,不足时采用辅助电加热,并确定电加热器加热量。3.2.3风管的设计计算 根据房间的使用功能和装修要求进行送风管道和回风管道(或回风口)的布置,随后进行风管的水力计算以确定所需的出口静压,看是否需要高静压型室内机。为了降低室内噪声、节约能耗,应合理布置风管。4户式中央空调系统的运行调节
居住建筑空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行的,改善空调主机及系统的调节性能,使之能跟踪负荷并在部分负荷条件下高效运行是提高空调系统效率、实现建筑节能的关键所在。提高空调设备及系统效率的途径主要有:(1)提高设备的能效比,按国家标准,家用空调合格品的能效比仅为2.4kWkW,变频空调产品的能效比约为3.3左右,较水冷冷水机组5.2~5.8kWkW的能效比要低得多,如何开发高能效比的户式中央空调产品,提高机组的技术含量是目前急待解决的问题。户式中央空调系统的设计者要引导选用能效比高的空调产品。(2)提高设备和系统的容量调节能力,在部分负荷条件下也能保持高效,这是获得更佳经济性及节能的重要手段。目前较为可行的调节手段有以下几种。
4.1调节方式4.1.1采用变频压缩机 压缩机是制冷系统的主要动力设备,同时也是整个空调系统中的主要耗能设备,目前户式中央空调系统主机大都采用定速式压缩机,其跟踪室内负荷变化的手段就是让压缩机始终在额定的电源频率下,处于通、断电两种状态;压缩机的启动电流通常是额定电流的5~7倍,这不仅耗能而且对电网的冲击较大,同时也影响压缩机的寿命。而变频压缩机可以通过频率的变化来适应空调负荷的变化。制冷系统的冷凝器、蒸发器在空调部分负荷时由于运行工况的改变而换热温差减少,变频空调的能效比明显提高;而且由于变频压缩机能在低频低电压下启动,因而启动电流小,对电网干扰小,同时,变频压缩机启动后达到设定温度的速度快,缩短了不舒适的时间;又由于变频压缩机大部分时间都运行在部分负荷的较低转速下,对压缩机的磨损程度较小,故可延长压缩机的寿命。
压缩机变频控制的工作过程为:首先在温度控制器内设置一个给定值QG,在蒸发器的进水管路上设置一个温度传感器,由此温度传感器测量进水温度Qa并将信号Qa转换为QZ传送至控制器和给定值QG进行比较。当住宅内的空调冷负荷减小时,进水温度降低。这一降低的温度值通过温度传感器的传送,在温度控制器内与给定值QG进行比较并得出差值信号e(e=QG-QZ),温度控制器根据这一差值信号对电动执行器发出控制压缩机电源频率的控制命令,电动执行器(即变频器)依照命令将压缩机的电源频率调小,从而减小压缩机的制冷量以达到节能的目的。只有当差值信号e=0时,控制系统才不会动作。这样,就能始终控制压缩机在最经济的状态下工作,取得较好的室温和节能效果。变频控制的原理框图见图1。4.1.2设置阀门进行调节 由上所述,空调负荷的特点决定了其系统需要进行合理的调节,以满足在部分负荷条件下各房间对温度的要求和节能的需求。空调系统常用的调节方式是设置水阀和风阀对系统的水量和风量进行调节,其调节原理是增加系统的阻力,用来消耗风机和水泵的多余压头,达到减少流量的目的,这种改变管道系统阻力曲线的方法是以消耗风机和水泵运行所提供的能量为代价的,大量风机和水泵提供的能量消耗在阀门上。由此可见,此方法虽然简单易行,但不节能。同时水泵和风机工作点偏移造成的不稳定、阀门关小后节流引起的噪声都对系统产生不良影响。如果调节系统设为自动控制,这些水阀和风阀应为电动阀门,电动阀门价格昂贵。
4.1.3改变风机的转速 改变风机的转速可以改变风机的性能参数,风机的功率与转速成三次方的关系,而流量与转速成一次方的关系,降低转速以降低流量的同时可以大幅度降低能耗。当流量减少13时,能耗可减少约70.4%,当流量减少12时,能耗可减少约87.5%,且风机的效率基本不变,仍可稳定高效地工作。由此可见,调节风机的转速用来调节风量是最理想的方法。而改变风机转速的方法很多,如变级调速、变频调速、串级调速等,其中变频调速无须更换电动机,调速平滑、精度高、易于实现自动控制和软启动,且小型变频调速器价格不贵,用于小型空调系统的调节无论是技术方面还是经济方面都很理想。
4.2适合风管型户式中央空调系统的节能调节方式 风管型户式中央空调是一小型的一次回风全空气系统,节能的调节方式是当室内余热QY值发生变化时,通常送风温度ts不变,而改变送风系统末端送风口风量和室内机总送风量L,即变风量空调系统。在空调建筑中采用变风量系统可以适应同一时间各个朝向房间的负荷并不是都处在最大值的需要,空调系统输送的风量可以在建筑物内各个朝向或不同使用要求的房间之间进行转移,从而减少系统的总风量,进而减小空调设备的容量,这样不但可节省设备的初投资,而且可降低系统的运行费用。同时可实现单个房间室内温度的独立控制。变风量系统在运行中是一种节能、舒适性好的空调系统。一个完整的变风量系统是由空气处理设备、送风系统、末端装置和自动控制元件等组成。
对于户式中央空调系统,其系统送风管路较短、主机送风压头较小,采用一般中央空调系统静压控制的方法,控制的误差必然较大,显然已失去了实际应用的价值,与此同时,微电脑和计算机技术在空调系统控制领域的广泛应用,使得控制功能大大增强,控制精度提高,且安装简便,运行可靠,价格也越来越便宜。因此,要实现户式中央空调系统的变风量控制,必须要寻找新的控制方法和控制装置。
4.3适合水管型户式中央空调系统的调节方案 对于水管型户式中央空调系统,鉴于目前大部分厂家生产的机组水容量偏小,且不配置内置式定压罐,且为了减少麻烦,在使用时又不在系统最高点设置相应的膨胀水箱的实际情况,故不适宜采用调节空调系统水流量的方法。本人认为末端设备(即风机盘管)采用风量控制方式或控制向风机盘管断续供水的方式、主机采用变频控制的调节系统较节能。
通过调节风机盘管电机输入电压使风量分为高、中、低三档,而相应地调节风机盘管的供冷(热)量。当风机盘管处理的室内负荷发生变化时,由主机提供的供、回水温差必然相应地发生变化,主机可根据回水温度进行相应的变频调节,以控制制冷量(或制热量)的输出,达到节能的目的。 除风量调节外,风机盘管的供冷(热)量也可通过水量调节阀自动调节。只要在水管上安装电动三通分流阀由双位室温调节器控制,向风机盘管断续供水,使室温得以自动调节,这种调节方式对末端装置来说水量是变的,而对主机来说水容量不变,不影响主机的安全运行和系统对热惯性的要求,其变化的仅仅是水温(如固定供水温度,变化的仅是回水温度),所以并不是真正的变水量调节。相比较而言,水管型户式中央空调系统的风机盘管容易控制,较易实现节能控制,但由于室内风量控制不是无级连续调节,控制精度不高,易出现忽冷忽热的现象。再加上新风不易引入和处理,其舒适程度不如风管式户式中央空调系统。