Il sistema di condizionamento dell'aria è principalmente composto da quattro sistemi principali: aria, acqua ghiacciata, refrigerante e acqua di raffreddamento. Durante il funzionamento effettivo, questi quattro sistemi cambieranno con la variazione del carico di condizionamento dell'aria, coordinandosi con la variazione del flusso d'aria, il controllo del flusso dell'acqua ghiacciata e l'aggiustamento del flusso del refrigerante per raggiungere un equilibrio di carico e trasferire il carico termico dall'interno all'esterno.
Risparmio energetico dell'unità di condizionamento dell'aria
Secondo i dati rilevanti delle ore di riscaldamento e raffreddamento mensili, se l'edificio non è progettato e applicato con ventilazione naturale, è richiesto il condizionamento dell'aria quasi tutto l'anno. Il significato delle ore di raffreddamento è che quando la temperatura esterna oraria è superiore a 26℃, viene accumulata ogni ora. Pertanto, maggiore è la domanda di carico di raffreddamento in quel mese, maggiore è il consumo energetico richiesto per il condizionamento dell'aria. I cambiamenti di picco e fuori picco del carico di condizionamento dell'aria durante l'anno sono molto evidenti. Fondamentalmente, le ore di funzionamento dei vari carichi parziali dell'unità di chiller durante l'anno sono approssimativamente come mostrato nella figura. La proporzione delle ore di funzionamento al 100% del carico completo dell'unità è molto piccola e per la maggior parte del tempo è in funzionamento a carico parziale del 50~70%.
Il consumo energetico del chiller rappresenta una considerevole proporzione nel sistema di condizionamento dell'aria centralizzato. Oltre alle prestazioni ad alta efficienza del chiller durante il funzionamento al 100% del carico completo, è necessario garantire che l'unità possa operare a lungo sotto condizioni di tasso di carico parziale del 50~75% e mantenere standard di alta efficienza per ottenere il miglior effetto di risparmio energetico. Pertanto, i metodi di risparmio energetico del chiller sono i seguenti:
1. Calcolare accuratamente il volume massimo dell'attrezzatura dell'unità di condizionamento dell'aria
La capacità dell'attrezzatura del chiller deve essere determinata da fattori come il carico massimo del condizionamento dell'aria, l'efficienza dell'attrezzatura, i fattori meteorologici e il carico termico. È necessaria una simulazione del carico dinamico per ottenere il volume appropriato dell'attrezzatura di condizionamento dell'aria. Pertanto, è necessario calcolare attraverso procedure di calcolo del condizionamento dell'aria certificate, condizioni standard interne e dati meteorologici per stabilire un volume di progettazione dell'attrezzatura ragionevole.
2. Utilizzare unità di condizionamento dell'aria ad alta efficienza
Il chiller dovrebbe utilizzare unità con efficienza superiore allo standard di efficienza del chiller annunciato dall'Ufficio dell'Energia del Ministero degli Affari Economici per ridurre il consumo energetico. Poiché l'unità non opera a lungo sotto carico completo, nella selezione di un chiller è necessario esaminare contemporaneamente l'efficienza a carico completo e l'efficienza a carico parziale, e il valore standard minimo dell'efficienza a carico completo COP e dell'efficienza a carico parziale IPLV (Valore Integrato a Carico Parziale, IPLV). Inoltre, è possibile scegliere un chiller con una funzione di controllo della velocità a frequenza variabile anziché utilizzare il metodo tradizionale di cambiare l'angolo della paletta di guida di ingresso per adattarsi al carico; o scegliere un'unità di condizionamento dell'aria che può operare ad alta efficienza sotto il tasso di carico parziale del 25~75% per un lungo periodo di tempo per aumentare l'efficienza a carico parziale.
3. Utilizzare più unità per operare
Quando più unità sono operate in parallelo, se una unità può essere spenta a basso carico contemporaneamente, l'unità può essere mantenuta ad alta efficienza. Quando una singola unità è in funzione, poiché la sua portata è grande, provoca un funzionamento a basso carico, quindi è necessario considerare l'installazione di un'unità con una portata più piccola per mantenere un funzionamento ad alta efficienza.
4. Regolare la temperatura impostata dell'acqua refrigerata
Secondo il principio del ciclo di refrigerazione in termodinamica, maggiore è la temperatura di evaporazione dell'acqua refrigerata dell'unità, migliore è l'efficienza. Pertanto, aumentare la temperatura di alimentazione dell'acqua refrigerata dell'unità o la temperatura di evaporazione del refrigerante può mantenere l'unità di acqua refrigerata ad alta efficienza. Ogni aumento di 1°C nella temperatura dell'acqua refrigerata può aumentare l'efficienza dell'unità di circa il 3%. Quando la temperatura dell'acqua refrigerata scende, le prestazioni dell'unità diminuiscono, il consumo energetico dell'unità di acqua refrigerata aumenta, ma il consumo energetico della pompa dell'acqua diminuisce, quindi c'è un punto di funzionamento ottimale, come mostrato nella figura. Tuttavia, quando la temperatura di uscita dell'acqua refrigerata aumenta, la capacità di deumidificazione della scatola del condizionatore d'aria diminuirà, quindi è necessario esaminare i requisiti ambientali per prendere una decisione.
