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中央空调的节能设计探讨

   日期:2015-09-18     来源:论文网    浏览:90    

  本文主要从中央控制室空调系统的概况、主要设备的选型、空调系统、空调设计方式、温湿度控制、新风系统设计,空调系统设备噪音问题、本工程节能措施、做好化工暖通空调节能设计进行论述。

  目前,建筑能耗主要包括采暖、通风、热水供应、炊事、家用电器等的能耗。其中,建筑采暖和空调节部分的耗能占了主要部分,约占建筑总能耗的50~70%。据建设部测算,在2020年至2030年期间,我国建筑能耗将占总能耗的40%左右,达到欧美目前的比例。可见,在建筑中如何做好暖通节能设计、节约建筑的能源资源,是一个关键问题。在石化行业中,也受到这种趋势的影响,建筑中暖通空调系统的节能设计已引起设计者的注意,针对不同建筑的通风及空调要求研究暖通空调领域的节能技术。

  一、中央控制室空调系统概况

  本工程为某炼油厂的多套装置联合控制室,建筑为全封闭抗爆结构,共2层,首层建筑面积为1350平方米,主要分为中央控制室、仪表机柜室以及相关的操作室和会议室。

  第二层建筑面积为1350平方米,主要为办公室、会议室、交接班室。

  中央控制室、仪表机柜室要求室内温控范围:25℃,温度变化率小于1℃/h,湿控范围:55%,湿度变化率小于2%/h;普通办公室和会议室、操作室和交接班室采温度室内温控范围:22~28℃,温度变化率小于5℃/h,湿控范围:40~60%,湿度变化率小于6%/h。

  二、主要设备的选型

  本工程主要设备有:螺杆式冷水机组2台:制冷量为320KW;恒温恒湿空气处理风柜1台:制冷量为300KW、总风量:33000m3/h、新风量20%以内可调;变频冷冻水泵1台:流量为120m3/h、扬程为28m;全热型新风换气机4台:换气量为2000m3/h;四面出风式风机盘管若干台。

  三、空调设计方式

  一般中央控制室对温度及湿度的要求比较高,常用的空调设计采用专门恒温恒湿空调来冷却DCS、PLC、计算机等长时间运行而产生的大量热量,传统的设计思路是将中央控制室作为一个整体来考虑,中央控制室一般都包括放置DCS,PLC等仪表的机柜间,操作室、会议室等,这样不但会造成能源的浪费,而且在设备发热量少的仪表操作室、办公室、会议室等温度太低,甚至会出现穿大衣的情况。

  本工程采用了多种空调方式组合,从节能、员工的舒适性起到了很好的效果。本工程空调主要有两种,一种是采用恒温恒湿空调,另外一种是采用末端为风机盘管的普通空调。不同的房间功能采用不同的空调方式,对温度、湿度要求高的DCS,PLC等仪表的机柜间采用恒温恒湿空调;设备发热量少的仪表操作室、办公室、会议室采用风机盘管的普通空调。这样很好的解决了以上的问题。

  四、空调系统

  水冷螺杆式冷水空调机组采用循环水冷却,冷冻水分两路,一路进恒温恒湿空气处理机组,一般的冷风经过恒温恒湿空气处理风柜的出风段,中效段,风机段,冷/热水盘管段,电加湿段,回风段,初效段后,即为满足DCS、PLC等仪表卡件的恒温恒湿的冷风。另一路进操作室、办公室、会议室用中央空调系统,未端采用嵌入天花式四面出风盘管机。

  五、温湿度控制

  控制室采用多点温度、湿度监控与对空调机组、风柜的控制,保证恒温恒湿空调能满足DCS,PLC等仪表卡件对冷量的要求。控制方式对于机柜室内有散湿负荷,特别是湿负荷变化大的房间,无疑是十分合适的,因为它不是控制固定固定露点温度来保持室内相对湿度的。有人称它为无露点控制方式,但这个并不意味着经空气处理的空气不必处理到相应的必要的露点温度。从原理上说,要去湿,必须把空气处理到相应的露点温度。这样经风柜处理的冷气进入机柜间后,除非室内有大量显热负荷,在大多数情况下,必然导致室内过冷,相对湿度显得过高,所以,本系统在实际运行过程中选择器选择的控制信号多半来自湿度控制器的信号,于是,其实际的结果并不能很大程度上减少再热,避免冷热抵消。

  六、新风系统设计

  本工程由于采用的是全抗爆结构,在新风设计方面是本工程的重点。

  DCS,PLC等仪表的机柜间新风量取值40m3/(人·h),操作室、办公室、会议室人员较集中的场所新风量取值在45~60m3/(人·h)之间。如果采用普通的直送直排的方式,必定会提高空调消耗。本工程DCS,PLC等仪表的机柜间选用恒温恒湿空气处理机组进新鲜风,新鲜风与回风进入混风箱;操作室、办公室、会议室选用全热型新风换气机。

  空气处理机组混入新鲜风做法较常规,在这不作介绍,以下介绍较节能的全热型新风换气系统,它以回收控制室排气中的热量或冷量,用来预热预冷新风。其全热回收率可达70~85 % ,大大地节省了新风处理的能量,也相应地节约了10 ~20 %的空调总负荷,进而可减小空调主机及配套设备的装机容量。可见,新风与排气组成的热回收系统,是废气利用、节约能源的有效措施。

  综上所述,全热型新风换气机是较好的选择。但是,在设计的过程,它同样有着不可忽视的弱点,也是在设计系统配置时,应注意解决的问题:

  1.为了保证蓄热体高效率的性能,充分发挥热湿交换的回收作用,限制了转轮迎风面的流速不能过大。所以,导致单位负荷的转轮断面相对较大,使整体装置占用建筑空间过多。

  2.全热型新风换气机将送风和排风的接管位置固定限死,使系统难以灵活布置。

  七、空调系统设备噪音问题

  冷水机组、冷冻水泵、空调器、通风机等设备的噪声都非常大,一定要检测出噪声源,检查相应设备安装的位置是否合理和最优化,在本工程设计中采取了消声、减振措施:(1)考虑空调系统消声的同时要考虑排风系统的噪声;(2)考虑送风口的消声同时要考虑回风口消声;(3)考虑建筑物内部的消声同时要考虑噪声对周围环境的影响。

  八、本工程节能措施

  第一,采用了不同的空调方式,DCS、PLC等仪表的机柜间采用恒温恒湿空调;仪表操作室、办公室、会议室采用风机盘管的普通空调,这样既满足DCS、PLC等仪表卡件发热对冷量的要求,同时满足员工办公的舒适性,又可以根据需要单独对房间内空调进行操作。这样很好的起到节能的作用。

  第二,采用了全热型新风换气方式,室内的回风在排至室外之前,会先和室外进入的新风通过显热回收器进行显热交换,经过能量回收后再排到室外;而室外进入的新风,则会经过显热回收器后变化:夏季温度降低,冬季温度升高,最终达到能量回收目的。

  九、结束语

  社会在进步,经济在发展,人们对生活质量的追求也越高,并要求健康、舒适的建筑环境设备、合理的能源利用等,并不断趋于完善。所以,在现代空间建筑暖通空调设计中,暖通空调设备如何适应人们的需求越来越值得关注。此外,暖通空调系统的节能占据建筑节能的主要部分,因此,重视暖通空调的节能设计,降低建筑物的能耗有着重要的作用,也关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染问题,关系到国家的可持续发展,所以,暖通空调设计应引起足够的重视。

 
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