中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)研究

袁有杰

（廣東 廣州 510000）

近年我國來能源短缺，所以節(jié)能問題被提到一個重要的位置上來。我國的建筑能耗約占總能耗的25%，居能耗之首，而建筑能耗的大部分又被建筑內(nèi)部的采暖和空調(diào)系統(tǒng)所消耗。采暖空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能問題已經(jīng)迫在眉睫，節(jié)能是指加強用能的管理，采取可行技術(shù)、合理經(jīng)濟的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，充分有效的利用能源。

1.中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能評價

通常供給中央空調(diào)系統(tǒng)的能量由熱源和冷源、經(jīng)水系統(tǒng)傳遞給風(fēng)系統(tǒng)，再由風(fēng)系統(tǒng)將

能量傳遞給被調(diào)節(jié)的房間，以達到所要求的室內(nèi)溫、濕度參數(shù)。能量有效利用的評價指數(shù)可由單位能耗指數(shù)、空調(diào)耗能系數(shù)（CEC）來評定。

1.1 建筑物熱特性評價指數(shù)

建筑物圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能直接決定了空調(diào)房間的冷（熱）負荷，若要節(jié)約中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗，就必須改善圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能?，F(xiàn)在許多國家提出了各種改善建筑保溫性能的措施，并規(guī)定了圍護結(jié)構(gòu)最大傳熱系數(shù)。一些國家采用限制年負荷系數(shù)（PAL）

1.2 空調(diào)耗能系數(shù)（CEC）

由（2）可知，CEC即為全年系統(tǒng)冷、熱源耗能量與全年系統(tǒng)泵與風(fēng)機耗能量之和，除以全年系統(tǒng)供熱負荷、供冷負荷、新風(fēng)冷負荷、新風(fēng)熱負荷之和。當(dāng)采取節(jié)能措施，降低系統(tǒng)能耗時，CEC的值可判斷中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能性。對不同規(guī)模（大、中、?。?、不同地區(qū)（寒、溫、熱）的標準辦公樓所做的設(shè)計以及利用計算機模擬求得CEC數(shù)值表明：基準型中央空調(diào)系統(tǒng)的CEC約在1.6左右；節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)的CEC可接近1.1。

2 影響中央空調(diào)的節(jié)能的幾個方面

2.1 中央空調(diào)的操作和管理人員缺乏專業(yè)知識

許多中央空調(diào)的操作和管理人員缺乏一般的熱力學(xué)知識和制冷空調(diào)理論知識，整個班組沒有暖通空調(diào)方面的技術(shù)人員，有一兩個從事過制冷空調(diào)的老工人以屬不易。許多操作人員對運行期間進行怎樣調(diào)節(jié)，不甚了解。

2.2 對水泵、風(fēng)機的節(jié)能普遍重視不夠

水泵、風(fēng)機的耗能占中央空調(diào)系統(tǒng)能耗的30%左右，這方面的節(jié)能潛力大有可挖。然而普遍重視不夠，能源浪費嚴重。

2.3 過渡季節(jié)不懂得利用室外空氣降溫

過渡季節(jié)利用室外空氣降溫可節(jié)省相當(dāng)多的能源，然而運行管理中許多操作人員依然按照夏季空調(diào)方案運行，浪費了許多能源。由于過渡季節(jié)時間不短，如能掌握空調(diào)原理，根據(jù)室外溫度予以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)，加裝回風(fēng)系統(tǒng)、增大新風(fēng)閥、空調(diào)區(qū)域妥善分區(qū)等。

2.4 冷卻塔質(zhì)量差，導(dǎo)致制冷主機耗電增加許多單位設(shè)計時選擇冷卻塔是足夠大的，且有富余量。由于冷卻塔制造、安裝質(zhì)量差，所以實際冷卻能力比標識的冷卻能力偏小了不少，導(dǎo)致冷卻水溫偏高，冷冷卻塔進出口溫差過小，直接導(dǎo)致冷水機組冷凝溫度提高制冷系數(shù)降低，耗電量增加。有的單位將就著運行，其結(jié)果是浪費了大量的電能(冷凝溫度提高一度，冷水機組運行電流約增加4%)。有的單位甚至因冷卻水溫過高而自動停機或卸載來維持運行，最終不得不增加冷卻塔的臺數(shù)來解決這個問題。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)具體節(jié)能措施

中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，要求在能源利用的各個環(huán)節(jié)從規(guī)劃設(shè)計到施工運轉(zhuǎn)的全過程中貫徹節(jié)能的觀點，才可能達到節(jié)能的效果，如果在某個環(huán)節(jié)上造成了能源的浪費，整個系統(tǒng)也不能說是節(jié)能的。

3.1 精心設(shè)計暖通空調(diào)系統(tǒng)，使其在高效經(jīng)濟的狀況下運行

中央空調(diào)系統(tǒng)是一個龐大復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)計的優(yōu)劣將直接影響到系統(tǒng)的使用性能。例如系統(tǒng)往往都是按最大負荷設(shè)計的，而實際運行基本上是在部分負荷下運行，如果系統(tǒng)各部分的設(shè)計不能滿足部分負荷運行的要求，那系統(tǒng)的能耗是很大的。又如新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，系統(tǒng)應(yīng)該能隨著室外氣象參數(shù)的變化改變新風(fēng)量，以最大限度地縮短主機的開啟時間?？梢哉f空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計對系統(tǒng)的節(jié)能起著重要的作用。