5. Gestione della qualità dell'acqua di raffreddamento o dell'acqua refrigerata
Pulire regolarmente lo scambiatore di calore per evitare che si formino incrostazioni e influenzino l'efficienza del trasferimento di calore. Le incrostazioni influenzeranno l'efficienza dell'unità principale di oltre il 20%.
Sistema di condizionamento d'aria a volume d'acqua variabile (VWV)
Il metodo di distribuzione dell'acqua dei sistemi di condizionamento d'aria tradizionali adotta principalmente un metodo di controllo della pompa a volume d'acqua fisso, e regola la temperatura dell'acqua per far fronte alle condizioni di carico parziale. Questo sistema è chiamato sistema a flusso costante (CWV, Constant Water Volume). Il sistema a volume d'acqua variabile (VWV) utilizza un'offerta di acqua a temperatura fissa per migliorare l'efficienza del chiller, e cambia il volume di offerta dell'acqua controllando il numero di pompe o utilizzando un convertitore di frequenza per risparmiare energia della pompa. Rispetto al sistema a flusso fisso, il sistema a flusso variabile può cambiare il volume di offerta dell'acqua in base alla variazione del carico termico interno, il che può ridurre la potenza di distribuzione e ottenere un risparmio energetico.
Sistema di condizionamento d'aria a volume d'aria variabile (VAV)
Il sistema di condizionamento d'aria generale utilizza un certo volume d'aria per fornire aria condizionata interna. Per i cambiamenti nel carico interno, controlla la variazione della temperatura dell'aria di alimentazione, che viene chiamato sistema a volume d'aria costante (CAV). Il sistema a volume d'aria variabile (VAV) fissa la temperatura dell'aria di alimentazione e regola il volume dell'aria di alimentazione per far fronte ai cambiamenti nel carico di condizionamento dell'aria. Con le caratteristiche operative del ventilatore, è possibile risparmiare più della metà del consumo di energia del ventilatore.
Sistema di totalizzatore di calore
In estate, circa il 30% - 40% del consumo di energia del condizionamento d'aria viene utilizzato per gestire il carico termico dell'aria esterna. Pertanto, ridurre il carico termico dell'aria esterna è uno dei punti chiave del risparmio energetico del condizionamento d'aria. Per garantire la qualità dell'aria interna, un buon sistema di condizionamento d'aria di solito introduce circa il 30% di aria fresca esterna e il 70% di aria di ritorno condizionata, e poi la elabora in aria di alimentazione condizionata adatta alle condizioni interne. Circa il 30% dell'aria di ritorno condizionata viene sostituita con aria fresca esterna. Se l'energia dell'aria a bassa temperatura e bassa umidità scaricata dall'aria di ritorno può essere recuperata e riutilizzata, si può raggiungere lo scopo del risparmio energetico. Ci sono fondamentalmente due tipi di totalizzatori di calore, che vengono approssimativamente presentati come segue:
1. Tipo a flusso incrociato statico
Nel totalizzatore di calore totale a flusso incrociato statico ci sono molti canali di flusso a piastra piatta, e i due flussi sono separati su entrambi i lati di ciascuna piastra da partizioni e dispositivi di tenuta, e la direzione del flusso è trasversale. Le piastre sono per lo più fatte di fibre permeabili, e l'acqua assorbita da un lato può penetrare dall'altro lato per essere prelevata dal totalizzatore di calore totale dall'altro flusso. Questo apparecchio non richiede energia elettrica ed è facile da mantenere, che è il suo principale vantaggio.
2. Tipo rotativo
Il totalizzatore rotativo del recupero di calore richiede un piccolo motore per far ruotare questa ruota a nido d'ape. Ci sono innumerevoli piccoli canali paralleli nel nido d'ape, formando una grande area di scambio. Deve esserci un dispositivo sulla ruota per dividerla in due lati. Quando l'aria esterna scorre attraverso un lato, parte del calore e dell'umidità viene assorbita nella ruota. La parte satura continua a fluire verso l'altro lato. L'aria di scarico a temperatura più bassa e bassa umidità scorre attraverso l'altro lato, portando via calore e umidità dalla ruota, ottenendo l'effetto di rigenerare la capacità di assorbimento del calore e dell'umidità.
