中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的關(guān)注與思考

羅鵠

【摘 要】 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)迅速發(fā)展，人民的生活條件得到了改善，對(duì)物質(zhì)生活條件要求也越來(lái)越高，對(duì)綜合大樓和商場(chǎng)可能更高一些，中央空調(diào)系統(tǒng)的使用也推廣開來(lái)。中央空調(diào)系統(tǒng)一般超過(guò)建筑能耗的二分之一以上，大概在70%左右，正因?yàn)槿绱耍谥醒肟照{(diào)空前普及的大背景下，空調(diào)節(jié)能具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

【關(guān)鍵詞】 中央空調(diào)系統(tǒng) 節(jié)能技術(shù) 風(fēng)機(jī) 冷源

1 引言

空調(diào)系統(tǒng)主要有兩個(gè)方面的能耗，一方面是制冷、制熱的能耗，用來(lái)供給空氣處理設(shè)備的冷量和熱量；另一方面是為空調(diào)區(qū)域提供循環(huán)水的水泵、循環(huán)風(fēng)的風(fēng)機(jī)使用的電能源。

建筑需要的供熱量和供冷量決定了冷熱源的使用消耗，建筑物的熱量和冷量所需受室外氣象數(shù)據(jù)、門窗的傳熱特點(diǎn)，照明、散濕情況、新風(fēng)量、室內(nèi)人員、以及設(shè)備散熱狀況等影響，水泵、風(fēng)機(jī)輸送所需能耗受水量、風(fēng)系統(tǒng)、水系統(tǒng)空氣量的阻力所影響，風(fēng)水系統(tǒng)的阻力與流量的影響有風(fēng)溫差、水溫差、系統(tǒng)形式、水流速、送風(fēng)、效率、冷熱源設(shè)施所受阻力以及空氣所用的處理設(shè)備等，依據(jù)這些影響空調(diào)使用的因素，大致可以把現(xiàn)階段用于中央空調(diào)節(jié)能的方法、措施、技術(shù)歸結(jié)為五種：增強(qiáng)冷、熱源的使用效率、降低冷、熱負(fù)荷、充分使用自然冷源、自動(dòng)控制調(diào)節(jié)水泵和風(fēng)機(jī)的耗電量、改善氣流組織。

2 常用中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)分析

2.1 提高冷源效率

空調(diào)是依據(jù)冷熱負(fù)荷系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，水泵循環(huán)、風(fēng)機(jī)盤管、新風(fēng)和制冷機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組等都是根據(jù)冷熱負(fù)荷來(lái)選擇規(guī)格型號(hào)的，如若能夠降低建筑負(fù)荷，就能夠節(jié)約投資、減小配電功率，減少空調(diào)系統(tǒng)的耗電量以及配電投資，節(jié)約運(yùn)行成本，降低冷熱負(fù)荷是節(jié)約建筑成本的最有效的方法，具體的降低負(fù)荷方法有以下幾點(diǎn)：

（1）改善保溫性能。房間里的冷熱量會(huì)經(jīng)過(guò)門窗墻體往外傳遞，減小建筑物的冷熱負(fù)荷量最有效的方法就是提高建筑的保溫隔熱能力，改善隔熱保溫可以從建筑的幾個(gè)地方著手：設(shè)計(jì)合理的窗戶遮陽(yáng)；掌握墻窗的面積比例；要合理設(shè)計(jì)玻璃幕墻和窗戶；設(shè)計(jì)合理的室內(nèi)參數(shù)。使用空調(diào)的目的是為了創(chuàng)造一個(gè)更加舒適的室內(nèi)環(huán)境，可以滿足人們學(xué)習(xí)、娛樂(lè)、辦公、衛(wèi)生、舒適的環(huán)境要求。在不同季節(jié)設(shè)定空調(diào)溫度太高或太低都會(huì)加大空調(diào)的負(fù)荷量，一般在能夠滿足舒適要求的情況下，把冬夏季節(jié)空調(diào)的室內(nèi)溫度與濕度相協(xié)調(diào)，節(jié)約能源。

（2）及時(shí)排除熱源?？紤]到空調(diào)局部發(fā)熱量比較大，在熱源附近設(shè)置排風(fēng)，把空調(diào)設(shè)備所散熱量直接排到室外，以防熱量排到室內(nèi)，減少夏天使用空調(diào)的冷負(fù)荷。

（3）正確控制新風(fēng)使用。新風(fēng)負(fù)荷占據(jù)建筑物負(fù)荷總量的15～30%，如果使用和控制新風(fēng)的方法得當(dāng)，會(huì)節(jié)約一定的能耗，要嚴(yán)格的控制負(fù)荷使用量，合理的運(yùn)用新風(fēng)，有些房子在冬季還有過(guò)渡季還需要供冷，當(dāng)室內(nèi)空氣大于室外空氣焓值的時(shí)候，可以利用室外的新風(fēng)降低室內(nèi)的溫度，這種方法減少主機(jī)開啟的頻率，節(jié)約能耗。

