中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

摘要：當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及變頻技術(shù)快速發(fā)展，空調(diào)自控系統(tǒng)、節(jié)能技術(shù)有了較大的發(fā)展，特別是新技術(shù)的應(yīng)用使大型中央空調(diào)系統(tǒng)在節(jié)能控制方面得到了新的突破。文章從中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)方面入手，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 節(jié)能 技術(shù)

現(xiàn)代人民生活水平的提高，人們對(duì)所處環(huán)境舒適性要求也逐漸增高，空調(diào)的應(yīng)用越來越廣泛，空調(diào)用電占總用電總量的比例在不斷上升。在我國，建筑物能耗占全國能耗的1/3，中央空調(diào)能耗占建筑能耗的40%～60%。因而空調(diào)節(jié)能意義巨大。以下將從空調(diào)負(fù)荷、冷熱源、管路系統(tǒng)3個(gè)方面討論空調(diào)節(jié)能控制方法。

一、現(xiàn)階段我國中央空調(diào)能耗現(xiàn)狀概述

我國現(xiàn)階段中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用中，更多的關(guān)注的是空調(diào)系統(tǒng)溫濕度控制效果及空氣品質(zhì)控制效果，往往忽略了空調(diào)系統(tǒng)的能耗情況，整體來說，我國中央空調(diào)系統(tǒng)能效并不高，其原因主要有以下3個(gè)方面：

（一）設(shè)計(jì)過程重投資成本核算，輕能耗指標(biāo)計(jì)算缺乏節(jié)能引導(dǎo)中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析。這使很多初投資低但能耗大、運(yùn)行費(fèi)用高的中央空調(diào)系統(tǒng)大行其道。

（二）政策上缺乏系統(tǒng)的、全局性能效指標(biāo)

2004年8月23日，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布了三項(xiàng)空調(diào)能效國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了房間空氣調(diào)節(jié)器、單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)和冷水機(jī)組的能源效率限定值及能效等級(jí)。是否節(jié)能不僅與空調(diào)設(shè)備有關(guān)，而且與系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想、管網(wǎng)設(shè)計(jì)、各部分匹配、施工優(yōu)劣，運(yùn)行管理水平以及建筑物熱特性等因素有關(guān)。

（三）缺乏高素質(zhì)運(yùn)行管理人員和節(jié)能監(jiān)控

多數(shù)空調(diào)運(yùn)行管理人員由非專業(yè)人員組成，由于專業(yè)知識(shí)的限制，無法承擔(dān)中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行和管理的任務(wù)。

二、中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)分析

（一）選擇合理的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)的取值不僅直接影響中央空調(diào)系統(tǒng)的造價(jià)，也影響著中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和運(yùn)行能耗。在滿足要求的前提下，適當(dāng)降低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；在舒適度相同的情況下，參考ASHRAE62標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)實(shí)際情況，在允許范圍內(nèi)調(diào)整室內(nèi)溫濕度的取值等方法都可以減少空調(diào)系統(tǒng)能耗。

（二）科學(xué)合理地設(shè)計(jì)機(jī)房位置

在公共建筑中，空調(diào)的設(shè)備的機(jī)房最多，有制冷機(jī)房、熱交換機(jī)房、空調(diào)機(jī)房、排風(fēng)機(jī)房等。國外建筑物的機(jī)房位置一般分布則是冷熱源集中布置，即冷凍機(jī)房和熱交換間大都設(shè)在地下室，而空調(diào)機(jī)房都分散專用，靠近被調(diào)的房間。空調(diào)機(jī)房適當(dāng)分散之后，隨之而來的是風(fēng)道短，段面小，空間省投資少。在風(fēng)量相等的情況下，風(fēng)道短風(fēng)機(jī)的壓頭就可以選得低，功率也相應(yīng)較小，運(yùn)行能耗就越省。

