關(guān)于大型商場中的中央空調(diào)安裝新通風系統(tǒng)節(jié)能措施探討
摘 要：本文主要介紹了大型商場中的中央空調(diào)安裝新風系統(tǒng)特點，用理論分析的方法，闡述了目前大型商場中的中央空調(diào)安裝新風系統(tǒng)的節(jié)能措施。
關(guān)鍵詞：中央空調(diào);安裝;新通風系統(tǒng);節(jié)能措施
大型商場是公共建筑中的一種，一般每天工作12 h以上，全年沒有節(jié)假日，由于其具有建筑面積大、客流密度大、客流密度變化大、門啟閉次數(shù)多、自然通
風難和各種照明、電器密度高等特點，與其他公共建筑相比，大型商場類建筑單位面積電耗最高、空調(diào)系統(tǒng)能耗最大。由于大型商場基本采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，而空調(diào)箱風機全年運行，因大型商場空調(diào)系統(tǒng)中空調(diào)箱風機電耗所占比重最大，達到了大型商場空調(diào)系統(tǒng)總用電的65%左右，浪費最嚴重、節(jié)能潛力最大。因此，大型商場節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是空調(diào)風系統(tǒng)。
1.新風、排風能量交換方式的實施原理
能量回收方式比較多，但歸納起來共兩大類。既全熱回收裝置、顯熱回收裝置。全熱回收新風換氣機工作原理是一種空氣—空氣能量回收通風裝置，其核心功能是利用室內(nèi)、外空氣的焓差，通過全熱回收機芯良好的導熱透濕性能，在雙向置換通風的同時，產(chǎn)生能量交換，使新風有效獲取排風中的焓值，從而大大節(jié)約了新風預處理的能耗，達到節(jié)能換氣的目的(工作原理如圖1)。
(1-熱交換器;2-排風風機;3-新風風機;4-過濾網(wǎng))
全熱交換回收裝置節(jié)約的能量包括顯熱和潛熱，節(jié)能效果顯著，按照《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189-2005)的規(guī)定要求采用排風熱回收裝置的額定熱回收效率不應低于60%。商場舒適性空調(diào)系統(tǒng)常用的從排風中直接回收能量的裝置有轉(zhuǎn)輪式、板翅式和板式等,而其中前兩者既可實現(xiàn)全熱交換，也可實現(xiàn)顯熱交換，后者僅可以實現(xiàn)顯熱交換。全熱回收器不同于顯熱回收器的地方在于前者同時回收排風中的能量和濕量，是靠新風與排風的溫差和水蒸汽壓力差來達到熱濕交換，其進出口關(guān)系可以由溫度效率和濕度效率確定，效率值與新風量、排風量大小有關(guān)，后者僅僅是溫差的熱交換。而在百貨商場中最為適合的熱回收裝置是轉(zhuǎn)輪式熱交換器和板翅式交換器。轉(zhuǎn)輪式換熱器是通過排風與新風交替逆向流過轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪中間有清洗扇，本身對轉(zhuǎn)輪控制，能適應不同的室外空氣參數(shù)，而且能使效率達到70%～80%以上。這類熱交換器是現(xiàn)在廠家較多推薦的成熟產(chǎn)品，可根據(jù)需要，購置不同規(guī)格大小的設備，安裝在新風與排風系統(tǒng)的進出口上，以使夏季的新風與排風進行冷、熱交換。但是輪轉(zhuǎn)式換熱器是兩種介質(zhì)交替轉(zhuǎn)換，不能完全避免交叉污染，因此流過氣體必須是無害物質(zhì)，現(xiàn)在市面上的產(chǎn)品技術(shù)更新改造，氣密安全性好，采用送風壓入、排風吸出，能夠全熱回收而不污染新風。其缺點是要求把新風和排風集中在一起，風系統(tǒng)布置帶來一定困難。
2.大型商場中央空調(diào)安裝新風系統(tǒng)節(jié)能的幾點建議
2.1合理設置空調(diào)機房
設計大型商場中央空調(diào)時，考慮到商家的利益，空調(diào)機房面積總是設限制，空間利用率有限，而且室外進風121和排風口的距離要求盡量間隔遠，避免氣流短路，由于全熱交換器有四個接管，系統(tǒng)中管路較為復雜。同時由于城市空氣質(zhì)量較差，積灰現(xiàn)象較嚴重，過濾器易堵塞，使用中應注意經(jīng)常清洗過濾器。全熱回收必要條件是新風系統(tǒng)與排風系統(tǒng)布置在一處，這就要求設計時對系統(tǒng)劃分、風道布置、送排風機和熱回收裝置的設備等統(tǒng)籌安排，使系統(tǒng)趨于合理。要使風系統(tǒng)趨于合理，布置風系統(tǒng)需結(jié)合建筑平、立面周詳考慮。
