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商用空調的冷量計算及機型選擇

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商業大樓中央空調系統節能

據相關資料顯示,商業大樓年耗電統計空調用電量占40%以上,因此如何選用空調設備,正確使用空調系統及做好維護保養工作,乃當今節約能源之重要課題。


    (一)、如何選購中央空調系統


    1、請選購高能源效率比值EER之空調冷水主機,政府公告最低標準之EER值。


    2、選購冷水主機EER值越高,則冷水機組愈省電,一般而言,EER值每提高0.1,就可節約4%冷水機組用電。冷水機組之容量以每小時能自室內移走的熱量表示,1冷凍噸為每小時自室內移出熱量3,024kcal(相當12,000 Btu),依此推算,每平方米房間約需0.15冷凍噸(相當于450kcal/h),選用的空調主機冷凍噸容量太大,將使壓縮機長時間超載運轉,或頻繁啟動,比較耗電,而且減損壓縮機使用壽命。


    注:


    1、冷水機組能源效率比值(EER) kcal/h-W = 冷卻能力(kcal/h)除以規定試驗之冷卻消耗電功率(W),


    2、性能系數(COP)=冷卻能力(W)/消耗電功率(W)=1.163EER。1 RT(冷凍噸) = 3,024kcal/h。


    (二)、如何安裝中央空調系統

    1、冷水機組應放置于混凝土基礎、平板或基座上,利用螺栓固定并保持水平,以水泥漿補平。冷水主機四周應留有適當的維護空間,以便將來抽換或清洗銅管等保養工作。


    2、水泵進出口管路應加裝壓力表,以了解實際運轉狀況。


    3、冷卻水塔四周應通風良好,不可有阻隔物,以免影響散熱能力。避免安裝于有排熱的地方,以免影響冷卻水塔的冷卻效果。

 

    4、小型冷風機安裝,水盤須保持一定的斜度,以便于冷凝水排出;空調箱風管上各個出風口之風量須調整分配適當,以免造成某個區域風量不足的現象;出風口與回風口避免太近,以免造成短循環而影響冷房效果。

 
    5、水管直徑在65mm以下者使用螺紋式連接,80mm以上者使用焊接式或法蘭連接。排水管每公尺應保持1公分之斜度。冷水管路高點或其它必要之處,應安裝自動排氣閥;管路低點應加裝放水閥,以備系統清洗。

 

    6、風管在分歧處,應裝置分歧風門,以便調整及鎖定。送風管與回風管應予保溫,保溫材料應符合國家標準規范。


   (三)、如何操作中央空調系統


    1、冷氣溫度設定范圍以26-28℃為宜,并應裝設自動溫控設備,以免過冷而浪費能源。對于經常進出的房間,室內溫度不要低于室外溫度5℃以上,以免影響身體健康。


    2、每日定時記錄冷水主機運轉時之油溫、油壓、水溫、水壓、冷媒溫度、冷媒壓力、電流及電壓等,以了解實際狀況。


    3、在不影響制冷的情況下,適度提高冷凍水出口溫度,每提高冷水出口溫度1℃,約可減少冷水主機耗電量2%。


    4、應降低冷卻水設定溫度,每降低冷卻水溫度1℃,可節省冷水主機耗電量2%。


    5、在下班前半小時關掉冷水主機,利用冷水循環泵繼續運轉即可。


    6、晚間若有少數單位加班,應分區只供應加班空間之空調,以節約能源。

 

    7、冷水系統若是屬于水路分離系統,且空調機使用二通閥控制冷水量,則區域泵可加裝變頻器及臺數控制系統,以達節約能源的功效。


     8、地下停車場之排風,可增設控制器,在非車輛出入高峰時間,設定每小時運轉約15分鐘,以節約能源。


     9、空調使用期間應緊閉門窗,以防止冷能外泄或熱風滲入,空調箱回風口處勿堆積雜物,以免影響回風效果。

 


    (四)、如何維護保養中央空調系統


     1、水冷式冷凝器銅管易受水質不佳而影響,產生結垢,每年至少必須清洗一次。


     2、冷凍油的油質顏色變黑或有雜質,則宜立即換新。


     3、壓縮機馬達每年須定期實施絕緣測試。


     4、隨時注意冷媒量是否正常,倘有不足,應即檢漏后并充灌。


     5、定期檢查水泵軸承,并添注潤滑油,水泵軸封處若有漏水的現象,應盡速修復;進出口壓力表損壞時,應予以更換。


     6、冷卻水塔宜每月清洗一次。


     7、隨時檢查冷卻水塔水位、浮球開關及灑水頭是否正常。


     8、冷卻水塔入風口之保護網如有脫落現象,應立即裝上,以免冷卻水大量散失及雜物掉入,影響散熱效果。


     9、小型冷風機及空調箱之過濾網應每月定期清洗,并每月檢查傳動皮帶松緊度及控制系統是否正常。


     10、電動機應定期保養(潤滑加油),可減少電動機的摩擦損失。

 


    (五)、中央空調系統之效率


     中央空調系統之效率除選用高EER值或高COP值之冷水主機外,尚需考慮水系統、空氣系統及節能控制,以達確實之節能成效,簡要說明如下:


