其 它 空 调 技 术

太 阳 隔 热 膜

技 术 概 要 ∶
日 照 可 以 透 过 建 筑 物 的 窗 户 进 入 室 内 , 但 是 日 照 均 附 带 着 热 量 , 而 日 照 的 热 量 可 以 增 加 空 调 系 统 冷 冻 量 的 负 担 。 太 阳 隔 热 膜 是 贴 在 窗 户 玻 璃 上 的 一 层 薄 膜 。 这 层 薄 膜 可 以 在 维 持 一 定 量 日 照 进 入 室 内 , 而 同 时 降 低 建 筑 物 吸 入 的 太 阳 热 能 。

它 如 何 节 约 能 源 ?
太 阳 隔 热 膜 可 以 阻 止 一 部 分 日 照 热 量 进 入 室 内 , 从 而 降 低 空 调 系 统 的 能 量 消 耗 。 另 外 , 使 用 太 阳 隔 热 膜 可 以 防 止 室 内 过 度 明 亮 而 引 起 刺 眼 等 问 题 。 再 者 , 室 内 可 以 利 用 更 多 的 天 然 光 照 明 , 从 而 减 少 了 对 人 工 照 明 的 需 求 。

能 节 潜 力
根 据 香 港 一 个 实 例 研 究 , 使 用 太 阳 隔 热 膜 可 以 维 持 约 百 分 之 七 十 六 的 可 见 度 的 同 时 , 亦 可 以 阻 挡 百 分 之 三 十 的 散 射 太 阳 辐 射 和 百 分 之 五 十 的 直 射 太 阳 辐 射 [1] 。 但 是 , 这 种 技 术 的 节 能 效 果 取 决 於 建 筑 物 的 窗 户 面 积 、 窗 户 座 向 和 应 用 的 范 围 , 所 以 实 例 研 究 的 结 果 只 可 作 为 参 考 之 用 。

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热 泵 技 术

技 术 概 要 ∶
热 泵 可 以 使 用 相 对 少 能 源 [ 如 电 力 、 燃 料 或 者 高 温 废 热 ) 来 使 热 量 从 低 温 环 境 流 向 高 温 环 境 。 热 泵 能 从 周 围 的 自 然 热 源 如 空 气 、 大 地 、 水 或 者 人 造 热 源 〔 如 工 业 或 家 庭 废 弃 物 〕 , 传 递 热 量 给 楼 宇 或 者 工 业 使 用 。 除 此 之 外 , 热 泵 同 样 可 以 用 於 制 冷 。 在 制 冷 模 式 时 , 热 量 沿 反 方 向 从 需 要 制 冷 的 房 间 传 递 给 周 围 的 高 温 环 境 。 有 时 制 冷 所 产 生 的 多 馀 热 量 还 可 以 用 於 需 要 热 量 的 地 方 。

节 能 潜 力
热 泵 技 术 通 常 应 用 於 空 调 系 统 。 例 如 一 个 " 空 气 - 空 气 " 式 热 泵 , 在 夏 天 时 , 它 就 像 传 统 的 空 调 机 那 样 将 热 量 由 室 内 排 放 到 室 外 ; 但 在 冬 天 时 , 这 个 过 程 正 好 相 反 , 热 泵 机 组 内 的 制 冷 剂 从 室 外 空 气 中 吸 收 热 量 , 然 後 压 缩 机 将 制 冷 剂 输 送 到 室 内 来 加 热 室 内 空 气 。 这 样 热 泵 机 组 就 可 以 提 供 制 热 和 制 冷 两 种 功 能 。 另 外 , 如 果 在 热 泵 系 统 中 使 用 可 再 生 热 汇 , 如 地 热 和 废 热 , 系 统 的 能 源 效 率 可 得 到 进 一 步 的 提 高 。
热 泵 的 性 能 系 数 (COP) 跟 机 组 提 升 的 温 度 有 密 切 的 关 系 , 而 采 用 电 驱 动 式 压 缩 机 的 热 泵 的 COP 通 常 为 2.5-5 。

进 一 步 的 资 讯 ∶
国 际 能 源 署 热 泵 中 心 ∶ 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。http://www.heatpumpcentre.org/

电 子 整 流 永 磁 电 动 机 ( ECPMs )

技 术 概 要 ∶
电 子 整 流 永 磁 电 动 机 是 一 个 使 用 永 久 磁 铁 电 动 机 , 以 及 内 置 逆 变 器 的 超 高 效 率 和 可 编 程 的 直 流 无 刷 电 动 机 。 它 的 运 作 原 理 与 典 型 的 直 流 电 动 机 一 样 , 速 度 跟 电 压 成 正 比 , 而 扭 矩 与 电 流 成 正 比 。 它 本 身 就 是 可 变 速 的 电 动 机 , 它 的 速 度 由 脉 宽 调 制 器 通 过 调 整 电 压 进 行 控 制 。 由 於 脉 宽 调 制 器 的 开 关 和 整 流 器 的 开 关 设 置 重 叠 , 所 以 不 需 要 额 外 添 加 硬 件 。

