中央空调系统的节能方案探索

中央空调系统的节能方案探索指导教师：陶洁职称：讲师类别：毕业论文目前我国的建筑能耗不断增加，占据社会总能耗的27％以上，且其总量呈逐年上升趋势。其中2/3为中央空调系统所消耗。根据中央空调行业的研究成果，如果采取相应的节能技术，使现有空调系统节能20％～50％，是完全可能的。从可持续发展的角度看，利用可再生能源及提高能源利用效率是降低建筑能耗的根本途径，热泵技术的开发满足了节约与环保的双重要求，而其中的水源热泵技术更是具有巨大的发展潜力，丰富的地表水和地下水以及生活污水都可以用作水源热泵机组的冷热源。因此，大力发展水源热泵技术对空调节能具有非常大的现实意义。在我国南方地区，常见的采暖方式很多，但从其使用能源的过程来看，过程可以简单的概括为：夏天采用冷却塔+水冷空调主机+末端空调设备实现制冷，全年生活热水及冬季供暖，采用燃油锅炉或者电加热锅炉，这种传统的供暖模式在长期运行中，发现存在以下一些问题：①能源利用率低。②高位能（如煤、燃气、油、电等）的使用不合理。③传统供暖方式对环境的影响。④常见的供暖模式设备利用率低，初投资大。综上所述，现有常规的中央空调模式是一种“能源消耗高位能源、向建筑物室内提供低温的热量、向环境排放废物（如废热、废气、废渣等）的单向性的模式。这种中央空调模式既耗能又污染环境。而热泵是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置，它虽然会消耗一定的高位能，但理论上供给用户的却是消耗的高位能和吸取的低位能的总和。水源热泵技术以其无污染、效能高、运行稳定、一机多用、利用可再生能源等特点已被世界各地广泛应用。在国家日益重视建筑节能的今天，水源热泵空调系统有着巨大的节能潜力和广阔的应用前景。而地表水源热泵系统的适用性与地区的地表水量、水温、水质以及室外气候条件有关，水源热泵系统对水源系统的要求是：水量充足、水温适度、水质适宜、供水稳定。水源热泵理论上可以利用一切的水资源，其实在实际工程中，不同的水资源利用的成本差异是相当大的。所以在不同的地区是否有合适的水源成为水源热泵应用的一个关键。对于开式系统，能否寻找到合适的水源就成为使用水源热泵的限制条件。对于开式系统而言，主要需要解决水温，水量和清洁度的问题。2桂林市星级宾馆应用地表水源热泵空调系统的条件分析2.1气候条件桂林市地处南岭山系的西南部，平均海拔150米，典型岩溶地貌，地处广西壮族自治区东北部,北纬24°18″-25°41″，属中亚热带季风气候。境内气候温和，雨量充沛，无霜期长，光照充足，热量丰富，夏长冬短，四季分明且雨热基本同季。年平均气温为18.9℃。8月最热，月平均气温为23℃；1月最冷，月平均气温15.6℃。年平均无霜期309天，年平均降雨量1949.5mm。平均蒸发量1490～1905mm。年平均相对湿度为73～79％。年平均日照时数为1670h。平均气压为994.9kPa。2.2水资源条件桂林市的水系以两江四湖为主。两江四湖———是桂林市中心区的漓江、桃花江、榕湖、杉湖、桂湖、木龙湖等环城水系的总称。漓江位于中国广西壮族自治区南岭山脉西南部，属珠江水系，全长214km，流域总面积6,050km2，总人口约为150万人。流域年总降水量为108亿m3,年平均降水量为1900mm，其中蒸发量损失约为28亿m3，水资源总量为80亿m3。其中,地表水资源总量为71亿m3（加上跨流域引水1亿m3），地下水10亿m3。流域人均水资源为5020.5m3，地表水资源人均4623m3，远远高于全国人均水平2700m3/人。根据国际水资源丰富程度指标,漓江流域属于人均水资源量丰富地区。对于漓江来说，水资源需求包括河道外国民经济用水（包括人类生存、发展的用水）和维持水文景观生态平衡的河道内景观生态用水两部分。流域河道外国民经济用水主要集中在桂林城区（含）以上地段，2000年为11.51亿m3，占全流域63%。流域河道外国民经济用水为18.328亿m3，仅占流域水资源总量的22.91%，可以认为流域的水资源开发仍有潜力。只要桂林在枯水季节能够保持30m3/s的水量，则流域的水资源的承载力是可以满足流域经济社会与生态的可持续发展的需要。因此，桂林城区以上段选为地表水资源平衡计算段,水资源的保证率为95%（特枯年）。