关于大型商场中的中央空调安装新通风系统节能措施探讨

摘　要：本文主要介绍了大型商场中的中央空调安装新风系统特点，用理论分析的方法，阐述了目前大型商场中的中央空调安装新风系统的节能措施。
关键词：中央空调；安装；新通风系统；节能措施
大型商场是公共建筑中的一种，一般每天工作12 h以上，全年没有节假日，由于其具有建筑面积大、客流密度大、客流密度变化大、门启闭次数多、自然通
风难和各种照明、电器密度高等特点，与其他公共建筑相比，大型商场类建筑单位面积电耗最高、空调系统能耗最大。由于大型商场基本采用全空气空调系统，而空调箱风机全年运行，因大型商场空调系统中空调箱风机电耗所占比重最大，达到了大型商场空调系统总用电的65％左右，浪费最严重、节能潜力最大。因此，大型商场节能的关键环节是空调风系统。
1.新风、排风能量交换方式的实施原理
　　能量回收方式比较多，但归纳起来共两大类。既全热回收装置、显热回收装置。全热回收新风换气机工作原理是一种空气—空气能量回收通风装置，其核心功能是利用室内、外空气的焓差，通过全热回收机芯良好的导热透湿性能，在双向置换通风的同时，产生能量交换，使新风有效获取排风中的焓值，从而大大节约了新风预处理的能耗，达到节能换气的目的。
　　全热交换回收装置节约的能量包括显热和潜热，节能效果显著，按照《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)的规定要求采用排风热回收装置的额定热回收效率不应低于60%。商场舒适性空调系统常用的从排风中直接回收能量的装置有转轮式、板翅式和板式等,而其中前两者既可实现全热交换，也可实现显热交换，后者仅可以实现显热交换。全热回收器不同于显热回收器的地方在于前者同时回收排风中的能量和湿量，是靠新风与排风的温差和水蒸汽压力差来达到热湿交换，其进出口关系可以由温度效率和湿度效率确定，效率值与新风量、排风量大小有关，后者仅仅是温差的热交换。而在百货商场中最为适合的热回收装置是转轮式热交换器和板翅式交换器。转轮式换热器是通过排风与新风交替逆向流过转轮，转轮中间有清洗扇，本身对转轮控制，能适应不同的室外空气参数，而且能使效率达到70%～80%以上。这类热交换器是现在厂家较多推荐的成熟产品，可根据需要，购置不同规格大小的设备，安装在新风与排风系统的进出口上，以使夏季的新风与排风进行冷、热交换。但是轮转式换热器是两种介质交替转换，不能完全避免交叉污染，因此流过气体必须是无害物质，现在市面上的产品技术更新改造，气密安全性好，采用送风压入、排风吸出，能够全热回收而不污染新风。其缺点是要求把新风和排风集中在一起，风系统布置带来一定困难。

2.大型商场中央空调安装新风系统节能的几点建议
2．1合理设置空调机房
　　设计大型商场中央空调时，考虑到商家的利益，空调机房面积总是设限制，空间利用率有限，而且室外进风121和排风口的距离要求尽量间隔远，避免气流短路，由于全热交换器有四个接管，系统中管路较为复杂。同时由于城市空气质量较差，积灰现象较严重，过滤器易堵塞，使用中应注意经常清洗过滤器。全热回收必要条件是新风系统与排风系统布置在一处，这就要求设计时对系统划分、风道布置、送排风机和热回收装置的设备等统筹安排，使系统趋于合理。要使风系统趋于合理，布置风系统需结合建筑平、立面周详考虑。

2．2新风量控制
　　商场内的人数在一天之内是不断变化的，就是说商场的新风量可以随着人数的变化而改变。新风量的调节对降低空调能耗具有显著的作用。新风量的调节方式与空调系统的形式有关。
　　新风量的控制主要存在三方面的问题：新风的分配、新风总量的确定和新风的均匀性。目前常用的新风量控制方法有：①风机跟踪法。其控制原理是：新风
量等于送风机风量与回风机风量之差，因此，在系统运行期间不论送风量如何变化，同时测量进送风量和回风量，间接控制新风量。②新风量直接测量法。该方法是目前使用最简单的通风空调系统新风量控制方法，它是通过测量进入空调系统的新风量而直接控制新风量。但是，由于风管内风速较低，新风量的测定误差大。③设置独立的新风机。设置独立的新风机是目前公认的通风空调系统新风量最好的调节方法之一，它通过新风机人口处的风速传感器来调节风阀，维持最小新风量。该方法控制准确，实用简单，但需另外设置最小新风风管，不适合于工程改造。④焓差法控制新风量。该方法根据新、回风焓值比较来控制新风量与回风量的比例，从而实现最大限度地减少人工冷量与热量。⑤多风机新风量控制法。其基本原理为：在新风风管内安装独立的变风量新风风机，过度季节采用新风冷却运行模式。风机的最大风量即为全新风冷却时所需的新风量，最小新风量即为满足卫生需要的最小新风量。⑥二氧化碳浓度控制监控法。它是用二氧化碳变送器测量回风管中的二氧化碳的浓度并转化成标准电信号，送入调节器来控制新风阀的开度，以保持足够的新风量。此外，通过计算机模拟以控制通风空调系统的新风量也是现在工程界常用方法。为新风量控制提供了依据。