2.2 降低冷熱負(fù)荷

在條件相同的情況下，制冷機(jī)的制冷系數(shù)與蒸發(fā)溫度和冷凝溫度有關(guān)，在使用過(guò)程中空調(diào)冷凍水和冷卻水溫度過(guò)低或過(guò)高，都會(huì)影響制冷系數(shù)，如果冷凝系數(shù)過(guò)低，就會(huì)消耗過(guò)多的能量，增加耗電量和建筑成本，想要進(jìn)一步提高能源的使用效率，可以采取一些可行性的方法：

（1）降低冷卻水溫度。冷卻水溫度的上升與制冷系數(shù)的下降是息息相關(guān)的，要加強(qiáng)降低冷卻水溫度的管理，管理冷卻塔水管的閥門，一旦與冷卻塔溫度高的水相混合，就會(huì)引起水溫升高，造成制冷系數(shù)下降，在用過(guò)冷卻塔一段時(shí)間后，要進(jìn)行及時(shí)的保養(yǎng)，否則冷卻效率降低，影響使用。

（2）提高冷凍水溫度。冷凍水的溫度降低與制冷機(jī)制有關(guān)，與制冷系數(shù)也有很大關(guān)系，同樣冷凍水每升高一度制冷系數(shù)就可能升高2%—4%，所以降低冷凍水的溫度要適可而止，要設(shè)置適合的冷卻水溫度，為了防止冷凍水流入其他管路，要管理好冷凍水系統(tǒng)的閥門，保持制冷機(jī)組的水量，如果制冷機(jī)組把冷凍水的溫度降到過(guò)低，會(huì)影響機(jī)組的使用效率。

2.3 降低水泵電耗

受建筑物燈光、電腦設(shè)施、人員的影響，當(dāng)春秋季節(jié)室內(nèi)溫度高于室外溫度時(shí)，房間還需要持續(xù)的供冷，特別是在沒(méi)有外窗和外墻的房間，如果在寒冷的冬季，室內(nèi)沒(méi)有好的途徑散發(fā)熱量，就必須開啟制冷開關(guān)，給室內(nèi)供冷，這就增加了能源的消耗，降低機(jī)組的效率，這種情況也可以運(yùn)用自然的條件供冷給房間。 有兩種途徑可以供給自然冷源，地下水和室外的冷空氣，地下水一般常年會(huì)保持在大概19℃左右，它自身的條件，可以讓它不管在夏季還是冬季都能發(fā)揮作用，夏天的時(shí)候可以作為冷卻水，提供給空調(diào)系統(tǒng)的所需，冬天又可以當(dāng)作經(jīng)水源熱泵機(jī)提供給空調(diào)系統(tǒng)所需的熱量，這就是我們經(jīng)常說(shuō)的那個(gè)地源熱泵機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，此外，在冬季和過(guò)渡季一般室外的溫度都要低于室內(nèi)溫度，可以直接用室外過(guò)低的溫度給空調(diào)設(shè)備供冷。

利用室外的冷空氣同樣也有兩種不同的方法，在冬天和春秋季節(jié)，可以直接把室外低溫空氣引入到室內(nèi)，降低室內(nèi)溫度，為了充分利用春秋季節(jié)的室外低溫，做新風(fēng)道的時(shí)候充分地考慮到了如何把室外新風(fēng)引進(jìn)，還有一種方法就是如何利用冷卻塔供冷，先把水溫經(jīng)冷卻塔處理降至最低，再利用換熱器把循環(huán)水冷凍，把處理后的循環(huán)水送到設(shè)備末端，像空調(diào)機(jī)組和風(fēng)機(jī)盤管，再轉(zhuǎn)送到每個(gè)需供冷房間。

還有一個(gè)辦法就是利用全熱交換器把冷熱量回收，也會(huì)起到節(jié)約能耗的作用.隨著生活水平的提高，人們對(duì)舒適性要求也不斷提升，這就要求保證空氣的新鮮感，經(jīng)過(guò)全熱交換器，引進(jìn)一定量的新鮮空氣，把室內(nèi)污染過(guò)的空氣排出，空調(diào)設(shè)計(jì)的室內(nèi)參數(shù)就是排風(fēng)的濕度和溫度參數(shù)，冬天室內(nèi)溫度要比室外溫度高，夏天室內(nèi)溫度又要比室外低，將排風(fēng)經(jīng)交換器將冷熱量輸送給新風(fēng)，能夠回收近50%～80%左右的冷熱量，節(jié)能作用最明顯。