以上由2000年分月别分地段的河道外用水，预测2010年、2020年的河道外用水量。根据20年桂林水文站的流量资料分月别计算水资源供给量。2.3小结以上分析了桂林市的水资源和气候环境的因素以及地表水源热泵系统对水资源的要求。桂林市的大部分星级宾馆都位于两江四湖周边，而影响地表水源系统运行效果的重要因素主要是水量、水温、水质和供水稳定性。漓江水容量和水质，以及温度的范围均满足开式水源热泵系统的要求。3桂林市榕湖饭店应用水源热泵系统调研桂林市榕湖饭店原来在夏天时采用冷却塔+水冷空调主机+锅炉+末端设备实现制冷，全年供生活热水及冬季供暖。根据榕湖饭店三面环湖的特点，设计单位于2004年初开始探讨利用榕湖水的水源热泵中央空调综合节能系统在榕湖饭店应用的可行性。前期做了一年多的大量调查研究和试验，进行了许多技术创新，在2006年为其设计投资兴建了广西首例地表水源热泵系统。改进的系统设计为两台热回收双冷凝器水源热泵机组取代原有冷却塔+水冷空调主机+锅炉系统，直接利用桂林榕湖作为机组的冷热源（未采用板换）。该机组可以在夏季空调制冷的同时利用热回收技术免费获得生活热水，冬季则用一台机组采暖，一台机组生产生活热水。在改造工程中还对整个机房部分做了自动化改造，大大减轻了操作和管理强度。这套系统成功投入运行，全年为整个饭店提供空调和生活热水，保证饭店的正常营业要求和重要的国宾接待任务。特别在2008年1月桂林遇到五十年一遇的冰冻灾害，榕湖湖水温度最低为3.5℃在这种极端恶劣的气候条件下，改造后的水源热泵系统依然能平稳、高效的运行，无需任何辅助加热设备，保证了饭店的供暖和超量的供应生活热水，并以优质的售后服务，圆满完成对胡锦涛总书记及相关领导的接待的政治任务。设计的这套系统经受了严峻考验后，事实证明是完全成功的，也代表了当今地表水水源热泵系统最先进的技术水平。设计安装的这套新型节能环保的水源热泵系统2006年在榕湖饭店投入运行以后，和原榕湖饭店传统的中央空调系统相比，显现出强大的优势，主要表现在以下几个方面：①节能效果显著。与原榕湖饭店传统中央空调相比，设计安装的水源热泵系统在2006年8月份投入至2007年7月，运行一年来为饭店节省空调费用1309507元，比原系统节约了49.5%，宾馆住宿的利润一般为5%，以每位客人平均消费1200元计算，这相当于每年为酒店增加了20000位客人，占全年接待人数的一半。②环保作用突出。整套系统无需锅炉，投入运行一年就为榕湖饭店节省了257.4吨柴油，相当于节约了389吨标准煤，减少了1011吨二氧化碳、9338公斤二氧化硫、2723公斤氮氧化物的排放，环保作用突出。③降低运行维护成本。原系统由6人全职操作，2人负责维护整个系统，改进后系统实现了全自动化智能控制，只需兼职人员操作。4桂林市星级宾馆水源热泵系统应用推广的可行性分析4.1桂林市星级宾馆概况桂林市的星级宾馆绝大部分发布在桂林市两江四湖周围，也就是说这些处于丰富地表水资源周边的星级宾馆具有采用水源热泵系统的环境优势，由于桂林市两江四湖环城水系的改造，地表水资源分布比较平均，也为水源热泵系统的应用打下了良好的基础。4.2桂林市星级宾馆推广应用水源热泵系统的初步经济性分析根据我们的调查，桂林市星级宾馆中有30家以上空调热水系统设备运行已有12年以上，即将进入报废期，基本到了设备更新阶段，为水源热泵系统的推广提供了良好的机遇。现以四星级桂林饭店为例进行水源热泵系统设备分析：设计夏季制冷210天，过渡季节110天，冬季45天，空调平均运行时间为12小时，宾馆平均60%负荷计，夏季和过渡季节生活热水用量为80T/天（55℃），需换热量为240万大卡/天，冬季约150T/天（55℃），需总换热量为525万大表1地表水源热泵系统的工程估计造价表明细数量（容量）单价合计水源热泵机组旋流除砂器全自动综合水处理器冷冻水泵热水供水泵热水循环泵水泵（取水侧）辅助材料费及安装费取水管道热水箱合计2台共1133000kcal/h2台2台516m3/h360m3/h72m3/h120m3/h800m72m3/h1.0元/kcal/h250007400070元/m3/h70元/m3/h70元/m3/h100元/m3/h800元/m2800元/m311330005000014800036120252005040120009395736400002016003190533