淺談中央空調(diào)的節(jié)能環(huán)保新措施

王琦 范宇

【摘要】隨著空調(diào)在人們生活中的普及，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能和環(huán)保問題也越來越被關(guān)注。要使空調(diào)系統(tǒng)的使用能達(dá)到一個(gè)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)運(yùn)行本身都是十分重要的。本文將從中央空調(diào)系統(tǒng)目前存在的能耗大、制冷劑污染環(huán)境、空調(diào)室內(nèi)空氣品質(zhì)差等幾方面問題，來談?wù)勚醒肟照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保措施。

【關(guān)鍵詞】空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能環(huán)保；中央空調(diào)；新措施

引言

中央空調(diào)因?yàn)槠溥m用于大型建筑、隱秘性好、可進(jìn)行加濕操作、采用新風(fēng)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)在現(xiàn)代建筑中被普遍應(yīng)用，但中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行耗能很大，在某些工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，供暖和空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗約占國(guó)家總能源消耗的1/3。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人們生活水平的提高，中央空調(diào)系統(tǒng)的安裝和使用過程中產(chǎn)生的能源消耗大、制冷劑破壞大氣臭氧層、空調(diào)系統(tǒng)清洗不及時(shí)引起的室內(nèi)空氣污染等問題越來越嚴(yán)重；同時(shí)，由于我國(guó)目前主要采用非再生能源發(fā)電，在電能的轉(zhuǎn)換過程中也對(duì)環(huán)境造成了污染，耗能越多，污染就越嚴(yán)重。在此背景下，合理解決中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保問題具有十分重要的意義。

一、變頻控制技術(shù)降低能耗

中央空調(diào)系統(tǒng)是在同一建筑物中以集中方式對(duì)空氣進(jìn)行凈化（或純化）冷卻或加熱、加濕等處理、輸送和分配的空調(diào)系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)中大部分設(shè)備是風(fēng)機(jī)和水泵，所以若想降低中央空調(diào)的能耗，調(diào)節(jié)好風(fēng)機(jī)和水泵的流量和壓力是關(guān)鍵問題。

風(fēng)機(jī)和水泵的理論壓力方程式表示為：

Hth=1/g（u2cu2-u1cu1）

對(duì)于軸流式：

Hth=1/g（cu2-cu1）（∵u1=u2=u）

式中，Hth——理論揚(yáng)程，m；

cu1——葉輪進(jìn)口處絕對(duì)速度的周向分量，m/s。

cu2——葉輪出口處絕對(duì)速度的周向分量，m/s。

在現(xiàn)場(chǎng)，常根據(jù)用戶需要改變風(fēng)機(jī)和水泵的流量和壓力，即改變工況點(diǎn)位置，這種以變應(yīng)變的人工干預(yù)稱為調(diào)節(jié)，因用戶需求的“變化”是絕對(duì)的、經(jīng)常的，而不變化卻是相對(duì)的、暫時(shí)的，因此調(diào)節(jié)是一個(gè)至關(guān)重要的技術(shù)。

采用變頻器、PLC、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等組成溫差閉環(huán)自動(dòng)控制就是利用了上面的原理對(duì)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能改造的切實(shí)可行的方案。圖1給出了利用變頻控制技術(shù)對(duì)中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行的技術(shù)改造。

圖1 中央空調(diào)水循環(huán)系統(tǒng)變頻控制技術(shù)的使用

主機(jī)采用變頻節(jié)能控制，保持設(shè)計(jì)工況下的制冷劑運(yùn)動(dòng)的物理量（如溫差、壓力等）變化，節(jié)能較其它調(diào)荷方式明顯。采用變頻器控制機(jī)外水泵電機(jī)、冷卻塔電機(jī)是最簡(jiǎn)單、最有效的節(jié)能措施，一般情況節(jié)電20%～50%，每年可節(jié)省機(jī)組及系統(tǒng)總運(yùn)行費(fèi)用的12%～20%，節(jié)能效果十分顯著。無論從環(huán)境保護(hù)角度還是用戶切身利益角度，都應(yīng)將中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)成最節(jié)能的系統(tǒng)。

二、采用新型環(huán)保制冷劑

眾所周知，過去常用制冷劑氟利昂對(duì)臭氧層的破壞非常嚴(yán)重。為了保護(hù)大氣臭氧層，制冷空調(diào)也對(duì)CFCs和HCFCs兩種替代工質(zhì)進(jìn)行了研究。目前已取得相應(yīng)進(jìn)展，人工合成制冷劑有HFCs，天然制冷劑有NH3，CO2，碳?xì)浠衔锏?。HFCs的ODP值為0，用于制冷空調(diào)系統(tǒng)將不會(huì)對(duì)臭氧層造成破壞，從而達(dá)到保護(hù)生態(tài)環(huán)境、維護(hù)人類生存健康的效果。