2.2新風量控制
商場內(nèi)的人數(shù)在一天之內(nèi)是不斷變化的，就是說商場的新風量可以隨著人數(shù)的變化而改變。新風量的調(diào)節(jié)對降低空調(diào)能耗具有顯著的作用。新風量的調(diào)節(jié)方式與空調(diào)系統(tǒng)的形式有關(guān)。
新風量的控制主要存在三方面的問題：新風的分配、新風總量的確定和新風的均勻性。目前常用的新風量控制方法有：①風機跟蹤法。其控制原理是：新風
量等于送風機風量與回風機風量之差，因此，在系統(tǒng)運行期間不論送風量如何變化，同時測量進送風量和回風量，間接控制新風量。②新風量直接測量法。該方法是目前使用最簡單的通風空調(diào)系統(tǒng)新風量控制方法，它是通過測量進入空調(diào)系統(tǒng)的新風量而直接控制新風量。但是，由于風管內(nèi)風速較低，新風量的測定誤差大。③設置獨立的新風機。設置獨立的新風機是目前公認的通風空調(diào)系統(tǒng)新風量最好的調(diào)節(jié)方法之一，它通過新風機人口處的風速傳感器來調(diào)節(jié)風閥，維持最小新風量。該方法控制準確，實用簡單，但需另外設置最小新風風管，不適合于工程改造。④焓差法控制新風量。該方法根據(jù)新、回風焓值比較來控制新風量與回風量的比例，從而實現(xiàn)最大限度地減少人工冷量與熱量。⑤多風機新風量控制法。其基本原理為：在新風風管內(nèi)安裝獨立的變風量新風風機，過度季節(jié)采用新風冷卻運行模式。風機的最大風量即為全新風冷卻時所需的新風量，最小新風量即為滿足衛(wèi)生需要的最小新風量。⑥二氧化碳濃度控制監(jiān)控法。它是用二氧化碳變送器測量回風管中的二氧化碳的濃度并轉(zhuǎn)化成標準電信號，送入調(diào)節(jié)器來控制新風閥的開度，以保持足夠的新風量。此外，通過計算機模擬以控制通風空調(diào)系統(tǒng)的新風量也是現(xiàn)在工程界常用方法。為新風量控制提供了依據(jù)。
2.3空調(diào)與材料節(jié)能
目前，空調(diào)用電的增長與城市電網(wǎng)之間的矛盾已越來越突出，使用高效節(jié)能的集中式空調(diào)替代分散式空調(diào)已是當務之急。設計人員應與制造商加快溝通，變被動接受為主動參與，系統(tǒng)設計也要突破舊有的思路，積極探索節(jié)能空調(diào)系統(tǒng)。同時在空調(diào)綠色材料的選擇以及材料的回收再利用在新的設計項目中，選擇可回收利用的管材以及保溫材料，重復使用空調(diào)系統(tǒng)中的材料，包括保溫材料、管道、密封材料、膠粘劑、油漆涂料等。舍近求遠選擇境外的這些“新材料”是不符合綠色建筑要求的。就地取材，可以減少材料運輸對環(huán)境造成的影響，促進當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，也降低產(chǎn)品成本，減輕建筑業(yè)主負擔。
2.3 商場空調(diào)系統(tǒng)熱回收
向建筑中送入新風，必有等量的室內(nèi)空氣排出，這些排風相對于新風來說含有可觀的熱量(冬季)或冷量(夏季)。因此，利用熱交換器回收風中的能量，節(jié)約新風負荷是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的一項有力措施。如果在排風中設置熱交換器(例如轉(zhuǎn)輪式全熱交換器)，則最多可節(jié)約70%～80%的新風耗能量，相當于節(jié)約20%左右的空調(diào)負荷。目前市場主要的熱交換設備有兩類：一類是顯熱回收型，另一類是全
熱回收型。顯熱回收型回收的能量體現(xiàn)在新風和排風的溫差上所含的能量，適合一些室內(nèi)外溫差大、濕差小或?qū)穸纫蟛桓叩膱鏊褂。全熱回收型回收的能量體現(xiàn)在新風和排風的焓差上所含的能量，其優(yōu)點在于：夏季制冷運行時，新風從排風中獲得冷量，使溫度降低，同時被排風干燥，使新風濕度降低;在冬季制熱運行時，新風從排風中獲得熱量，使溫度升高，同時被排風加濕。在實際使用的過程中我們發(fā)現(xiàn)，氣候條件越潮濕，全熱交換器越節(jié)能陰。對于大型商場，可利用的排風能量大，特別是熱源采用風冷熱泵的，利用排風能量不僅可減少運行費用，也減小主機容量，減少一次性投資;同時，機組運行時的冷凝壓力與蒸發(fā)壓力差減小，機組的除霜時間與除霜能耗大大減少，提高機組可靠性與使用壽命。采用空氣源熱泵作為熱源設備時，可利用熱泵進行熱回收，即將排風引至熱泵機組進風口處與外部空氣混合。制冷工況時，可以降低冷卻空氣的溫度;制熱工況時，可以提高換熱空氣的溫度，均可提高熱泵機組的COP值，從而回收了能量。