它 如 何 节 约 能 源 ?
速 度 的 可 调 性 能 使 其 速 度 能 够 根 据 实 际 的 需 求 进 行 调 整 , 从 而 有 效 地 满 足 水 泵 、 风 扇 和 压 缩 机 在 局 部 负 载 情 况 时 的 需 求 。

另 外 , 电 子 整 流 永 磁 电 动 机 比 传 统 的 感 应 式 电 动 机 有 更 高 的 效 率 。 被 广 泛 使 用 在 三 速 分 数 功 率 蔽 极 式 和 永 久 分 相 电 容 式 感 应 电 动 机 的 三 速 开 关 和 电 子 速 度 控 制 器 之 效 率 是 非 常 低 的 。 永 久 分 相 电 容 式 电 动 机 在 转 速 降 低 时 , 其 效 率 会 显 著 下 降 ; 相 反 , 电 子 整 流 永 磁 电 动 机 则 可 以 在 所 有 的 转 速 下 维 持 百 分 之 六 十 五 至 七 十 的 效 率 。

能 节 潜 力
空 调 系 统 中 应 用 电 子 整 流 永 磁 电 动 机 的 设 备 主 要 是 风 扇 和 吹 风 机 , 而 使 用 此 种 技 术 可 以 节 省 大 约 百 分 之 十 到 三 十 的 能 源 。 [2]

可 变 冷 剂 流 量 系 统 ( VRV )

技 术 概 要 ∶
可 变 制 冷 剂 流 量 系 统 ( VRV ) 有 时 也 被 称 为 VRF 。 它 是 一 个 中 央 分 体 式 的 制 冷 机 , 它 有 一 个 室 外 冷 凝 器 或 者 热 泵 同 时 供 应 室 内 几 个 冷 却 或 者 加 热 盘 管 的 机 组 。 制 冷 剂 流 量 能 够 根 据 需 要 的 加 热 或 者 制 冷 量 进 行 精 确 的 调 整 , 因 此 系 统 能 够 提 供 精 确 的 控 制 , 从 而 节 省 能 源 。

它 如 何 节 约 能 源 ?
如 果 楼 宇 的 一 部 分 需 要 制 冷 , 而 其 它 区 域 需 要 采 暖 , 那 麽 制 冷 区 域 排 放 的 热 量 就 可 以 用 於 其 它 区 域 的 加 热 。 另 外 , 如 果 某 些 室 内 区 域 的 温 度 低 於 温 度 设 定 值 , 那 麽 空 调 系 统 的 室 内 机 组 就 可 以 关 闭 , 这 就 降 低 了 空 调 机 室 外 机 组 的 能 量 消 耗 。

能 节 潜 力
可 变 制 冷 剂 流 量 系 统 的 节 能 效 果 取 决 於 它 的 应 用 场 合 , 很 难 一 概 而 论 。 在 实 验 情 况 下 , 可 变 制 冷 剂 流 量 系 统 的 性 能 系 数 ( COP ) 可 以 达 到 3-4 。

可 变 速 驱 动 器

技 术 概 要 ∶
几 乎 所 有 的 水 泵 和 风 扇 系 统 都 是 按 照 最 不 利 的 情 况 下 , 以 最 大 负 载 进 行 选 型 设 计 。 但 通 过 使 用 可 变 速 驱 动 器 , 流 量 可 以 根 据 实 际 的 需 求 进 行 调 整 , 从 而 节 省 大 量 的 能 源 。 可 变 速 驱 动 器 是 通 过 一 个 控 制 装 置 而 控 制 感 应 式 电 动 机 的 电 子 设 备 。 它 可 以 应 用 於 任 何 的 可 变 负 载 电 动 机 , 但 是 最 常 用 於 空 调 系 统 的 水 泵 和 风 扇 。

它 如 何 节 约 能 源 ?
可 变 速 驱 动 器 可 以 看 作 为 一 个 变 频 器 , 它 可 以 将 交 流 电 转 换 成 为 直 流 电 , 然 後 将 其 调 节 为 可 变 振 幅 和 频 率 的 交 流 电 压 。 这 样 电 动 机 就 有 了 可 变 电 压 和 频 率 的 供 电 , 从 而 使 三 相 异 步 标 准 感 应 式 马 达 具 有 了 变 速 的 功 能 。

当 风 扇 或 者 水 泵 的 转 速 降 低 时 , 所 消 耗 的 能 量 会 以 其 速 度 的 三 次 方 降 低 。 故 此 , 这 种 节 能 潜 力 使 可 变 速 驱 动 器 成 为 了 是 一 种 具 有 投 资 成 本 效 益 的 马 达 节 能 技 术 之 一 。

