气中,另一方面又通过电热设备或油气锅炉烧制热水,这样排放热量就更为可惜了。若能够将如此大量的热量进行回收利用,而又不影响设备原有性能,则其所带来的好处将非常之多,简单说来就有如下几点:

 

1.  节省大量的制热成本

2.  大大提高原有设备的使用效率和能源使用效率

3.  减少了因使用冷却塔而损失的水的成本

4.  减少冷却塔的使用,减少设备损耗和维护成本

5.  降低冷却塔造成的环境噪声和周边的高温高湿的恶劣空气

6.  同时也大大降低了高温高湿空气对周边设备的腐蚀。

 

在这几点显而易见的优点中,最重要的就是对能源的回收利用所带来的丰厚回报,我们以一组清晰的数字来证实这种技术进步所带来的好处:

以一家拥有120个房间的酒店来说,使用中央空调供冷时,假设全年平均入住率为60%,即每天有70个房间在使用,按需要冷气供应的天数为150天计算,温度设定值为18℃,那么每个房间需要的冷量为2600Wh,即2237大卡冷量,那么每天共需要冷量为2600×70=182000Wh=182KWh或者说是156596大卡冷量,按能效比较高的空调机组能效比系数3.5来计算,则在产生182KWh冷量的同时将会产生182×(1+1/3.5=234KWh热量,即201337.8大卡热量,而若将这些热量回收利用,则能将10.1吨水加热20℃,即将25℃水加热到45℃,如果将这部分热量排放到空气中,另外使用电热水器,或锅炉来将10.1吨水加热20℃,将会花费多少费用呢?

首先,计算使用电热水器的费用,因每度电所能产生的热量为860.4大卡热量,按电费1/度来算,另外选取加热效率为0.95的电热水器,产生201337.8大卡热量需要耗电(201337.8/860.4/0.95=264.3度,折合电费为264.3元每天,供冷150天共39645元。

 

如果采用天然气来烧制热水,选用效率较高的燃气锅炉,以燃烧效率为0.8,按照天然气的燃烧值为33.6MJ/立方(8656.8大卡/立方)来计算,则产生相同的热量需要(201337.8/8656.8/0.8=29.125立方天然气,并且需要完全燃烧才能达到,按目前天然气价格2.5/立方计算,折合燃气费用每天支出72.8元,供冷150天共支出10921.88元。

 

如果采用烧煤锅炉,那么按照煤的燃烧值25.6MJ/kg6013.4大卡/kg)来计算,需要201337.8/6013.4=33.5kg煤,并且需要完全燃烧才能达到相同的效果,而一般烧煤锅炉的燃烧效率都在0.75左右,那么准确的消耗量应该是33.5kg/0.75=44.7kg/天。那么整个供冷季节需要消耗44.7kg/天×150=6700kg,按每吨煤500元折合为费用支出共计3350元,加上燃煤锅炉的煤渣清理和经常性的保养费用,又是一笔不能不算的费用支出。

 

以上是每天使用1045℃热水时所消耗的费用对比,稍加计算即可知道,将热量白白排掉所损失的费用加上重新购买电能或煤气能源制热水的费用,相当于花费双倍的费用来满足需求,若能将其省下,这将是一笔非常可观的利润。

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