2.4熱回收設計的實施建議
(1)設計商場空調(diào)時，考慮到商家的利益，空調(diào)機房面積總是被限制，空間利用率有限，而且室外進風口和排風口的距離要求盡量間隔遠，避免氣流短路，由于熱交換器有四個接管，系統(tǒng)中管路較為復雜。由于城市空氣質(zhì)量較差，積灰現(xiàn)象較嚴重，過濾器易堵塞，應設計過濾器壓差開關(guān)裝置，測量過濾器兩側(cè)壓差，堵塞時給出報警信號，提示用戶清洗或更換過濾器。
(2)能量回收必要條件是新風系統(tǒng)與排風系統(tǒng)布置在一處，這就要求設計時對系統(tǒng)劃分、風道布置、送排風機和熱回收裝置的設備等統(tǒng)籌安排，使系統(tǒng)趨于合理。要使風系統(tǒng)趨于合理，布置風系統(tǒng)需結(jié)合建筑平、立面，周詳考慮。
(3)熱交換器的大小是按空調(diào)供冷或供暖時的最小風量確定。必須注意的是過渡季節(jié)或冬季采用新風供冷時不能用熱交換器，這是因為新風被排風加濕、換熱后，會降低新風供冷的效果。因此過渡季節(jié)能量回收器不運行的系統(tǒng)采用新風供冷時，應在新風道和排風道上分別設旁通風道，使空氣繞過熱交換器，以減少壓力損失，節(jié)省能耗。
(4)在《公共建筑節(jié)能設計標準》(GB50189-2005)第5.3.14條：“建筑物內(nèi)設有集中排風系統(tǒng)且負荷下列條件之一時，宜設置排風熱回收裝置。排風熱回收裝置(全熱和顯熱)的額定熱回收效率不應低于60%。①送風量大于或等于3000m3/h的直流式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，且新風與排風的溫度差大于或等于8℃;②設計新風量大于或等于4000m3/h 地空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，且新風與排風的溫度差大于或等于8℃;③設有獨立新風和排風的系統(tǒng)。節(jié)能標準中沒有強制執(zhí)行這一標準(部分城市出臺了本地節(jié)能細則，將此條標準定為強制執(zhí)行)。除了考慮設計狀態(tài)下新風與排風的溫度差之外，過渡季節(jié)使用空調(diào)的時間占全年空調(diào)總時間的比例也是影響排風熱回收裝置設置與否得重要因素之一。過渡季時間越長，相對來說全年回收冷量越小。根據(jù)夏熱冬暖地區(qū)的氣候特點，四季不分明，炎熱時間長，采用這種熱回收技術(shù)雖然初投資相對大一些，卻節(jié)省了運行費用，而且節(jié)能效果是顯著的。而現(xiàn)實中，雖然在前期設計工作時，設計師會給業(yè)主提供采用這個熱回收系統(tǒng)后有關(guān)的初投資增加、運行費用的減少以及增加的初投資的回收期長短分析，但是業(yè)主往往單純地從經(jīng)濟效益方面來權(quán)衡熱回收裝置的設置與否，對于商場而言，熱回收裝置投資的回收期會稍長一些，而且熱回收系統(tǒng)設計要充分考慮安裝尺寸，運行的安全可靠性以及設備配置的合理性，這牽涉到占用商場面積，就會否定這一做法，這種現(xiàn)實情況給設計師推廣節(jié)能技術(shù)帶來阻滯。
結(jié)束語：空調(diào)系統(tǒng)是建筑耗能大戶，建筑節(jié)能中很重要的是要減少空調(diào)系統(tǒng)能耗，而商場新風能耗又占空調(diào)能耗的20%以上，節(jié)能潛力很大。根據(jù)人員變化采用最小新風量、過渡季全新風運行和利用熱回收裝置回收排氣中的能量，能夠達到減少能源消耗量，降低運行費用，減少對環(huán)境的污染，低碳排放的目的，可以取得明顯的節(jié)能效益及經(jīng)濟效益。要實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能應從設計、施工、運行管理等方面采取有效措施以達到節(jié)能減排的目的。
參考文獻:
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