【中國幕墻網】夏日炎炎,一個老問題再次浮現:在氣候變暖和能源危機成為日益嚴重問題的今天,暖通空調業的節能之路該怎么走?
中國工程院院士、清華大學
建筑節能研究中心主任江億試圖給出答案。在近日舉行的一次研討會上,他向業界詳細解讀了由他首先提出的“溫濕度獨立調節空調技術”。
“采用這種方法,建筑物的空調系統將節能30%,能耗的峰值則至少能降低40%。”江億對《科學時報》記者說。
將溫度和濕度分開
1902年由美國人威利斯?開利發明的空調,始終有一個“歷史遺留問題”沒有解決,即將溫度和濕度統一進行調節。在節能環保已成為大趨勢的今天,這一問題顯得更加嚴重。
傳統空調系統以冷凝的方式除濕,在這種方式下,本來可以用“高溫冷水”(16℃~18℃)處理的50%以上的顯熱(物態不變情況下溫度的變化),也必須用低溫冷水帶走,這直接導致了空調系統的能量與熱量之間的轉換比率低,耗電量大。
傳統冷凝除濕方式處理后,為避免送風溫度過低影響舒適性,不少建筑中又設置了再熱環節,這就造成了“冷熱抵消”。除了這種“冷熱抵消”的情況,還有一種“干濕抵消”的情況。例如,數據中心發熱量較大,即使在冬季往往也需要通過空調系統降低溫度,但空氣溫度降低后,其中的水被“擠”了出來;數據中心需保持一定濕度,因此又要進行加濕,這種“干濕抵消”也消耗了大量的能源。
“溫度和濕度在各自獨立地變化,并不同步,如果拿同一種風去控制,很難同時滿足二者的要求。”江億說。
因此,江億提出了“溫濕度獨立調節技術”的理念,即把濕度、空氣質量等打包到一起,統一用通風換氣來解決。“這種換氣所需的風量比統一調節溫濕度的風量小得多。”江億說。
而對于顯熱的問題,原理上只要冷源低于房間溫度,就能將房間的顯熱帶走。
“以前溫濕度、空氣質量都依賴于換氣,沒有辦法兼顧,比如只管溫度的話,會造成濕度不當,甚至是空氣質量差。而采用溫濕度獨立調節理念,則可以較為精確地控制室內溫濕度情況。”江億說。
江億的這一技術理念,已經在一些建筑物中有了初步的實踐。
北京印鈔廠在印制鈔票時,對于濕度的要求非常嚴格,否則會影響鈔票的套色。
過去,為了滿足濕度的要求,印鈔廠在夏天專門有一個燃氣鍋爐,但即使這樣,也只能做到濕度變化在正負6%~7%的范圍內。此外,在夏季桑拿天為了控制濕度,印鈔廠將新風全部關閉,這樣雖然保證了鈔票不會印出次品,但車間里的油墨味散不出去,嚴重影響了室內的勞動環境。
采用溫濕度獨立調節技術后,印鈔廠用除濕機管理新風和濕度,用表冷器(表面冷卻器的簡稱,中央空調末端設備中用于換熱的組件)管理溫度,能耗大大降低。原有的空調系統一個夏天的電費在150萬元,采用新技術后,運行能耗大幅減少,電費僅用40萬元,足足節省了70%。
技術推廣“在路上”
在江億看來,溫濕度獨立控制不僅是一種新的空調系統形式,更是一種建筑空調的新設計理念和分析方法,因此,需要產業界各方的配合和努力。
2007年9月23日,溫濕度獨立調節空調技術推廣聯盟(AHTIC)在深圳成立。這個聯盟不僅有格力電器等設備廠商,還包括設計院和大學,是典型的產學研結合。
不過,聯盟成立兩年多來,相關技術的推廣工作卻進展緩慢。
對此,聯盟主席、格力電器副總裁黃輝表示,畢竟傳統的空調設計理念已有上百年的時間了,要轉變這種觀點確實有一定的困難。此外,現在中國搞建筑空調設計的人也尚未完全接受這一新的設計理念。
“因為它不是一個產品,拿過來就可以用,它需要重新設計,理念、算法和傳統的建筑空調完全不同。”黃輝說。
雖然技術推廣進展有些慢,但與會的業內人士對該技術的前景還是持樂觀態度,認為會成為建筑物空氣調節領域的主流理念。
黃輝告訴《科學時報》記者,節能環保是空調領域的大趨勢。就空調節能而言,還有很多方法可以用,比如一些地區的水源,在冬天和環境溫度有很大溫差,此外,還有地熱資源利用等,這些方法都可以和溫濕度獨立調節技術結合起來使用。
“這實際上是從另一個角度解決了溫濕度獨立調節技術中的熱源和冷源的問題。把這些技術都結合起來,能夠使建筑的空調節能提到一個新的高度。”黃輝說。
而在談及該技術的應用突破口時,黃輝告訴《科學時報》記者,首先應用的是能耗比較大的大型建筑,如酒店等。但格力電器目前也在作小型機組的研究,成功后可以進駐別墅、小型公司、辦公樓。
中國空調“彎道超車”
當前中國正面臨著節能減排的壓力,國家發改委能源研究所所長韓文科此前也表示,“十二五”能源工作的重點之一是作好能源消費總量的控制。
而溫濕度獨立調節技術,對于減少能源消耗無疑具有實際的意義。
江億告訴《科學時報》記者,目前建筑物使用的中央空調的能耗,占整個建筑物能耗的30%~60%。隨著城市化進程的加快,大型商業建筑所占的比例將越來越高,且都追求高檔的中央空調。因此,該技術對于抑制大型商業建筑、高檔中央空調的增加所造成的用電量增加,具有重要意義。
“一般而言,采用這個技術之后,這類建筑至少能節能30%。”江億說。
此外,建筑物空調比較集中地在夏天使用,給電網也造成了很大的壓力。江億告訴記者,根據對一些示范工程的測算,采用該技術后,建筑物空調的用電峰值至少降低40%。
對于我國空調業而言,上述技術理念的提出,還有助于實現產業的“彎道超車”。
“目前我國空調的產量位于世界第一,但空調不是中國發明的,理念、原理,都是從國外引進的。所以這么多年來,我們一直在做技術跟隨。”江億認為,應該抓住我國政府大力度加強節能減排的有利時機,發展我國新型的空調系統方式和系列設備,在理念上創新,這樣我們做空調世界強國的目標才能實現。【完】