     1、水泵的揚程及流量須配合冷水主機之冷凍噸數,每一冷凍噸數所需之冷卻水量為13 lpm(liter per minute),冷水量則為10 lpm,并宜選用70%以上效率泵及高效率馬達。


     2、空調箱系統風機,每1,000L/s送風量的耗電量應低于1.7kW。


     3、冷卻水塔噸數以冷水主機噸數的1.25倍左右為宜。可采用多臺并聯組合型,配合溫度控制,開啟運轉臺數。


     4、選擇適當容量的電動機,一般負載率在75~100%之間效率最高。

 

     5、空調區劃與控制方面,每一空間或空調使用行為相似(例如:溫度及空調時程)的多空間群組,應設置溫度傳感器,以進行溫度自動控制,如下:


     (1)、自動停機:可由人員傳感器、可程序空調使用程序控制器或手動之定時器進行自動停機。

 

     (2)、獨立空調區域:每一獨立空調區域需提供自動關閉或控制空調送風、新鮮空氣和排氣之獨立控制裝置。每一獨立空調區域不宜大于2,000m2空調樓地板面積及一個樓層。

 

     (3)、密閉停車場之排風機:送風量大于14,000L/s時,可設計根據停車空間之一氧化碳濃度(ppm)值,進行風扇啟停控制或通風量調整控制器,同時當停車場使用強度降低時,可停止通風扇運轉或調整通風量。

 

    (六)、空調系統節能設計


     1、全面省能設計:基本上,全面性的省能設計應包含至少五部份之節能措施,如下:

     (1)、應用綠色建筑日常節能方法;

 

     (2)、選用高效率空調設備;

 

     (3)、設計合理耗能的空調系統;


     (4)、以管理手法節約空調耗能;

 

     (5)、正確的維護管理使系統處在最節能之狀態;


     2、空調負荷特性:以辦公大樓而言,空調負荷特性如下所述:

 

     (1)、辦公時間及使用人數較為固定,易于估算空調負荷;


     (2)、夜間加班應避免空調全開供應給少數人員使用;

 

     (3)、少部份24小時作業空間,如值班室、計算機房等,應采用獨立空調較有節能之效果;


     (4)、一般人員密度設計參考值為每人7至19㎡的空間,取中間值為13㎡/人,會議室人員密度可高達每人2㎡;


     (5)、外周區(離外墻 5m內)的空調負荷變化較大,空調需設計適當容量控制,以避免有時太冷、不舒適且浪費能源;


    3、空調系統節能控制設計:


    (1)、變風量(VAV)設計以部份負載控制器節約能源,以風管內靜壓控制送風機轉速及風量,適當的靜壓設定點為在總設計靜壓約三分之一處(較下游處),當送風量為設計風量的50%時,送風機耗電量會小于設計耗電量的30%以下。

 

    (2)、空調的水泵系統應設計為可變流量(VWV)控制,其流量可控制至原設計流量的50%或以下。在50%的設計水量時,須有控制及裝置(例如以馬達變頻器改變馬達轉速),使水泵耗電不大于全載之30%。變流量控制或裝置需具有流量需求控制或最小差壓力的控制功能,差壓量測點應位于最遠程的熱交換器或熱交換器最大差壓需求的地方。含有多臺冷水機的空調冷水系統,當部份臺數冷水機關閉時,必須相對的減少冷水流量以節約送水耗能。


   (七)、系統測試與驗收注意事項


    空調系統在完工時應作性能測試、個別風量與水量調整,以將系統平衡至設計點,除為達設計功能外,更有節能運轉之效果,以下為此方面一些注意事項:


    1、系統驗收文件:在系統驗收時,應有實際安裝圖說的建造文件,圖上的記載應包括每一個設備的位置和性能數據,風管和水管系統的一般平面配置,包括尺寸及終端空氣或設計的水流量。除外,操作與維修手冊至少需包含以下各項:


    (1)、每一個設備需要維修的數據,說明設備尺寸及選擇的選配件;

 

    (2)、每一個設備均需要操作及維修手冊,并且需明確例行的維修動作;

 

    (3)、至少一個維修代理商的名稱及地址;


    (4)、空調控制系統的維修和校準信息,包含線路圖、示意圖,控制順序的描述,設定點等,需永久記錄在控制裝置的控制圖上或數字控制系統程序設計的批注中;

 

    (5)、對每一個系統未來的操作方法及建議設定點的完整敘述;

 

     2、系統平衡測試


    (1)、空調系統完工驗收時需依相關標準進行量測、平衡及調整,使風管的風量及水量與設計值之差異低于10%。


    (2)、空氣系統的平衡時,需首先打開風門使其損失減到最少,然后除了可變流量分配系統的調節裝置不需平衡外(例如,校準過的VAV終端箱),其余皆須被調整至設計的流量值。


    (3)、水系統的平衡時需首先打開節流閥使其損失減到最少,然后修整水泵葉輪或調整水泵轉速至設計的流量。每個水系統應具有測量水泵的差壓的功能或者在各水泵的每側皆留有測試口。



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