(1)選用高效率低能耗的熱泵,合理確定熱泵臺(tái)數(shù)。
在熱泵空調(diào)系統(tǒng)中,熱泵機(jī)組在額定制冷工況下的功耗占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)總能耗的78~90%(根據(jù)末端空調(diào)器的形式不同而不同),其中壓縮機(jī)的能耗約占系統(tǒng)總能耗的74~84%,風(fēng)機(jī)能耗占4~6%。所以熱泵機(jī)組效率的高低對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能耗有決定作用。熱泵機(jī)組的效率包括額定工況下的效率和部分負(fù)荷工況下的效率。從各供應(yīng)商提供的資料看,熱泵效率高低差異明顯,高者額定工況制冷系數(shù)達(dá)到3.7左右,低者在2.8左右。采用高效熱泵節(jié)能意義明顯。個(gè)別熱泵還可根據(jù)室外環(huán)境參數(shù)改變風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,以減少風(fēng)機(jī)的能耗。建筑物的空調(diào)負(fù)荷是隨著外界氣象參數(shù)和內(nèi)部使用情況變化而變化的,熱泵機(jī)組臺(tái)數(shù)及大小應(yīng)充分考慮滿負(fù)荷效率及部分負(fù)荷的特點(diǎn)與效率,經(jīng)優(yōu)化使全年能耗最低。原則上,熱泵機(jī)組不少于2~3臺(tái),獨(dú)立的制冷循環(huán)數(shù)不少于4~6個(gè)。
(2)合理選配水泵
額定工況下水泵的能耗占空調(diào)系統(tǒng)總能耗的5~9%左右,在部分負(fù)荷情況下,如果選配不當(dāng),水泵的能耗不會(huì)減少,占整個(gè)系統(tǒng)能耗的比例會(huì)明顯提高。 另外,工程中普遍出現(xiàn)的所選水泵過(guò)大,水溫差過(guò)小的現(xiàn)象。所以水泵側(cè)節(jié)能很有潛力可挖掘。水泵臺(tái)數(shù)盡可能與熱泵臺(tái)數(shù)匹配,以便部分熱泵停機(jī)時(shí),水泵相應(yīng)停機(jī),以減少水泵的消耗。所選水泵也應(yīng)為高效之水泵,所需水泵的流量、揚(yáng)程應(yīng)與實(shí)際一致。另外,如果水泵能采用變頻泵,使其額定工況下的水溫差達(dá)到5℃,同時(shí)在部分負(fù)荷下,水泵流量也相應(yīng)改變,當(dāng)然不應(yīng)小于熱泵機(jī)組的最小限定流量,則其節(jié)能效果會(huì)更顯著。用變頻技術(shù)改造現(xiàn)有工程大有可為。
(3)采用自動(dòng)控制方法
部分負(fù)荷情況下,熱泵機(jī)組投入臺(tái)數(shù)的合理確定,需要對(duì)熱泵機(jī)組進(jìn)行群控,要使水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)與熱泵機(jī)組同步,需要對(duì)系統(tǒng)采取變水量自控方式。讓水泵在限定的范圍內(nèi)變水量也需要可靠的熱泵與水泵聯(lián)控。新風(fēng)量的組織與控制(根據(jù)室外環(huán)境參數(shù)或二氧化碳濃度控制新風(fēng)量),可以將新風(fēng)能耗降為最小,有時(shí)還可利用室外新風(fēng)進(jìn)行自然降溫,最大限制地減少能耗。
(4)末端空調(diào)器節(jié)能