2.4 改善中央空調(diào)控制系統(tǒng)

（1）冷卻水開式系統(tǒng)改為閉式系統(tǒng)。在開式冷水系統(tǒng)中，冷卻水泵一方面要提供把冷卻水送往高位冷卻塔的能量，一方面要克服水在管道的流動(dòng)阻力，如果把冷卻水池取消，把冷卻塔的水管與冷卻泵的入口相連，這種被稱作關(guān)閉式冷卻水系統(tǒng)，這就減少了冷卻水泵還要給冷卻塔提供能量的環(huán)節(jié)，只需要提供水流管道阻力即可，所以可以降低水泵的揚(yáng)程。endprint

（2）減小過(guò)濾器閥門阻力。過(guò)濾器和閥門是組成空調(diào)水系統(tǒng)的主要部件，空調(diào)在使用的過(guò)程中要定期進(jìn)行過(guò)濾，以免造成空調(diào)堵塞，要是沉淀物堵塞了過(guò)濾器，就會(huì)增加循環(huán)水的阻力。閥門主要是用來(lái)調(diào)節(jié)管路阻力和各支路平衡的，保證滿足各支路的所需水流量，因?yàn)殚y門阻力對(duì)水泵電耗和揚(yáng)程有一定影響，所以一般不建議使用閥門調(diào)節(jié)來(lái)調(diào)節(jié)阻力，在實(shí)際的工作中，有很多不合理的使用閥門調(diào)節(jié)的情況，浪費(fèi)了大量的水泵電耗。

（3）提高水泵效率。原動(dòng)機(jī)在泵軸上被流體使用的程度，就叫做水泵效率。一般水泵的工作效率在0～80%左右變化，在相同要求下輸送流體時(shí)或者在輸出功率相同時(shí)輸送流體，如果水泵效率過(guò)低，所需輸入功率就大，就會(huì)消耗大量能耗，為了保持水泵的高效率運(yùn)作，在設(shè)計(jì)空調(diào)時(shí)選擇水泵要合適，才能達(dá)到最好的工作效率，在管理空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，選擇水泵高效率時(shí)進(jìn)行管理。

（4）設(shè)定合適水流量?？照{(diào)系統(tǒng)的水溫差和冷熱負(fù)荷決定了空調(diào)系統(tǒng)的水流量，水泵所消耗的電量與空調(diào)水流量、水溫溫差相關(guān)，空調(diào)水流量過(guò)小會(huì)降低蒸發(fā)器流速，降低換熱系數(shù)，增大換熱面積，增加金屬耗材，事實(shí)證明，冷凍水溫度在4～6℃時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)合理的，空調(diào)熱水的溫差保持在9℃是最合理的，大部分的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)都是按照10℃調(diào)熱溫差和5℃冷凍溫差來(lái)設(shè)計(jì)的。

根據(jù)相關(guān)的信息得出，水流量和水泵的循環(huán)量是成正比的，有些工程實(shí)際工作中的水溫差只有1～3℃，如果把水溫差調(diào)節(jié)到5℃，水流量就會(huì)和原來(lái)相比降低50%，耗電量也較少了90%，節(jié)能效果差別很大，在部分工程中，水流量的較少，可能會(huì)造成夏季室內(nèi)溫度居高不下，這些情況的出現(xiàn)，是因?yàn)樗到y(tǒng)阻力控制不平衡造成的，必須降低溫差和提高水流。水流過(guò)小時(shí)，小水流在阻力大的支路上滿足不了需要，導(dǎo)致房間內(nèi)過(guò)熱，這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)有一定的缺陷，他是以耗電量和增加流量為代價(jià)，這就提醒我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候，一定要考慮到阻力平衡的問(wèn)題，避免水流失衡的現(xiàn)象出現(xiàn)。水泵變頻使用得當(dāng)也會(huì)產(chǎn)生節(jié)能效益，室內(nèi)外空氣的溫度也在不斷地變化中，空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷在一年之中變化也很大，一年之中最大負(fù)荷占50%以上，如果使用變頻調(diào)節(jié)空調(diào)冷熱負(fù)荷，全年的水流量也會(huì)減少40%以上，水泵能耗也只有原來(lái)的13.5%，節(jié)能效果顯著，在使用變頻技術(shù)的時(shí)候，要先查看制冷機(jī)組有什么樣的要求，要是機(jī)組需要定流量工作的話，就要設(shè)置旁通支路或閥門；現(xiàn)在很多空調(diào)廠家的流量范圍都比較廣泛，只要稍微注意一下這個(gè)機(jī)組的流量運(yùn)行范圍即可。

