中央空調系統節能設計和運行管理

譚文濤

(南寧市人民代表大會常委會 辦公廳，廣西 南寧 530028)

在各類建筑物中，大量采用先進設備和相應配套設備而成的中央空調系統，已成為現代化建筑技術的重要標志之一，是現代建筑創造舒適高效的工作和生活環境所不可缺少的重要基礎設施。對這些設備的設計、安裝和運行管理，不僅直接關系到業主和用戶的根本利益，而且也關系到對部環境的保護。例如，在智能建筑中，集中空調系統的監控點數量，常常占全樓監控點總數的50%以上，其能耗常常占全樓總能耗量的50%以上。

由此可見，中央空調系統在現代建筑中是極其重要的。尤其在現代智能建筑中，中央空調系統是不可少的組成部分。因此，研究中央空調系統能耗的意義，就尤其重要。對空調系統能耗的研究要實現的目標，是如何在創造良好室內小環境的前提下利用能源，達到對外部大環境的最小破壞，以實現可持續發展的長遠目標。

該研究是一個非常廣泛的課題，涉及許多學科。本文從工程現狀、工程設計，工程施工和運行管理等方面探討了中央空調系統節能的措施和方法。

1 建立系統節能觀念，選擇合理設計方案

實現空調節能的根本途徑，就在于巧妙地利用室內外條件、維護結構及空調設備的相互作用關系，選擇滿足建筑節能要求的方案，既創造出舒適、高效的室內環境，而同時又實現大幅度節能的目的。

1.1 空調室內溫度的確定

經重慶、上海、廣州等地區的實踐證明，夏季室內溫度低1℃或冬季高1℃，工程投資將增加6%，能耗增加8%，并且加大室內外溫差也不符合衛生要求。舒適性空調夏季比較理想的室內溫度，是比室外環境溫度低5～8℃為好。

1.2 圍護結構

空調冷（熱）負荷，可分為圍護結構冷（熱）負荷和室內冷（熱）負荷。下面從門窗的節能方面，進行闡述。

（1）控制窗墻比。通過外窗的耗熱量，占建筑物總耗熱量的35%～45%，在保證室內采光良好的前提下，合理確定窗墻比十分重要。

一般規定各朝向的窗墻比，不得大于下列數字：北向25%，東、西向30%，南向35%。

（2）提高門窗氣密性。房間換氣次數由0.9次／h降到0.6次／h，建筑物的能耗可降低8%左右，因此設計中應采用密閉性良好的門窗，而加設密封條是提高門窗氣密性的重要手段。

密封條應采用彈性良好、鑲接牢固嚴密、經久耐用的產品，根據門窗的具體情況，分別采用不同的密封條，如橡膠條、塑料條或橡塑結合的密封條，其形狀可為條形或沖形。固定方法可用粘貼、擠緊或釘結。

1.3 空調冷熱源

中央空調能耗，一般包括3部分，即：

（1）空調冷熱源；

（2）空調機組末端設備；

（3）水或空氣輸送系統。

這3部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的50%左右，是空調節能的重要內容。如果均把各自消耗的能量折算成一次能源，則各類機組均可用單位時間內一次能源消耗能量所制取的冷量或熱量進行比較。

本文使用一次能源效率OEER（W／W）來表示，從單位能耗角度考慮。

夏季制冷：離心式、螺桿式冷水機組OEER值最高，吸收式冷水機組OEER最小；

冬季供熱：螺桿式、活塞式熱泵冷熱水機組OEER最高，電熱水機組最低，即能耗最高。

1.4 空調水系統

一般空調水系統的輸配用電，在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20%～25%，夏季供冷期間占12%～24%。因此水系統節能，具有重要意義。目前，空調水系統在設計上存在著一些問題：

（1）選擇水泵是按設計值查找水泵樣本銘牌參數確定，而不是按水泵的特性曲線選定水泵型號；

（2）未對每個水環路進行水力平衡計算，對壓差相差懸殊的回路也未采取有效措施，因此水力、熱力失調現象嚴重；

（3）大流量、小溫差現象普遍存在，設計中供、回水溫差一般取5℃，但經實測，夏季冷凍水回水溫差較好的為3.5℃，較差的只有1.5～2℃，造成實際水流比設計水量大1.5倍以上，使水泵電耗大大增加。

因此，空調水系統節能應從如下方面著手考慮：

一是設計人員應重視水系統設計，認真進行水系統各環路的計算，并采取相應措施保證各環路水力平衡；

二是認真校對和計算空調水系統相關系數，切實落實節能設計標準的要求值，積極推廣變頻調速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節能措施；

三是制冷系統冷卻水進水溫度的高低，對主機耗電量有著重要影響，一般推算，在水量一定情況下，進水溫度高1℃，溴化鋰冷水機組能耗高6%。

1.5 空調機組和末端設備

國產風機盤管從總體水平看，與國外同類產品相比差不多，但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管總質量和噪聲方面。因此設計中一定注意選用總質量小、單位風機功率供冷熱量大的機組。

空調機組應該選用機組風機風量與風壓匹配合理、漏風量少、空氣輸送系數大的機組。

除上述幾點外，還應根據具體工程情況，積極推廣水環路熱泵，采用熱回收、變風量、變水量系統等節能技術。

2 運行上的管理

2.1 設備及管道的保溫

做好設備及管道的保溫，以減少能量的過多耗費。空調設備和管道的保溫，對于節省能量消耗、降低運行費用，也是相當重要的。如果保溫效果不好，或在維修后保溫層修復不好，不但過多地消耗了冷量，也會由于所供冷水溫度的溫升過大，導致空調系統在對空氣的處理過程中，因無法保證其機器露點，而使空調房間相對濕度超標。

2.2 定期對空調系統水質處理

水箱污垢、腐蝕及青苔，對制冷系統影響極大，也是空調能耗高的重要原因。大氣中的塵埃、水分、細菌氧氣及某些有害酸性氣體，不斷地由冷卻塔進入冷卻水系統中，冷凍系統雖然較為密閉，但水中溶解氧對冷凍管材也產生腐蝕作用，日積月累，空調設備將產生污垢、銹蝕和微生物不斷繁殖所產生的生物污泥，使管道堵塞，制冷量下降，浪費電能。根據理論計算，冷凝器的污垢每增加0.1mm，熱交換效率就降低30%，耗電量則增加5%～8%。

2.3 操作培訓

加強對空調操作人員工的培訓，提高管理人員素質，實行空調操作人員操作證制度。各項調節和節能措施的實施，都與操作人員的技術素質直接相關。

3 結束語

合理的設計方案、精心的施工和科學的運行管理，對空調節能都是至關重要的。業主宜在建設初期，就進行管理人員的選擇和培訓。必要時可以聘請專家加強建設過程各個環節甚至全過程（從設計方案的確定到系統的運行）的監督管理，確保建成的中央空調系統起碼能夠正常運行，進而追求實現一定程度的節能。在此基礎上，再實現運行的全面優化，以便達到最大限度的節能效果。

[1]趙 波.大型綜合娛樂建筑空調節能設計的幾點體會[J].暖通空調，2001，(3)：6-7.

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