空调大温差技术能耗解析

　1.概述
　　
　　随着空调系统和空调设备的大量涌现，空调的能耗已经成为一个引人注目的问题。城市建设的发展，建筑能耗已占全国总能耗的30％左右，而空调耗能一般占整个建筑能耗的60%以上，且比例不断增加。城市每年的用电高峰在夏季，空调在此时间内的耗电要占总发电量的30％左右，有的地区，如广州地区高达50%～60%[1]，因此，对空调系统的节能要求提到了十分重要的位置。空调系统的设计中出现了许多诸如变风量空调、变水量空调、大温差空调、蓄冷空调等技术在空调中的应用。
　　
　　空调大温差是指相对于国内空调常规设计的送风、水温差为5℃而提出的，指空调系统的送风、水温差大于常规温差[2]。在国内大温差技术正处于发展时期，到目前为止，技术在实例中的应用还比较少，与较早应用该技术的发达国家相比，我国的大温差技术还处在吸收和探索的阶段，仍然有许多问题需要进一步深入研究和解决。
　　
　　目前，大温差系统可分为：大温差送风系统，送风温差可达14～20℃；大温差冷冻水系统，进出口水温差可达6～10℃；大温差冷却水系统，进出口水温差可达6～8℃；此外还有和冰蓄冷相结合的低温送风大温差和冷冻水大温差系统，风侧温差可达17～23℃，水侧可达10～15℃等[2]。
　　
　　2.大温差技术在空调系统中的应用
　　
　　2.1送风大温差系统
　　
　　大温差送风温度一般为4～9℃，常规空调送风温度为13～16℃。采用大温差送风系统，合理调节新风比例，可使人体的热舒适感没有明显改变,但系统的耗能却有较大幅度的变化,适当加大送回风温差可减少水路、风路系统的容量,降低水泵、风机的功率。在国外，舒适性空调的送风温差遵循这样一个原则：在空调房间气流组织合理的范围内，所选择的送风温度应尽可能低[3]。
　　
　　2.1.1大温差送风系统的特点
　　
　　大温差送风系统具有较大温差较小风量的特点，因送风温度的降低，送风温差的增大，使送风量大大减小(可减小到常规空调的50％)[4]，可节省系统的一次投资费用和运行费用,若大温差技术能与冰蓄冷技术和变风量系统相结合,将会取得更明显的经济效益。
　　
　　另外，大温差送风系统是在较低的送风温度下运行,因送风温度降低，系统管道及设备外部结露的可能性增大,对送风系统的保温的要求比较高，在设计中应给予足够重视。
　　
　　2.1.2大温差送风的实现方法
　　
　　目前大温差送风的实现有加大常规空调的送回风温差和采用低温送风的方法,低温送风可结合冰蓄冷技术运行，这两种方法要求空调末端设备作相应的改动,以适应新的传热条件,低温送风要解决出风口结露的问题。目前大温差送风的送风温度低至4℃，送风温差可达20℃[4]。与常规送风温度相比，当送风温度为7℃时，风管尺寸减少30%～36%，空气处理设备的外型尺寸减少20%～30%，送风系统的风机功率可减少13%～27.7%，系统投资可减少14%～19%[5]。
　　
　　我国目前推行冰蓄冷技术还存在一些障碍[6]，主要是：①我国目前大部分省市电价峰谷电价差政策不稳定，如果有稳定的峰谷电价差政策，且峰谷电价差在3:1以上和减免电力贴费时，可采用冰蓄冷空调系统。②与常规空调系统相比，冰蓄冷系统增加蓄冰装置，因此一次投资高30%～40%。③占地多。④系统运行复杂。
　　
　　2.1.3大温差送风系统的能耗分析
　　
　　同一项工程，假定一切条件均相同，忽略空气的物性参数在常规送风与大温差送风时的变化，对常规温差和大温差分析时，送风量和风道阻力都会发生变化[2]。

　　空调系统的总送风量与送风温差的关系为：



　　式中：G空气质量送风量kg/s，Qx室内显热负荷kW，Cp空气定压比热J/(kg℃)，tn室内干球温度℃，to送风温度℃。
　　
　　钢板风道摩擦阻力计算：
　　
　　Ｒm=1.05×10-2Ｄ-1.21ｖ1.925(2)式中：Ｒm风管单位沿程阻力pa/m，Ｄ风管直径m，ｖ风速m/s。
　　
　　相应风机的轴功率计算：
　　



　　L=G/ρ
　　
　　式中：L空调送风量m3/s，ΔH风道系统全压损失pa，ηtf风机全压效率，ρ空气密度kg/m3。
　　
　　从理论上对以下五种方案进行比较：



　　比较以上方案，当系统的送风管道不变时，随着送风温差的增大，单位管长的沿程阻力和所需风机功率减小。当系统的送风温差增大一倍时，风机功率为常规送风的13.2%。
　　
　　进行大温差设计时，一般使系统的风速同常规温差风速基本不变，因此，单位管长的沿程阻力将随着送风温差的增大而有所增加，但系统的管道直径减少，总体上风机的轴功率随着送风温差的增大而呈下降的趋势。当系统的送风温差增大一倍时，风机功率为常规送风的76％。
　　

转自： http://nt.shejis.com/2008/0630/article_8202.html