2.5 改善氣流組織

定期檢修、定期過(guò)濾、風(fēng)機(jī)變頻、皮帶松緊程度、工作位置有無(wú)傾斜、送風(fēng)狀態(tài)良好與否都是為了降低風(fēng)機(jī)能耗的方法。

設(shè)置空調(diào)的回、送風(fēng)口要合理，避免短路發(fā)生，回風(fēng)盡量不要采用吊頂回風(fēng)，吊頂會(huì)使冷負(fù)荷增加，加大了機(jī)體的能耗。

現(xiàn)在許多空調(diào)都沒(méi)有設(shè)計(jì)自控系統(tǒng)，即使有的設(shè)計(jì)了自控系統(tǒng)，也因?yàn)槟昃檬薏荒苁褂?，這增加了空調(diào)管理的難度，尤其對(duì)于大型的商業(yè)建筑，管理人員每天啟停機(jī)組的經(jīng)歷都沒(méi)有，實(shí)時(shí)的調(diào)整機(jī)組的運(yùn)行參數(shù)調(diào)整就更不用說(shuō)了，所以許多商業(yè)化的建筑不得不全天運(yùn)行，如果空調(diào)都能夠加裝控制系統(tǒng)，即使只有啟?？刂乒δ?，也會(huì)節(jié)約較多的空調(diào)能耗。

3 中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用

空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)舒適、節(jié)能、可靠。在舒適基礎(chǔ)上進(jìn)行節(jié)能，根據(jù)用戶的要求和建筑物概況確定新風(fēng)量、濕度、溫度。如果忽視空調(diào)使用的舒適度去談節(jié)能是沒(méi)有任何什么現(xiàn)實(shí)意義的。

3.1 確定系統(tǒng)負(fù)荷

依據(jù)建筑的不同情況、用戶所需、應(yīng)用功能來(lái)確定空調(diào)的使用負(fù)荷。冷熱負(fù)荷大小會(huì)直接影響空調(diào)投資和使用功能，更會(huì)涉及到運(yùn)行費(fèi)用和系統(tǒng)能耗，在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)前要精確地計(jì)算好冷熱負(fù)荷，在新項(xiàng)目中，要先計(jì)算每個(gè)房間的負(fù)荷，再逐個(gè)進(jìn)行累加，并不是說(shuō)把最大負(fù)荷相加，最后把各個(gè)相加的負(fù)荷值確定空調(diào)冷熱負(fù)荷。在改造的建筑項(xiàng)目中，有的用戶不能提供設(shè)計(jì)的原圖紙，有些用戶也會(huì)覺(jué)得空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置得不合理，這就要求我們?cè)诟脑熘?，一定要清楚空調(diào)配置和形式，把握好運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)，確定空調(diào)冷熱負(fù)荷再進(jìn)行改造。

3.2 選擇熱、冷源

依照建筑物附近的能源狀況、地理位置、需求和應(yīng)用功能確定熱、冷源。選擇熱、冷源是設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)中比較重要的步驟，空調(diào)設(shè)備的能效比是由熱、冷源決定的，空調(diào)設(shè)備的可靠性也受其影響，同時(shí)熱、冷源還決定了空調(diào)設(shè)備的能源消耗，所以熱、冷源的選擇對(duì)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功至關(guān)重要。熱、冷源的選擇不是固定的，沒(méi)有適合所有項(xiàng)目的熱、冷源，根據(jù)不同系統(tǒng)的條件和特點(diǎn)，選擇適宜的熱、冷源，以便取得最佳效果。

3.3 末端設(shè)備的水系統(tǒng)和流量調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)

通過(guò)電動(dòng)三通或者兩通實(shí)現(xiàn)流量調(diào)節(jié)，末端系統(tǒng)的流量根據(jù)負(fù)荷量進(jìn)行調(diào)節(jié)，取得節(jié)能的目的。當(dāng)設(shè)計(jì)水系統(tǒng)的管道時(shí)，平衡水系統(tǒng)能夠使支路的阻力保持平衡，使每個(gè)支路的水流量得到滿足。一方面在條件不同的情況下設(shè)計(jì)盡量同程式；另一方面利用阻力計(jì)算取得合理變徑；同時(shí)，管道流量還可以通過(guò)閥門調(diào)節(jié)。

4 結(jié)語(yǔ)

在設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)的過(guò)程中，需要靈活應(yīng)用不同節(jié)能措施和新技術(shù)，根據(jù)不同項(xiàng)目的實(shí)際情況，找到提高空調(diào)設(shè)備經(jīng)濟(jì)性和可靠性的最佳設(shè)計(jì)。譬如，制冷機(jī)組采用回收冷凝熱，空氣系統(tǒng)考慮回收排風(fēng)熱，另外空調(diào)節(jié)能還可以合理利用太陽(yáng)能等自然資源，可以帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。

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