目前氨冷媒是現(xiàn)階段最具實(shí)用價(jià)值的，氨雖然具有危險(xiǎn)性，但通過良好的管理使用水或不凍液的間接冷卻氨冷媒，使氨冷媒充填量減至最低，加上周全的防災(zāi)措施，氨冷媒從成本和效率上占有極大的優(yōu)勢(shì)。下面以氨水吸收式系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)述氨冷媒的工作原理及特點(diǎn)。

氨與水具有冷媒與吸收劑的功能，這種組合稱為氨水吸收式系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)生器、吸收器、凝結(jié)器、蒸發(fā)器與溶液熱交換器等組件，另外再加上除水器及分析器等兩個(gè)額外組件，如圖2所示。氨水吸收式系統(tǒng)可以達(dá)到0℃以下的蒸發(fā)溫度，具有大氣壓力以上（正壓）的壓力操作的優(yōu)點(diǎn)，較之LiBr/水系統(tǒng)具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單，操作方便，因而得到了更廣泛的工程實(shí)際應(yīng)用。

圖2 氨水吸收式系統(tǒng)

三、完善空調(diào)系統(tǒng)定期保養(yǎng)機(jī)制

中央空調(diào)工作時(shí)，必須采用一部分室外的新鮮空氣，即新風(fēng)。新風(fēng)采入口和空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)管道及新風(fēng)濾塵裝置構(gòu)成了系統(tǒng)的進(jìn)風(fēng)部分。空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)進(jìn)入空氣處理裝置，一般都要經(jīng)過一次預(yù)過濾器，除去空氣中較大的灰塵顆粒。這部分空氣的凈化處理到何種程度，由中央空調(diào)系統(tǒng)所負(fù)擔(dān)工藝條件決定。一般的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)有兩級(jí)空氣過濾器，即一級(jí)空氣預(yù)過濾器和一級(jí)中效空氣過濾器?，F(xiàn)在全國(guó)都大部分地區(qū)PM2.5指數(shù)都很高，這種粉塵會(huì)加重空調(diào)系統(tǒng)過濾裝置的負(fù)荷，如果不及時(shí)對(duì)過濾裝置進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)勢(shì)必影響整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，從而使室內(nèi)空氣質(zhì)量下降，直接危害使用者的健康。

現(xiàn)在普通存在的問題就是不出問題不檢修、日常維護(hù)跟不上，這就是一個(gè)意識(shí)的問題。比如空調(diào)系統(tǒng)中的過濾裝置長(zhǎng)期使用而不進(jìn)行維護(hù)，不僅不能起到過濾空氣的作用，反而會(huì)堆積塵埃、滋生細(xì)菌。所以空調(diào)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)必須要建立專門的制度、由專人負(fù)責(zé)，做好日常的監(jiān)測(cè)，季度、年度的檢查維修。定期的維護(hù)保養(yǎng)不僅能保證空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且能延長(zhǎng)空調(diào)設(shè)備的使用壽命，是一個(gè)必須重視的空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保節(jié)能措施。另外，建議中央空調(diào)增加智能控制系統(tǒng)，定期提醒進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。

四、采用創(chuàng)新建筑結(jié)構(gòu)

空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與建筑結(jié)構(gòu)、環(huán)境是分不開的，減少建筑室內(nèi)熱量與外界的交換，通過合理安排建筑結(jié)構(gòu)從而有效利用空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量也是節(jié)能環(huán)保的一個(gè)重要手段。建筑保溫主要從建筑外圍護(hù)結(jié)構(gòu)上采取措施，同時(shí)從房間朝向、單體建筑的平面和體型設(shè)計(jì)，以及建筑群的總體布置等方面加以綜合考慮。

一般增大建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)的費(fèi)用僅為總投資的3%～6%，而節(jié)能卻可達(dá)到20%～40%。目前廣泛應(yīng)用的圍護(hù)方式是運(yùn)用復(fù)合墻體，就是用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結(jié)構(gòu)，與保溫隔熱材料復(fù)合，或在框架結(jié)構(gòu)中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。這種復(fù)合墻體能有效減少室內(nèi)與室外熱量的交換，從而起到保溫隔熱的效果，不失為一種節(jié)能環(huán)保的好辦法。

五、結(jié)束語

無論是從空調(diào)設(shè)備的運(yùn)行著手還是在建筑結(jié)構(gòu)上下功夫，我們看到中央空調(diào)系統(tǒng)已由原來的高能耗向著低碳環(huán)保轉(zhuǎn)變，國(guó)家政策和群眾的普遍關(guān)注都在引導(dǎo)著我們每個(gè)空調(diào)設(shè)備的生產(chǎn)企業(yè)、安裝施工企業(yè)和使用人員要重視空調(diào)設(shè)備的節(jié)能環(huán)保。同時(shí)隨著科技的進(jìn)步，新技術(shù)的應(yīng)用，空調(diào)系統(tǒng)不僅能為人們提供舒適健康的生活，也一定能達(dá)到生態(tài)環(huán)保的要求，這就需要我們不斷學(xué)習(xí)、不斷創(chuàng)新，結(jié)合不用領(lǐng)域的先進(jìn)方法使我們的生活環(huán)境越來越美好。

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