（三）空調(diào)設(shè)備的節(jié)能

中央空調(diào)能耗一般包括3部分，即空調(diào)冷熱源、水或空氣輸送系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)組及末端設(shè)備。因此，可針對(duì)性地從這3方面進(jìn)行節(jié)能研究。

（1）空調(diào)冷熱源的節(jié)能

1）減少冷熱負(fù)荷。冷熱負(fù)荷是空調(diào)系統(tǒng)最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，減少建筑的冷熱負(fù)荷，不僅可以減小制冷機(jī)、供熱鍋爐、冷熱水循環(huán)泵、空調(diào)箱、風(fēng)機(jī)盤管等的型號(hào)，降低空調(diào)系統(tǒng)的初投資，且這些設(shè)備型號(hào)減小后，所需的配電功率也會(huì)減少，這會(huì)造成變配電設(shè)備初投資減少以及上述空調(diào)設(shè)備日常運(yùn)行耗電量減少，運(yùn)行費(fèi)用降低；

2）提高冷源效率。評(píng)價(jià)冷源制冷效率的性能指標(biāo)是制冷系數(shù)，是指單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數(shù)與制冷劑的性質(zhì)無關(guān)，僅取決于被冷卻物的溫度T0’和冷卻劑溫度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系數(shù)越高。所以空調(diào)系統(tǒng)冷機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高，否則制冷系數(shù)就會(huì)較低，產(chǎn)生單位冷量所需消耗的功量多，耗電量高，增加建筑的能耗。

（2）水或空氣輸送系統(tǒng)節(jié)能

一般空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電，在冬季供暖期間約占整個(gè)建筑動(dòng)力用電的20%～25%，夏季供冷期間占12%～24%，因此水系統(tǒng)節(jié)能非常重要。目前，空調(diào)水系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在著一些問題：1）選擇水泵是按設(shè)計(jì)值查找水泵樣本銘牌參數(shù)確定，而不是按水泵的特性曲線選定水泵型號(hào)；2）未對(duì)每個(gè)水環(huán)路進(jìn)行水力平衡計(jì)算，對(duì)壓差相差懸殊的回路也未采取有效措施，水力、熱力失調(diào)現(xiàn)象嚴(yán)重；3）大流量、小溫差現(xiàn)象普遍存在，設(shè)計(jì)中供、回水溫差一般取5℃，但經(jīng)實(shí)測，夏季冷凍水回水溫差較好的為35℃，較差的只有1.5℃～2℃，造成實(shí)際水流比設(shè)計(jì)水量大1.5倍以上，使水泵電耗增加。對(duì)此，可從如下方面考慮水系統(tǒng)節(jié)能：1）重視水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，認(rèn)真進(jìn)行水系統(tǒng)各環(huán)路的計(jì)算，并采取相應(yīng)措施保證各環(huán)路水力平衡；2）認(rèn)真校對(duì)和計(jì)算空調(diào)水系統(tǒng)相關(guān)系數(shù)，切實(shí)落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求值，積極推廣變頻調(diào)速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節(jié)能措施；3）制冷系統(tǒng)冷卻水進(jìn)水溫度的高低對(duì)主機(jī)耗電量有著重要影響，一般推算，在水量一定情況下，進(jìn)水溫度高1℃，溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組能耗高6%。

（3）空調(diào)機(jī)組末端設(shè)備節(jié)能

國產(chǎn)風(fēng)機(jī)盤管從總體水平看，與國外同類產(chǎn)品相比差不多。但與國外先進(jìn)水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此，設(shè)計(jì)中一定要注意選用重量輕、單位風(fēng)機(jī)功率供冷（熱）量大的機(jī)組。空調(diào)機(jī)組應(yīng)該選用機(jī)組風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓匹配合理，漏風(fēng)量少，空氣輸送系數(shù)大的機(jī)組。

（四）運(yùn)行管理節(jié)能

（1）新風(fēng)量的調(diào)節(jié)

