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商业大楼中央空调系统节能分析


商业大楼年耗电统计空调用电占40%以上,因此如何选用空调设备,正确使用并做好中央空调清洗维护保养工作,乃当今节约能源之重要课题。
    一、如何选购中央空调系统
    1、请选购高能源效率比值EER之空调冷水主机,政府公告最低标准之EER值。
    2、选购冷水主机EER值越高,则冷水机组愈省电,一般而言,EER值每提高0.1,就可节约4%冷水机组用电。冷水机组之容量以每小时能自室内移走的热量表示,1冷冻吨为每小时自室内移出热量3,024kcal(相当12,000Btu),依此推算,每平方米房间约需0.15冷冻吨(相当于450kcal/h),选用的空调主机冷冻吨容量太大,将使压缩机长时间轻载运转,或频繁启动,比较耗电,而且减损压缩机寿命。

    二、如何安装中央空调系统
    1、冷水机组应放置于混凝土基础、平板或基座上,利用螺栓固定并保持水平,以水泥浆补平。冷水主机四周应留有适当之维护空间,以便将来抽换或清洗铜管等保养工作。
    2、水泵进出口管路应加装压力表,以了解实际运转状况。
    3、冷却水塔四周应通风良好,不可有阻隔物,以免影响散热能力。避免安装于有排热的地方,以免影响冷却水塔的冷却效果。
    4、小型冷风机安装,水盘须保持一定的斜度,以利冷凝水排出;空调箱风管上各个出风口之风量须调整分配适当,以免造成某个区域风量不足的现象。出风口与回风口勿太近,以免造成短循环而影响冷房效果。
    5、水管直径在65mm以下者使用螺纹式连接,80mm以上者使用焊接式或法兰连接。排水管每公尺应保持1公分之斜度。冷水管路高点或其它必要之处,应安装自动排气阀;管路低点应加装放水阀,以备系统清洗。
    6、风管在分歧处,应装置分歧风门,以便调整及锁定。送风管与回风管应予保温,保温材料应符合国家标准规范。
    三、如何操作中央空调系统
    1、冷气温度设定范围以26-28℃为宜,并应装设自动温控设备,以免过冷而浪费能源。对于经常进出的房间,室内温度不要低于室外温度5℃以上,以免影响身体健康。
    2、每日定时记录冷水主机运转时之油温、油压、水温、水压、冷媒温度、冷媒压力、电流及电压等,以了解实际状况。
    3、在不影响制冷的情况下,适度提高冷冻水出口温度,每提高冷水出口温度1℃,约可减少冷水主机耗电量2%。
    4、应降低冷却水设定温度,每降低冷却水温度1℃,可节省冷水主机耗电量2%。
    5、在下班前半小时关掉冷水主机,利用冷水循环泵继续运转即可。
    6、晚间若有少数单位加班,应分区只供应加班空间之空调,以节约能源。
    7、冷水系统若是属于水路分离系统,且空调机使用二通阀控制冷水量,则区域泵可加装变频器及台数控制系统,以达节约能源的功效。
    8、地下停车场之排风,可增设控制器,在非车辆出入高峰时间,设定每小时运转约15分钟,以节约能源。
    9、空调使用期间应紧闭门窗,以防止冷能外泄或热风渗入,空调箱回风口处勿堆积杂物,以免影响回风效果。
    四、如何维护保养中央空调系统
    1、水冷式冷凝器铜管易受水质不佳之影响,产生结垢,每年至少必须清洗一次。
    2、冷冻油的油质颜色变黑或有杂质,则宜立即换新。
    3、压缩机马达每年须定期实施绝缘测试。
    4、随时注意冷媒量是否正常,倘有不足,应即检漏后并充灌。
    5、定期检查水泵轴承,并添注润滑油,水泵轴封处若有漏水的现象,应尽速修复;进出口压力表损坏时,应予以更换。
    6、冷却水塔宜每月清洗一次。
    7、随时检查冷却水塔水位、浮球开关及洒水头是否正常。
    8、冷却水塔入风口之保护网如有脱落现象,应立即装上,以免冷却水大量散失及杂物掉入,影响散热效果。
    9、小型冷风机及空调箱之过滤网应每月定期清洗,并每月检查传动皮带松紧度及控制系统是否正常。
    10、电动机应定期保养(润滑加油),可减少电动机的摩擦损失。
    五、中央空调系统之效率
    中央空调系统之效率除选用高EER值或高COP值之冷水主机外,尚需考虑水系统、空气系统及节能控制,以达确实之节能成效,简要说明如下:
    1、水泵的扬程及流量须配合冷水主机之冷冻吨数,每一冷冻吨数所需之冷却水量为13lpm(literperminute),冷水量则为10lpm,并宜选用70%以上效率泵及高效率马达。