空 调 系 统 中 的 应 用

a) 鲜 风 柜 的 可 变 速 驱 动 器
传 统 式 的 鲜 风 柜 一 般 会 以 固 定 风 量 ( 即 CAV) 运 作 , 来 预 先 处 理 户 外 空 气 。 在 不 管 实 际 供 应 范 围 的 需 求 下 , 传 统 式 的 鲜 风 柜 会 以 固 定 的 风 速 , 通 过 风 扇 和 通 风 管 道 输 送 到 楼 宇 不 同 的 楼 层 。 实 际 上 , 鲜 风 柜 采 用 定 量 风 去 运 作 均 会 在 局 部 负 载 的 情 况 下 浪 费 能 源 。 然 而 , 一 般 鲜 风 柜 的 大 部 份 运 作 的 时 间 都 是 在 局 部 负 载 的 情 况 。

按 照 室 内 二 氧 化 碳 含 量 的 指 标 来 控 制 鲜 风 柜 的 风 量 , 既 可 节 省 能 源 , 又 可 优 化 室 内 空 气 质 量 。 这 种 方 法 最 适 合 用 於 使 用 率 变 化 大 或 间 被 歇 地 使 用 的 地 方 。
屋 宇 研 究 与 信 息 协 会 ( BSRIA ) 技 术 手 册 12/94 指 出 使 用 二 氧 化 碳 控 制 技 术 能 节 省 大 量 的 能 源 。

b ) 可 变 风 量 系 统 的 可 变 速 驱 动 器
可 变 风 量 系 统 通 常 将 被 预 先 处 理 的 空 气 和 来 自 室 内 的 回 风 混 和 之 後 送 往 风 柜 机 , 然 後 通 过 通 风 管 道 和 装 有 温 度 感 应 器 的 变 量 风 机 ( 即 VAV box) 送 到 各 个 区 域 。 通 过 开 启 和 关 闭 可 变 量 风 机 , 可 以 维 持 空 气 温 度 的 设 定 值 。 当 达 到 设 定 温 度 时 , 可 变 风 量 箱 的 风 闸 便 会 关 闭 , 从 而 导 致 通 风 导 管 ( 即 风 喉 ) 内 的 压 力 上 升 。 这 样 , 当 接 收 到 通 风 导 管 内 气 压 感 应 器 的 压 力 信 号 後 , 可 变 速 驱 动 器 可 以 降 低 风 柜 机 风 扇 的 转 速 以 提 供 系 统 所 需 要 的 流 量 和 压 力 。

c ) 次 级 冷 冻 水 回 路 的 可 变 速 驱 动 器
在 冷 冻 水 系 统 中 , 次 级 冷 冻 水 水 泵 ( 即 secondary pump) 是 一 个 流 速 经 常 改 变 的 系 统 。 次 级 冷 冻 水 水 泵 根 据 冷 冻 量 的 需 求 和 通 过 控 制 阀 来 控 制 冷 冻 水 的 循 环 。 可 是 冷 冻 机 组 大 多 数 都 在 局 部 负 载 的 情 况 运 作 , 所 以 大 多 数 控 制 阀 都 没 有 处 於 最 大 开 启 位 置 。 因 此 , 次 级 循 环 管 道 内 的 冷 冻 水 流 量 可 以 通 过 可 变 速 驱 动 器 来 调 整 , 以 满 足 冷 冻 需 求 和 节 约 能 源 。

能 节 潜 力
因 为 电 动 机 耗 能 跟 流 速 的 三 次 方 成 正 比 , 所 以 可 变 速 驱 动 器 可 以 节 约 大 量 的 电 动 机 能 源 。 , 当 电 动 机 的 转 速 降 为 额 定 速 度 的 百 分 之 五 十 时 , 只 需 要 消 耗 约 百 分 之 十 二 的 能 量 。

可变速驱动器所驱动的电动机的节能效果。以上文字说明这张图片。 

可 变 速 驱 动 器 所 驱 动 的 电 动 机 的 节 能 效 果

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进 一 步 的 资 讯 ∶
机 电 工 程 署 网 站 , 先 进 节 能 技 术 ∶ 此网页的超链接有可能引向由第三方发行或营运的网站。http://www.emsd.gov.hk/emsd/eng/pee/em_pub_2.shtml

参 考 资 料

  1. Li, D. H. W., et al., 2004, Lighting and energy performance of solar film coating in air-conditioned cellular offices, Renewable Energy, Vol. 29, pp. 921-937.
     
  2. Roth, K. W., et al, 2002, Energy consumption characteristics of commercial building HVAC systems volume III: Energy saving potential, Building Technologies Program, Department of Energy, United States.
   
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