2.3空调与材料节能
　　目前，空调用电的增长与城市电网之间的矛盾已越来越突出，使用高效节能的集中式空调替代分散式空调已是当务之急。设计人员应与制造商加快沟通，变被动接受为主动参与，系统设计也要突破旧有的思路，积极探索节能空调系统。同时在空调绿色材料的选择以及材料的回收再利用在新的设计项目中，选择可回收利用的管材以及保温材料，重复使用空调系统中的材料，包括保温材料、管道、密封材料、胶粘剂、油漆涂料等。舍近求远选择境外的这些“新材料”是不符合绿色建筑要求的。就地取材，可以减少材料运输对环境造成的影响，促进当地经济的发展，也降低产品成本，减轻建筑业主负担。

2.3 商场空调系统热回收
　　向建筑中送入新风，必有等量的室内空气排出，这些排风相对于新风来说含有可观的热量(冬季)或冷量(夏季)。因此，利用热交换器回收风中的能量，节约新风负荷是空调系统节能的一项有力措施。如果在排风中设置热交换器(例如转轮式全热交换器)，则最多可节约70％～80％的新风耗能量，相当于节约20％左右的空调负荷。目前市场主要的热交换设备有两类：一类是显热回收型，另一类是全 热回收型。显热回收型回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的能量，适合一些室内外温差大、湿差小或对湿度要求不高的场所使用。全热回收型回收的能量体现在新风和排风的焓差上所含的能量，其优点在于：夏季制冷运行时，新风从排风中获得冷量，使温度降低，同时被排风干燥，使新风湿度降低；在冬季制热运行时，新风从排风中获得热量，使温度升高，同时被排风加湿。在实际使用的过程中我们发现，气候条件越潮湿，全热交换器越节能阴。对于大型商场，可利用的排风能量大，特别是热源采用风冷热泵的，利用排风能量不仅可减少运行费用，也减小主机容量，减少一次性投资；同时，机组运行时的冷凝压力与蒸发压力差减小，机组的除霜时间与除霜能耗大大减少，提高机组可靠性与使用寿命。采用空气源热泵作为热源设备时，可利用热泵进行热回收，即将排风引至热泵机组进风口处与外部空气混合。制冷工况时，可以降低冷却空气的温度；制热工况时，可以提高换热空气的温度，均可提高热泵机组的COP值，从而回收了能量。
2.4热回收设计的实施建议
(1)设计商场空调时，考虑到商家的利益，空调机房面积总是被限制，空间利用率有限，而且室外进风口和排风口的距离要求尽量间隔远，避免气流短路，由于热交换器有四个接管，系统中管路较为复杂。由于城市空气质量较差，积灰现象较严重，过滤器易堵塞，应设计过滤器压差开关装置，测量过滤器两侧压差，堵塞时给出报警信号，提示用户清洗或更换过滤器。
(2)能量回收必要条件是新风系统与排风系统布置在一处，这就要求设计时对系统划分、风道布置、送排风机和热回收装置的设备等统筹安排，使系统趋于合理。要使风系统趋于合理，布置风系统需结合建筑平、立面，周详考虑。
(3)热交换器的大小是按空调供冷或供暖时的最小风量确定。必须注意的是过渡季节或冬季采用新风供冷时不能用热交换器，这是因为新风被排风加湿、换热后，会降低新风供冷的效果。因此过渡季节能量回收器不运行的系统采用新风供冷时，应在新风道和排风道上分别设旁通风道，使空气绕过热交换器，以减少压力损失，节省能耗。
(4)在《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)第5.3.14条：“建筑物内设有集中排风系统且负荷下列条件之一时，宜设置排风热回收装置。排风热回收装置(全热和显热)的额定热回收效率不应低于60%。①送风量大于或等于3000m3/h的直流式空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃；②设计新风量大于或等于4000m3/h 地空气调节系统，且新风与排风的温度差大于或等于8℃；③设有独立新风和排风的系统。节能标准中没有强制执行这一标准(部分城市出台了本地节能细则，将此条标准定为强制执行)。除了考虑设计状态下新风与排风的温度差之外，过渡季节使用空调的时间占全年空调总时间的比例也是影响排风热回收装置设置与否得重要因素之一。过渡季时间越长，相对来说全年回收冷量越小。根据夏热冬暖地区的气候特点，四季不分明，炎热时间长，采用这种热回收技术虽然初投资相对大一些，却节省了运行费用，而且节能效果是显著的。而现实中，虽然在前期设计工作时，设计师会给业主提供采用这个热回收系统后有关的初投资增加、运行费用的减少以及增加的初投资的回收期长短分析，但是业主往往单纯地从经济效益方面来权衡热回收装置的设置与否，对于商场而言，热回收装置投资的回收期会稍长一些，而且热回收系统设计要充分考虑安装尺寸，运行的安全可靠性以及设备配置的合理性，这牵涉到占用商场面积，就会否定这一做法，这种现实情况给设计师推广节能技术带来阻滞。
　　结束语：空调系统是建筑耗能大户，建筑节能中很重要的是要减少空调系统能耗，而商场新风能耗又占空调能耗的20%以上，节能潜力很大。根据人员变化采用最小新风量、过渡季全新风运行和利用热回收装置回收排气中的能量，能够达到减少能源消耗量，降低运行费用，减少对环境的污染，低碳排放的目的，可以取得明显的节能效益及经济效益。要实现空调系统的节能应从设计、施工、运行 管理 等方面采取有效措施以达到节能减排的目的。
参考文献:
[1] GB 50189-2005,公共建筑节能设计标准[S].
[2] 董子忠,许永光,温永玲,等.炎热地区夏季窗户的过程研究[J].暖通空调,2003,33(3):93-96.
[3] 李玲,龙恩深.某宾馆空调系统能耗调研与节能改造分析[J].山西建筑,2008,34(5):254-255.
[4] 黄秀清,司先秀.长期增量成本在实际应用中的难点分析[J].北京邮电大学学报(社会科学版),2006(1):33-37.