办公建筑空调系统的节能与经济技术性分析

【摘要】：近几年国家经济发展迅速,对能源的需求量越来越大,然而由于片面追求经济增长,忽视了对能源的高效利用,单位GDP能耗居高不下。面对我国能源紧张的状况,需要我们必须开源节流,并把降低能耗放在工作首位。 我国机关办公建筑的能源管理途径大体有以下三种：一是系统优化型能源管理,二是设备改进型能源管理,三是节约型能源管理。 政府机关建筑的能源费用在政府日常开支中一般占有最大比重,因此,机关单位相对比较重视建筑能源管理,日常节约措施比较完善。但是,节约效率更高,经济效益更大的系统设备改进型和系统优化型能源管理相对薄弱。在政府办公建筑能源消费中采暖空调能耗最大。如何做到空调采暖用能最合理,消除不必要的能源浪费；如何在保证服务质量的前提下,降低能源费用,是当前办公建筑能源管理的出发点也是落脚点。 当前,多数政府机关建筑空调冷水系统均未采用变频变流量节能技术,原因之一就是变频控制技术尚不成熟,未得到广泛应用。 本文针对集中空调冷水系统展开研究,首先深入分析了定流量一次泵/变频二次泵水系统、变频一次泵水系统、末端微型泵/变频一次泵系统三种变频水系统的“是与非”“利与弊”,对变频技术在冷水系统中未得到广泛应用的原因与变频空调水系统普遍技术难点和要求,进行了研究,通过论证,进而在广泛查阅国内外文献资料和对现有技术手段进行充分论证比较的基础上,得到了末端微型泵/变频一次泵水系统比较适合机关办公建筑对降低能耗有显著效果的结论。 为了检验结论,针对研究对象进行了详细的理论建模计算与经济性分析,以经济效益最优为目标,考虑变负荷特性,借鉴供水管网和供热管网的优化计算方法,以济南地区某办公区空调冷水系统为原型,利用拓扑结构和冷水流量已知的的枝状冷水系统管网建立微型泵/变频一次泵系统模型,分析比较微型泵系统模型与等流速系统在经济效益方面的不同,为微型泵水系统的应用提供理论依据。根据计算结果对微型泵系统与等流速系统在不同冷负荷状况下的年度总运行费用进行了测试对比。结果表明,能耗约降低18.67%。在不考虑初投资等其它因素的前提下,以年度运行成本为衡量标准,定流量末端微型泵/变频一次泵水系统与定流速水系统相比节能效果明显。 末端微型泵/变频一次泵水系统就其原理而言,它突破了空调水系统只应使用大流量循环泵作动力的传统理念。其最大的优点是克服了其他变流量水系统普遍存在的系统最远、最不利端流量不足技术难题。这种形式的水系统其主要特征是将微型泵应用到了房间空调末端,通过与室内风机盘管风机联动达到空调制冷效果。一次泵系统采用变频控制以保护空调机组安全运行和克服主管道系统沿程阻力,其控制信号取自主机水系统压差值或负荷侧水系统定压值,由于采用末端微型泵和一次泵串联的形式,空调水系统沿程阻力由微型泵和一次泵分担。因此,水系统输配总能耗与末端微型泵使用量直接相关。房间空调开得越多,系统水流量越大,空调机房主机开机台数也越多；反之,越少。但因微型泵加工制造质量、成本和系统控制技术等问题,实际应用还比较少,从长远看,末端微型泵水系统未来应用前景广阔。 本文的后半部分,经过对某机关办公建筑采暖空调的实地调查研究,目前该单位还未采用变频变流量冷水系统节能技术,但从实际出发,采取了多种技术手段,降低了能耗。合理利用复合能源,空调机组采用组合技术,以200万kcal／h的大容量蒸汽溴化锂吸收式冷水机组+120万kcal／h的19XL400离心式机组+60万kcal／h的30HR225活塞式机组的组合措施,改善了系统与设备之间的匹配,有效提高了空调系统在空调季初期、中期、高峰期的运行能效；同时对空调系统进行了能源优化管理,通过对空调区域进行分区管理,划分5个区域,运用GNS计算机能源集控管理系统的功能,有效降低了空调采暖能耗,取得良好效果,值得推广和借鉴。 【关键词】：空调水系统 建模 节能 末端微型泵
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TU831.3
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符号说明12-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 我国能源结构的基本状况14-15
• 1.2 我国能源管理的现状15-16
• 1.3 机关办公建筑存在的能源管理问题16-18
• 1.3.1 设备系统设计先天不足16-17
• 1.3.2 对能耗问题认识不足17
• 1.3.3 缺乏科学的能耗评价标准17
• 1.3.4 建筑能源管理人才不足17-18
• 1.4 机关办公建筑未来节能方向18
• 1.5 本课题主要研究内容18-19
• 第二章 集中空调变流量水系统的类型与特性19-30
• 2.1 空调水系统类型与存在的问题20-25
• 2.2 西方国家变频一次泵水系统的探索与实践25-26
• 2.3 影响变流量水系统发展的技术难点26-27
• 2.4 变流量水系统重要技术参数27-28
• 2.5 变流量水系统和机组的相关特性28-30
• 第三章 变频一次泵/末端微型泵水系统的应用与运行管理30-39
• 3.1 机关办公建筑集中空调特点31
• 3.2 应用前提条件31-33
• 3.3 运行管理的技术措施33-34
• 3.4 变频一次泵/末端微型泵系统利与弊34-37
• 3.4.1 优势35-36
• 3.4.2 尚待解决的问题36-37
• 3.4.3 适用范围37
• 3.5 小结37-39
• 第四章 采暖空调系统节能应用实例39-45
• 4.1 合理选择机组容量40
• 4.2 利用复合能源40
• 4.3 调整与改造水系统40-42
• 4.4 加强日常管理提高节能效益42-43
• 4.5 采用先进的空调系统自控策略43-45
• 第五章 结论与展望45-47
• 参考文献47-51
• 致谢51-52
• 攻读学位期间获得的专利52-53
• 学位论文评阅及答辩情况表53

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