建筑物暖通空調應用一般包含溫度、濕度、空氣清凈度以及空氣循環等控制系統,被統稱為HVAC系統。交流變頻器已被廣泛應用于建筑物以及基礎建設設施中的各種暖通空調系統和水加壓設備中。
節能低碳、綠色生態、集約高效
建筑物暖通空調應用一般包含溫度、濕度、空氣清凈度以及空氣循環等控制系統,被統稱為HVAC系統(Heating,VentilationandAirConditioning)。供暖、通風和空調是商用和居住建筑中最耗能的系統之一,隨著人們對建筑設計創新和對建筑能效的關注,全球建筑市場正在追求不同提升能效的方法,并積極投資能效解決方案以應對不斷增加的能源成本,同時不能降低服務品質。商用領域正更多地在建筑中采用綠色系統,以提升室內環境的舒適度和工作效率,提高能效和降低對外部環境的影響,而這些系統還可以獲得能源和環境設計(LEED)認證或能源之星認證。對于整個暖通空調行業來說,其增長很大一部分與建筑行業的發展息息相關,房地產對行業增速變動有著舉足輕重的影響,尤其是在商業建筑領域中,大部分項目集中在寫字樓、工廠、政府設施和基礎設施的建造等。近年來,國內建筑行業的發展極大地推動了暖通空調市場的發展,住宅、商用和工業領域的新建筑增加了對暖通空調系統的需求,也為環保、節能領域內各個細分行業的發展創造了良好的機遇。
根據中國住房和城鄉建設部的統計,到2016年,全國建筑業總產值達19.35萬億元人民幣,建筑業增加值達4.95萬億元,占國內生產總值的6.66%,建筑業增加值已超過美國,居全球第一。按照住房和城鄉建設部發布的《建筑節能與綠色建筑發展“十三五”規劃》指出,2016-2020年的建設目標旨在建設節能低碳、綠色生態、集約高效的建筑用能體系,推動住房城鄉建設領域供給側結構性改革。因此,有分析機構表示,得益于政策推廣力度的持續加大以及創新模式下資金支持的逐漸到位,綠色建材、再生能源應用、門窗幕墻類、光伏建筑一體,以及絕熱/節能建材等相關領域將在未來五年實現較快發展。
變頻技術大幅提升節能效果
目前,交流變頻器已被廣泛應用于建筑物以及基礎設施系統中的各種暖通空調系統和水加壓設備中。建筑物HVAC系統一般都裝有風機、水泵、制冷壓縮機和空氣處理單元等設備,所有這些都需要使用到電機,使用定制化變頻器產品,可提高建筑物內部的空氣質量和室內舒適度,改善控制,節約能源,確保更高的資產保護級別,降低維修成本,提升穩定性。這些HVAC設備的日常負荷波動相當大,采用電動機變速控制是減少成本的較有效的措施之一。
變頻器在HVAC系統中的應用主要是針對風機和泵類。以典型設備冷卻水泵和冷卻塔風機為例,中央空調冷水機組進行熱交換,冷卻水泵將熱交換后升了溫的冷卻水壓入冷卻塔,使之在冷卻塔中與大氣進行熱交換,然后再將降了溫的冷卻水,送回到冷水機組。冷卻水泵的功率是根據空調冷凍機組的壓縮機滿負荷工作設計的,若環境溫度及各種外界因素使得冷凍機組不需要開啟全部壓縮機組,此時空調的冷凝系統所需要的冷卻量也相應地減小,這時就可以通過變頻調速器來調節冷卻水泵的轉速,降低冷卻水的循環速度及流量,使冷卻水的冷負荷被冷凝系統充分利用,從而達到節能目的。
冷卻塔風機主要用于降低冷卻塔的水溫,加速將“回水”帶回的熱量散發到大氣中去。風機功率若較小,節電不如水泵明顯。但風機采取變頻控制能極大地有助于冷卻水恒溫,這對于機組制冷恒溫極為關鍵;且能使機組溶液循環穩定,獲得最大限度的節省燃料。冷卻塔風扇低轉速運行還能大幅度減少漂水,節省水源、延緩水質劣化、減少水霧對周圍的影響。同時,大功率風機的節電效果仍很明顯。
暖通空調行業未來發展趨勢
當前,“互聯網+”正超速改變著人們生活的各個方面,同樣,在暖通空調領域中,互聯網思維的不斷滲透也令到行業應用發生著劇變。“互聯網+”與暖通系統相結合,實現進一步節能減排、提升能源的可利用率,是重要的發展趨勢之一,具體包括以下幾方面:
1、從單一能源向多種能源轉變,尤其是可再生能源和“未利用能源”,由于可再生能源的低能量密度,所以需要集成應用以及用少量外加能源,加以提升,這就需要運用到熱泵,在這一過程中也將促進國內壓縮機、換熱器和自動控制系統技術的向前發展。
2、暖通空調的控制將從現在的邏輯控制轉向基于大數據的自學習控制,室內設定溫濕度控制、設備運行策略、能源利用等優化都將基于大數據,依托傳感器物聯網。
3、能源互聯網實現資源共享、通過蓄能平衡峰谷,水環熱泵就是一個典型。而在互聯的可再生能源發電系統和智能電網中,熱泵起到關鍵性的作用,即通過熱泵蓄熱間接蓄電,從而平衡發電系統的峰谷和波動性。
4、未來的設備管理系統,將不再是通過控制中心的單向分級垂直化管理,而將是通過移動終端,實現供需雙方的雙向管理,從而在滿足個性化需求的基礎上進行能效和經濟性的優化管理,實現智能化。
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