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浅谈公共建筑中空调系统的运行情况

  近年来随着大型建筑的不断增多,其中设计空调系统也不断发展,这些对舒适性与节能指标的求也在不断高,同时,由于在空调系统设计及运行中存在很多有待改进的地方,因而具有巨大的节能潜力。这种情况下,采取节能措施减少空调系统能耗就成为建筑物业管理者的一项重任务。目前许多包括一些办公楼在内的公共建筑空调系统运行中存在诸如运行效果不能满足,用能效率较低,空调能耗偏高等问题。有数字表明有的办公楼空调系统的日常营运费用已占建筑物总营运费用的6%以上。
  几年来,有相关人员对一些大型公共建筑空调系统的测试,以及本人在对一些旧建筑中空调系统的改造施工中发现,公共建筑空调系统中存在着一些问题。
  一、空调系统的运行情况
  目前,公共建筑中大多采用风机盘管加新风系统的空调方式,个别的采用全空气系统。空调系统一般采用带一定余压的吊顶卧式风机盘管,每台风机盘管带散流器送风口,新风空调箱用各层机组方式,冷、热水由地下室冷、热源集中供应。在运行及能耗方面的主问题有以下几点
  1、风机盘管冷凝水外溢现象严重
  由于受层高以及造价等原因的限制,公共建筑空调系统主为全年使用的二管制风机盘管加新风形式。室内风机盘管一般为安装立式,一窗一机,下送下回,一些经过改造的房间的风机盘管置于吊顶内。这样,当室外空气湿度较大时,风机盘管的凝水管就会出现排水不畅、凝水外漏的现象,给周围环境及管理带来麻烦。另外,风机盘管经常在湿工况下进行,还会使表冷器管道滋生霉菌,使得室内环境卫生条件变差。
  按照风机盘管加新风系统的设计,新风经过表冷器进行降温除湿处理后才送入室内。但是在实际运行中,新风处理箱的表冷器一到冬季,就会被冻裂。考虑到新风不处理的条件下,室内温度也可达到求,于是有的建筑中,运行管理人员就将新风处理箱的表冷器拆掉了。这样风机盘管既担负了室内的热负荷,又担负起由新风、室外渗透风以及人员设备等带来的全部湿负荷。所以当室外空气湿度变大时,需处理的湿负荷也就会随之变大,一旦超出风机盘管及其凝水管路的处理能力,就会出现上述现象。
  2、冷机运行效率较低
  一年中出现最大负荷的时间较少,冷机多在低负荷下运行,且水系统多为定流量,冷机运行状态多为大流量、小温差,运行效率较低,既增加了水泵的输送能耗,又增大了管路的冷热量损失。这样运行的结果是,不仅冷机耗能大,运行管理和控制复杂,而且会缩短冷机的寿命,增加设备发生故障的机率。
  3、新风量不能满足求
  各个房间的新风量分配不均,大多达不到15M3/H的最低求,有的甚至于无新风口。特别是冬季最冷月由于气温较低,为保护盘管不致被冻裂而将新风阀关得很小。
  4、设备噪声及振动大
  公共建筑中空调系统设备运行时是一个较大的噪声源。比如冷水机组、冷却塔、冷却水泵、冷水泵、空调器、通风机等设备的噪声都比较大。这些设备布置的位置是否合适,是否最优,设计是否采取了切实可行的消声、减振措施,直接影响建筑中的办公环境。
  5、运行管理水平低
  系统设备调节不够适当,检修不够及时,运行管理人员专业素质较差,从而影响系统的正常运行,造成能量的浪费。
  二、对公共建筑类建筑运行方法及节能设计的建议
  1、采用节能空调系统
  由于目前许多公共建筑中一般采用定流量水系统,水泵容量是按建筑物最大的设计负荷选定的,且在全年固定的水流量下工作,这样系统操作方便。但季节、昼夜和建筑使用功能的不同,实际负荷在一年绝大部分时间内远比设计负荷低。系统在大流量、小温差的情况下工作,浪费了水泵运行的输送能量,且增大了管路的热量损失。采用变水量系统,可较好地实现节能目标。
  1.1、有的采用在用户冷却盘管处设二通管以改变用户侧的水流量,有的则在冷冻水系统的设计中采用平衡阀或自平衡,减少水力失调,使循环泵节能,经济合理地运行。
  平衡阀常指手动平衡阀,通过手动改变阀的流通面积及阀的阻力来调节流量。它通常按管径选用。自平衡阀也称动态流量平衡阀或定流量阀。设置平衡阀或自平衡阀时应注意以下几点
  1.1.1为使系统能得到较好地平衡精度,平衡阀应从冷水的输送端分支路逐级设置,而自平衡阀通常仅在用户末端设置。
  1.1.2平衡阀或自平衡阀在末端的设置,对阻力相等的同类型终端分支设备,如风机盘管,可数台合设一个,尤其采用自平衡阀时。
  1.1.3设有二通调节阀的环路中,只二通阀的流量及压差符合实际工况,则不存在水力不平衡的问题,可不必设平衡阀。
  1.2、另一种减少能量浪费的方法是冷却水系统节能法
  1.2.1冷却水泵变速驱动,取消调节阀,使水泵特性与管路特性更好地匹配。在水泵的选择计算中,流量附加系数取1.1~1.2,压力附加系数取1.1~1.2,再加上调节阀本身的局部阻力,以及管路阻力与水泵特性的配合差别,将导致系统运行时调节阀上的压力降达到环路总压力的2%以上,如采用变频调速水泵,冷却水泵耗能将节约2%以上。
  1.2.2另外,根据冷水机组冷凝器的冷却需求,调节冷却水流量,使系统在部分负荷工况下运行,也可减少冷却水传输能耗。冷水机组在部分负荷工作情况下,冷凝器所需换热量减少,如维持冷却水进出冷凝器的温差不变,则可以减少冷却水流量,即可大幅减少冷却水能耗。但由于冷却水量的减少对冷凝器的换热有影响,故不能过多地减少冷却水量,通常冷水机组求通过冷凝器的冷却水流速范围1.1—3.5M/S,并求最小水量。一般情况流量不宜减少太多,以减至75%左右最好。
  综上所述,采用变频调速取代冷却水环路中的调节阀,并于部分负荷时在一定范围内减少冷却水流量,将大幅减少冷却水系统的能耗。
  2、高运行管理水平和空调自控程度
  就目前大型公共建筑中空调系统运行中存在的问题来看,除与设计有关外,与系统的运行管理情况也密切相关。而且各系统运行管理水平参差不齐,管理方式和制度也不同。有些公共建筑的空调设备疏于清洗,过滤器、表冷器和冷凝器均有不同程度的堵塞现象,严重影响了空调系统的正常运行。因此系统运行管理人员进行必的技术培训和考核,严格管理制度。
  3、改进风机盘管系统的新风设计
  目前采用风机盘管系统的办公楼,运行中存在的最大问题是空气品质差及冷凝水外溢。解决的方法应该善新风系统的设计。
  3.1、设计单独的新风口,使新风经机组处理后能直接送入室内,而不再经由风机盘管末端,这样可高空气的新鲜程度,保证空气品质。
  3.2、保证新风机组具备足够的除湿能力。
  三、总结
  通过对公共建筑中空调系统运行效果和能耗方面存在的问题的探讨,目的在于找出一个更好的解决方案。这些问题应该也必须引起有关设计人员和运行管理人员的重视。当然在施工时,施工技术人员与设计人员及业主的相互沟通,相互配合也是很重的。