末端空調(diào)器所消耗的能量約占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)能耗的5~17%,當(dāng)末端空調(diào)器以風(fēng)機(jī)盤管為主時(shí),其能耗所占的份額變小,以組合式空調(diào)器為主時(shí),其能耗所占總能耗的比例增大。因此,從減少能源消耗角度,小而分散的空調(diào)器更節(jié)能。另外,高焓差低風(fēng)量的空調(diào)器耗電少于低焓差大風(fēng)量空調(diào)器。對(duì)氣流組織無(wú)嚴(yán)格要求的舒適性空調(diào)場(chǎng)所,尤其是商場(chǎng)等人員聚集較多的場(chǎng)所,大焓差空調(diào)器既可減少能耗,又可減小風(fēng)道面積,節(jié)省風(fēng)道系統(tǒng)的投入和建筑空間。一般柜式、組合式空調(diào)器常有四排管、六排管和八排管之分。從節(jié)省角度,盡可能少用四排管空調(diào)器,多用六排管空調(diào)器,對(duì)組合式空調(diào)器可考慮用八排管空調(diào)器。另外,由于空調(diào)器能耗占不少比重,部分負(fù)荷情況下,盡可能減少空調(diào)器的能耗有明顯價(jià)值。不管水系統(tǒng)是否變水量,空調(diào)器設(shè)三檔變速是需要的。在定水量系統(tǒng)中,有條件對(duì)空調(diào)器采用變頻等調(diào)速方法恒溫控制可最大限度地減少末端空調(diào)器的能耗。采用以空調(diào)器耗電為標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量空調(diào)系統(tǒng),風(fēng)側(cè)變速控制可使計(jì)量更客觀。末端空調(diào)器的節(jié)能還可體現(xiàn)在當(dāng)室外空氣焓值低于室內(nèi)空氣焓值的情況下,盡可能利用室外空氣冷卻室內(nèi)空氣。雙風(fēng)機(jī)組式空調(diào)器系統(tǒng)或分立但聯(lián)動(dòng)控制的變新風(fēng)和變排風(fēng)系統(tǒng)都可實(shí)現(xiàn)這一效果。
(5)改善環(huán)境通風(fēng),防止氣流短路
熱泵所處環(huán)境的通風(fēng)情況是熱泵機(jī)組能否高效運(yùn)行,甚至是能否正常運(yùn)行的相當(dāng)重要的條件。通風(fēng)良好的標(biāo)準(zhǔn)是,進(jìn)入熱泵的空氣為環(huán)境空氣,而熱泵排出的氣流又能及時(shí)排走、排遠(yuǎn),熱泵機(jī)組排氣與吸氣不短路。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)應(yīng)努力做到熱泵與女兒墻的足夠距離,或女兒墻上開(kāi)足夠面積的進(jìn)風(fēng)口,其次,熱泵離核心筒和主樓應(yīng)有足夠的距離,熱泵與熱泵之間也應(yīng)有一定的空間距離,這些距離一般應(yīng)在3米以上。為了美觀及布置方便,熱泵機(jī)組大多對(duì)齊并列布置,為改善通風(fēng),熱泵機(jī)組可錯(cuò)列。另外,應(yīng)注意風(fēng)向的影響,盡可能避免將熱泵機(jī)組布置于主風(fēng)向下建筑物45°陰暗區(qū)內(nèi)。在熱泵機(jī)組并排布置時(shí),在熱泵之間搭涼柵,可較有效地減少短路,另可改善吸氣環(huán)境,對(duì)冬季雨雪天減弱積霜程度有良好效果,這一措施也可減少夏天熱泵吸入氣流的溫度,減少太陽(yáng)輻射對(duì)換熱器表面溫度的不良影響。涼柵下可設(shè)置水泵,也為日常檢查維修創(chuàng)造了好的環(huán)境。
熱泵機(jī)組不應(yīng)置于室內(nèi),不宜布置于對(duì)齊的每層的陽(yáng)臺(tái)上。如布置于陽(yáng)臺(tái)上,陽(yáng)臺(tái)宜突出整體平面,宜設(shè)于通風(fēng)良好的轉(zhuǎn)角處,宜選用側(cè)排風(fēng)形式,或?qū)ωQ排風(fēng)的熱泵加接風(fēng)管水平排風(fēng),但風(fēng)機(jī)應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。不得已置于室內(nèi)的熱泵必須加接排風(fēng)管,將排氣引出室外,且避免排風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口過(guò)近形成短路現(xiàn)象。同樣由于加接風(fēng)管,熱泵所配風(fēng)機(jī)應(yīng)予調(diào)整,以適新的通風(fēng)工況。 熱泵周圍的氣流情況很復(fù)雜,可以通過(guò)計(jì)算流動(dòng)動(dòng)力學(xué)方法模擬氣流狀態(tài),以求得最佳通風(fēng)布置方式。