新風(fēng)負(fù)荷一般要占整個(gè)空調(diào)負(fù)荷的20%-40%，甚至更大。在滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求的前提下，減少新風(fēng)量，節(jié)能效果顯著。

（2）合理確定開停機(jī)及新風(fēng)供應(yīng)時(shí)間

根據(jù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)熱工性能、氣候變化、房間使用功能進(jìn)行預(yù)測控制，確定最適合的啟動(dòng)和停機(jī)時(shí)間，在保證舒適的條件下節(jié)約空調(diào)能耗。

（3）過渡季節(jié)取用室外空氣作為自然冷源

在空調(diào)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)保證衛(wèi)生條件的基礎(chǔ)上，只有在夏季室外空氣熱焓大于室內(nèi)空氣熱焓時(shí)，或冬季室外空氣熱焓小于室內(nèi)空氣熱焓時(shí)，適當(dāng)減少新風(fēng)量有節(jié)能意義。當(dāng)供冷期間出現(xiàn)室外熱焓小于室內(nèi)空氣熱焓時(shí)（過渡季節(jié)），應(yīng)該采用全新風(fēng)運(yùn)行，這不僅可縮短制冷機(jī)的運(yùn)行時(shí)間，減少新風(fēng)耗能量，同時(shí)可以改善室內(nèi)環(huán)境的空氣質(zhì)量。

（4）空調(diào)系統(tǒng)自控

空調(diào)自動(dòng)控制能較大程度地提高建筑環(huán)境的舒適度，最大限度地節(jié)約能源。隨著自控技術(shù)的發(fā)展以及自控設(shè)備價(jià)格的降低，自動(dòng)控制將更廣泛地應(yīng)用于空調(diào)行業(yè)。具體可以從4個(gè)方面考慮：1）考慮過渡季全新風(fēng)的可能及新風(fēng)量變化的要求，采用雙風(fēng)機(jī)系統(tǒng)；2）送、回風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速風(fēng)機(jī)；3）水系統(tǒng)設(shè)電動(dòng)二通閥，水流量自動(dòng)調(diào)節(jié)；4）新、回風(fēng)閥為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)新回風(fēng)比。

三、關(guān)于中央空調(diào)節(jié)能問題的建議

1）建筑空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理是否采用節(jié)能技術(shù)措施，與技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、政策等多方面因素息息相關(guān)。因此，各級(jí)主管部門、工程技術(shù)人員應(yīng)克服因循守舊思想，正確認(rèn)識(shí)空調(diào)系統(tǒng)中一次投資與運(yùn)行費(fèi)用兩者之間的關(guān)系，保證空調(diào)節(jié)能技術(shù)的推廣應(yīng)用；

2）制定適合我國實(shí)際情況的有關(guān)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，包括通風(fēng)、空調(diào)、制冷系統(tǒng)的建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，以改善目前建筑空調(diào)能量使用的落后的狀況；

3）積極引進(jìn)國外先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)和成果，開發(fā)適合我國使用的新型空調(diào)節(jié)能設(shè)備和材料，提高使用效率；加強(qiáng)對(duì)新能源的利用和開發(fā)，例如熱泵技術(shù)、太陽能技術(shù)和風(fēng)能的利用，使我國的空調(diào)節(jié)能工作進(jìn)入一個(gè)新的臺(tái)階；

4）加強(qiáng)對(duì)空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員素質(zhì)，實(shí)行空調(diào)操作人員操作證制度。

四、結(jié)語

節(jié)能和環(huán)保是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。空調(diào)是能耗大戶，因此，合理設(shè)計(jì)、精心施工和科學(xué)管理對(duì)空調(diào)節(jié)能都是至關(guān)重要的。節(jié)能技術(shù)的研究開發(fā)和運(yùn)用是中央空調(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(jì)的基本課題，保護(hù)環(huán)境，利用自然能源，削減能源負(fù)荷，將成為今后建筑設(shè)計(jì)的方向。