3.2 改善圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能

我們知道對于中央空調(diào)系統(tǒng)而言，通過維護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負荷占有很大比例，而維護結(jié)構(gòu)的保溫性能決定維護結(jié)構(gòu)綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過維護結(jié)構(gòu)的空調(diào)負荷的大小。所以圍護結(jié)構(gòu)保溫性能在建筑的節(jié)能中起著很重要的作用。一些研究表明，增大圍護結(jié)構(gòu)的保溫性能，可降低中央空調(diào)的設(shè)計負荷。運行過程中可大大降低外界對室內(nèi)環(huán)境的影響。降低中央空調(diào)系統(tǒng)全年的運行費用。

3.3 提高系統(tǒng)控制水平，合理確定室內(nèi)溫、濕度參數(shù)

以夏季中央空調(diào)制冷系統(tǒng)為例，假設(shè)室外計算參數(shù)為定值時，空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)空氣計算溫度和濕度越低，計算冷負荷就越大，系統(tǒng)耗能也越大。通過研究證明，在不降低室內(nèi)舒適度標準的前提下，合理設(shè)定室內(nèi)空氣溫度和濕度設(shè)計參數(shù)可以收到明顯的節(jié)能效果。

溫濕度變化對熱舒適度的影響。室內(nèi)空氣溫度改變對室內(nèi)熱舒適度的影響非常大，而相對濕度的變化對人的熱舒適感幾乎沒有影響。室內(nèi)設(shè)計溫度改變對空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響。采用冷負荷系數(shù)法計算出在不同室內(nèi)設(shè)計溫度tn下的設(shè)計空調(diào)冷負荷、濕負荷、制冷量以及以室內(nèi)設(shè)計溫度25℃為基準的節(jié)能率。由結(jié)果的變化規(guī)律可以看出隨室內(nèi)溫度的變化，節(jié)能率呈線性規(guī)律變化，室內(nèi)設(shè)計溫度每提高1℃，中央空調(diào)系統(tǒng)將減少能耗約6%。

相對濕度的改變對空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響。當(dāng)相對濕度大于50%時，節(jié)能率隨相對濕度呈線性規(guī)律變化。由于夏季室內(nèi)設(shè)計相對濕度一般不會低于50%，所以以50%為基準，室內(nèi)設(shè)計相對濕度每提高5%，中央空調(diào)系統(tǒng)減少能耗約10%。

采用新型節(jié)能舒適健康的空調(diào)方式。不同的溫濕度參數(shù)組合可以得到相同的舒適性效果，但不同的溫濕度參數(shù)組合中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我們采用傳統(tǒng)的空調(diào)方式，把整個室內(nèi)的空氣加熱，通過空氣實現(xiàn)人體與環(huán)境的熱濕交換，就需要較高的環(huán)境空氣溫度，此時通過維護結(jié)構(gòu)的熱損失和加熱新風(fēng)的熱損失都比較大。如果我們根據(jù)研究成果，改變傳統(tǒng)的空調(diào)方式，增加輻射熱（如低溫地板輻射采暖），此時所需要的空氣溫度將會顯著下降，一般可達到12～14度（傳統(tǒng)方式一般在18～20度）。顯然后者比前者具有顯著的節(jié)能效果。

減少輸送系統(tǒng)的能耗。中央空調(diào)系統(tǒng)中，空氣與水通常是能量載體。輸送過程中的能耗包括：通過輸送管道傳熱的能量損失和輸送過程中的流動阻力損失。對于輸送能量的空氣或水管路系統(tǒng)，減少輸送過程傳熱對系統(tǒng)能量的損失和減少流動阻力對系統(tǒng)能量的損失也是達到節(jié)能效果的至關(guān)重要的兩點。

開展冷熱回收利用的研究運用工作，實現(xiàn)能源的最大限度利用。目前許多中央空調(diào)系統(tǒng)冷、熱回收利用研究正在蓬勃發(fā)展，如中央空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的全熱回收機組，將新風(fēng)和排風(fēng)進行最大呈度的熱交換，由此大大降低了冷卻、加熱新風(fēng)所需的能量，節(jié)能效果明顯。夏季利用冷凝熱的生活熱水供應(yīng)等，都是對中央空調(diào)系統(tǒng)冷熱的回收利用，顯著提高了中央空調(diào)系統(tǒng)能源利用率。

4.結(jié)束語

總之，空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能起著重要的作用，研究開發(fā)和運用節(jié)能技術(shù)是中央空調(diào)系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎(chǔ)，在中央空調(diào)系統(tǒng)領(lǐng)域，舒適和節(jié)能成為當(dāng)今建筑設(shè)計的基本課題，保護環(huán)境，利用自然能源，削減能源負荷，將成為今后建筑設(shè)計的方向。

[1]邢麗娟,楊世忠.中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].微計算機信息,2006.10S.

[2]李志森.某商住樓中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].中原工學(xué)院學(xué)報,2002,02.