(6)排風(fēng)與節(jié)能
空調(diào)建筑中新風(fēng)負(fù)荷占相當(dāng)?shù)谋戎,額定工況下,辦公、旅館等建筑新風(fēng)負(fù)荷占空調(diào)總負(fù)荷的30%左右,商業(yè)建筑中新風(fēng)負(fù)荷占50%左右。新風(fēng)在數(shù)量上等于排風(fēng)和滲透風(fēng)及侵入風(fēng)等風(fēng)量之和。將滲透風(fēng)、侵入風(fēng)降到最小程度,將排風(fēng)組織起來(lái),通過(guò)全熱熱交換器回收其中的能量,具有明顯的節(jié)能意義。由于目前國(guó)內(nèi)空氣品質(zhì)差,空氣含塵量大,給全熱換熱器的管理帶來(lái)麻煩,也縮短了全熱換熱器的使用年限,從而影響了全熱換熱器的大量推廣。對(duì)于熱泵空調(diào)系統(tǒng),如能將排風(fēng)有組織地排至熱泵機(jī)組入口,也是有利于提高熱泵機(jī)組效率的,不失為一簡(jiǎn)便有效的節(jié)能措施。
(7)其他措施
在炎熱的夏天,不少工程的熱泵機(jī)組由于通風(fēng)不良或機(jī)組質(zhì)量上的問(wèn)題,出水溫度很難得到保證,這種情況下在進(jìn)風(fēng)側(cè)往換熱器噴水的方法可收到明顯效果。噴水的不利后果是可能導(dǎo)致?lián)Q熱器表面積垢,而影響換熱,但由于盤管表面還有一定的灰塵,水垢也許不會(huì)直接在盤管表面形成甚至造成影響傳熱之程度。為了防止結(jié)垢,噴軟化水是解決問(wèn)題的根本方法,但會(huì)增加費(fèi)用。為提高噴水效率,應(yīng)改噴水為噴霧,噴多少量恰到好處、怎樣噴效率最高、非軟水噴有何不良影響及其影響程度多少都是值得深一步研究的課題。
(8)運(yùn)行與節(jié)能
熱泵機(jī)組出水溫度的改變可以改變熱泵機(jī)組的效率。比如在環(huán)境溫度為30℃,出水溫度為12℃時(shí),熱泵機(jī)組的效率要比出水溫度7℃時(shí)高出6%,環(huán)境溫度為30℃時(shí),出水溫度為15℃時(shí)熱泵的效率為出水溫度為7℃時(shí)的1.07倍左右。水溫的變化會(huì)降低末端空調(diào)器的換熱效率,但在部分負(fù)荷條件下,適當(dāng)降低水溫同樣能滿足室內(nèi)要求。冬天的情況也有類似結(jié)果,在室外溫度為-6℃時(shí)(南京空調(diào)設(shè)計(jì)室外計(jì)算溫度),熱泵機(jī)組出水溫度為40℃時(shí)的效率,比出水溫度為50℃時(shí)的效率高出13%左右,在0℃時(shí),熱泵機(jī)組出水溫度40℃時(shí)的效率是出水50℃時(shí)的1.14倍。
除此以外,空調(diào)系統(tǒng)在上班人員到達(dá)前提前開(kāi)啟,有利于節(jié)能,另外由于圍護(hù)結(jié)構(gòu)及家具等的蓄熱特性,空調(diào)系統(tǒng)熱泵機(jī)組比下班時(shí)間提前關(guān)閉半小時(shí)至1小時(shí),既不影響整體舒適,又有明顯節(jié)能效果。提前開(kāi)機(jī),提前關(guān)機(jī)的確切時(shí)間根據(jù)建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),室內(nèi)家具特性、使用功能等因素而定,因工程而異一般提前半小時(shí)左右開(kāi)、停熱泵機(jī)組的方案是有效可行的。
化霜是熱泵機(jī)組不得于而為之的動(dòng)作,化霜期間不但不供熱,反而制冷,對(duì)供熱效率影響明顯。改善化霜控制方式,提高智能化化霜控制的精確性是熱泵機(jī)組改進(jìn)性能的重要課題之一。在采用非智能化霜控制器的熱泵的運(yùn)行管理中,管理人員根據(jù)氣候特點(diǎn),隨時(shí)根據(jù)氣候的變化調(diào)整化霜間隙及化霜時(shí)間可明顯提高熱泵機(jī)組的供熱效率,減少能源浪費(fèi)。