    2、空调箱系统风机,每1,000L/s送风量的耗电量应低于1.7kW。
    3、冷却水塔吨数以冷水主机吨数的1.25倍左右为宜。可采用多台并联组合型,配合温度控制,开启运转台数。
    4、选择适当容量的电动机,一般负载率在75-100%之间效率最高。
    5、空调区划与控制方面,每一空间或空调使用行为相似(例如:温度及空调时程)的多空间群组,应设置温度传感器,以进行温度自动控制,如下:
    (1)自动停机:可由人员传感器、可程序空调使用程序控制器或手动之定时器进行自动停机。
    (2)独立空调区域:每一独立空调区域需提供自动关闭或控制空调送风、新鲜空气和排气之独立控制装置。
    每一独立空调区域不宜大于2,000m2空调楼地板面积及一个楼层。
    (3)密闭停车场之排风机:送风量大于14,000L/s时,可设计根据停车空间之一氧化碳浓度(ppm)值,进行风扇启停控制或通风量调整控制器,同时当停车场使用强度降低时,可停止通风扇运转或调整通风量。
    六、空调系统节能设计
    1、全面省能设计:基本上,全面性之省能设计应包含至少五部份之节能措施,如下:
    (1)应用绿色建筑日常节能方法。
    (2)选用高效率空调设备。
    (3)设计合理耗能的空调系统。
    (4)以管理手法节约空调耗能。
    (5)正确的维护管理使系统处在最节能之状态。
    2、空调负荷特性:以办公大楼而言,空调负荷特性如下所述:
    (1)办公时间及使用人数较为固定,易于估算空调负荷。
    (2)夜间加班应避免空调全开供应给少数人员使用。
    (3)少部份24小时作业空间,如值班室、计算机房等,应采用独立空调较有节能之效果。
    (4)一般人员密度设计参考值为每人7至19m2的空间,取中间值为13m2/人,会议室人员密度可高达每人2m2。
    (5)外周区(离外墙5m内)的空调负荷变化较大,空调需设计适当容量控制,以避免有时太冷、不舒适且浪费能源。
    3、空调系统节能控制设计:
    (1)变风量(VAV)设计以部份负载控制器节约能源,以风管内静压控制送风机转速及风量,适当的静压设定点为在总设计静压约三分之一处(较下游处),当送风量为设计风量的50%时,送风机耗电量会小于设计耗电量的30%以下。
    (2)空调的水泵系统应设计为可变流量(VWV)控制,其流量可控制至原设计流量的50%或以下。在50%的设计水量时,须有控制及装置(例如以马达变频器改变马达转速),使水泵耗电不大于全载之30%。变流量控制或装置需具有流量需求控制或最小差压力的控制功能,差压量测点应位于最远程的热交换器或热交换器最大差压需求的地方。含有多台冷水机的空调冷水系统,当部份台数冷水机关闭时,必须相对的减少冷水流量以节约送水耗能。
    七、系统测试与验收注意事项
    空调系统在完工时应作性能测试、各别风量与水量调整,以将系统平衡至设计点,除为达设计功能外,更有节能运转之效果,以下为此方面一些注意事项:
    1、系统验收文件:在系统验收时,应有实际安装图说的建造文件,图上的记载应包括每一个设备的位置和性能数据,风管和水管系统的一般平面配置,包括尺寸及终端空气或设计的水流量。除外,操作与维修手册至少需包含以下各项:
    (1)每一个设备需要维修的数据,说明设备尺寸及选择的选配件。
    (2)每一个设备皆需要操作及维修手册,并且需明定例行的维修动作。
    (3)至少一个维修代理商的名称及地址。
    (4)空调控制系统的维修和校准信息,包含线路图、示意图,控制顺序的描述,设定点等,需永久记录在控制装置的控制图上或数字控制系统程序设计的批注中。
    (5)对每一个系统未来的操作方法及建议设定点的完整叙述。
    2、系统平衡测试;
    (1)空调系统完工验收时需依相关标准进行量测、平衡及调整,使风管的风量及水量与设计值之差异低于10%。
    (2)空气系统的平衡时,需首先打开风门使其损失减到最少,然后除了可变流量分配系统的调节装置不需平衡外(例如,校准过的VAV终端箱),其余皆须被调整至设计的流量值。
    (3)水系统的平衡时需首先打开节流阀使其损失减到最少,然后修整水泵叶轮或调整水泵转速至设计的流量。每个水系统应具有测量水泵的差压的功能或者在各水泵的每侧皆留有测试口。

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