中央空調(diào)系統(tǒng)能源優(yōu)化的探討

【摘 要】中央空調(diào)不同于新風(fēng)系統(tǒng)，他們是兩個(gè)不同的概念。屬于兩大不同的舒適家居系統(tǒng)，中央空調(diào)主要用來(lái)制冷和采暖，中央新風(fēng)系統(tǒng)主要用來(lái)給室內(nèi)通風(fēng)換氣，現(xiàn)在很多中央空調(diào)帶有新風(fēng)系統(tǒng)，但這不是嚴(yán)格意義上的“新風(fēng)”，充其量也只能稱作“風(fēng)”。中央空調(diào)是作為社會(huì)建筑中最為重要的能耗運(yùn)行系統(tǒng)需要消耗大量的社會(huì)能源。本文對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)的問(wèn)題做出研究，分析了中央空調(diào)系統(tǒng)的相關(guān)節(jié)能措施。

【關(guān)鍵詞】中央空調(diào)；節(jié)能；措施

當(dāng)前社會(huì)調(diào)查顯示了我國(guó)能源的使用情況，當(dāng)前建筑行業(yè)的能源消耗占到了總能源消耗的30%，而在中央空調(diào)的建筑物中其能源消耗占到了70%，隨著時(shí)間的推移這些數(shù)字還是在增長(zhǎng)的。根據(jù)這些數(shù)據(jù)能夠看出，優(yōu)化中央空調(diào)內(nèi)部的能源系統(tǒng)能夠在降低能源使用及創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益中發(fā)揮出重要的作用。

一、中央空調(diào)系統(tǒng)概述

（一）組成部分。中央空調(diào)系統(tǒng)，有主機(jī)和末段系統(tǒng)。按負(fù)擔(dān)室內(nèi)熱濕負(fù)荷所用的介質(zhì)可分為全空氣系統(tǒng)、全水系統(tǒng)、空氣-水系統(tǒng)、冷劑系統(tǒng)。按空氣處理設(shè)備的集中程度可分為集中式和半集中式。按被處理空氣的來(lái)源可分為封閉式、直流式、混合式（一次回風(fēng)、二次回風(fēng)）。主要組成設(shè)備有空調(diào)主機(jī)（冷熱源）風(fēng)柜、風(fēng)機(jī)盤管等等。1、按負(fù)擔(dān)室內(nèi)熱濕負(fù)荷所用的介質(zhì)可分為：全空氣系統(tǒng)、全水系統(tǒng)、空氣-水系統(tǒng)、冷劑系統(tǒng)。2、按空氣處理設(shè)備的集中程度可分為：集中式、半集中式。3、按被處理空氣的來(lái)源可分為：封閉式、直流式、混合式（一次回風(fēng)、二次回風(fēng)）。主要組成設(shè)備有空調(diào)主機(jī)（冷熱源）風(fēng)柜風(fēng)機(jī)盤管等等。

從本質(zhì)上講，均由空氣處理設(shè)備，空氣輸送設(shè)備，空氣分布裝置三大部分組成。此外還有制冷系統(tǒng)，供熱系統(tǒng)及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

（二）工作原理

1、冷（熱）水機(jī)組的基本工作過(guò)程是：室外的制冷（熱）機(jī)組對(duì)冷（熱）媒水進(jìn)行制冷降溫（或加熱升溫），然后由水泵將降溫后的冷媒（熱）水輸送到安裝在室內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組中，由風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組采取就地回風(fēng)的方式與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)空氣處理的目的。

2、風(fēng)管（道）式機(jī)組的基本工作過(guò)程是：供冷時(shí)，室外的制冷機(jī)組吸收來(lái)自室內(nèi)機(jī)組的制冷劑蒸氣經(jīng)壓縮、冷凝后向各室內(nèi)機(jī)組輸送液體制冷劑。供熱時(shí)，室外的制冷機(jī)組吸收來(lái)自冷凝器的制冷劑蒸氣經(jīng)壓縮后向各室內(nèi)機(jī)組輸送汽體制冷劑，室內(nèi)機(jī)組通過(guò)布置在天花板上的回風(fēng)口將空氣吸入，進(jìn)行熱交換后送入安裝在室內(nèi)各房間天花板中的風(fēng)管（道）內(nèi)，并通過(guò)出風(fēng)口上的散流器向室內(nèi)各房間輸送空氣。在風(fēng)管（道）上設(shè)計(jì)有新風(fēng)門和排風(fēng)門，可以按一定比例置換空氣，以保證室內(nèi)空氣的質(zhì)量。

3、變頻一拖多機(jī)組的基本工作過(guò)程是各室內(nèi)機(jī)組通過(guò)暗裝的方式布置在天花板上。通過(guò)其回風(fēng)口將空氣吸入，進(jìn)行熱交換后送入，再?gòu)乃惋L(fēng)口將處理后的空氣采取就地回風(fēng)的方式送回室內(nèi)。

機(jī)組在能量調(diào)節(jié)方式上由微電腦控制，室外機(jī)組的變頻式壓縮機(jī)根據(jù)室內(nèi)冷熱負(fù)荷的變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的工作狀態(tài)，以滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷的要求。

二、中央空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)

（一）優(yōu)點(diǎn)

1、經(jīng)濟(jì)節(jié)能：主機(jī)由微電腦控制，每個(gè)區(qū)間中央空調(diào)主機(jī)末端風(fēng)機(jī)盤管可自行調(diào)節(jié)溫度，區(qū)間無(wú)人時(shí)可關(guān)閉，系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷做自動(dòng)化運(yùn)行，開(kāi)機(jī)計(jì)費(fèi)，不開(kāi)機(jī)不計(jì)費(fèi)，有效節(jié)約能源和運(yùn)行費(fèi)用。

2、環(huán)保：主機(jī)采用水源熱泵型機(jī)組，電制冷，沒(méi)有燃燒過(guò)程，避免了排污；整個(gè)系統(tǒng)為密閉式管路系統(tǒng)，可避免霉菌灰塵等雜質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的污染，使環(huán)境清新優(yōu)美，特別適于高檔別墅、高級(jí)公寓與寫字樓的使用。

3、節(jié)約空間：主機(jī)體積小巧，不設(shè)機(jī)房，無(wú)需占用設(shè)備層，減少公用設(shè)施和土建投資，室內(nèi)末端暗藏在吊頂內(nèi)，極易配合屋內(nèi)裝修。

（二）不足

1、空調(diào)負(fù)荷條件的不均勻性。中央空調(diào)設(shè)計(jì)過(guò)程中需要確保大氣溫度最高的環(huán)境中能夠達(dá)到使用要求，這需要根據(jù)最大負(fù)荷設(shè)計(jì)且含有15%左右的富裕量，且保證平時(shí)的使用低于正常需要的滿負(fù)荷，當(dāng)出現(xiàn)較大的裕度時(shí)應(yīng)該將制冷主機(jī)安裝負(fù)載變化自動(dòng)加載、卸載，但是水泵的流量無(wú)法達(dá)到冷主機(jī)的調(diào)整需要，這就會(huì)造成較大的能量浪費(fèi)；與此同時(shí)，每個(gè)時(shí)期的氣象條件會(huì)根據(jù)時(shí)間的變化出現(xiàn)差異。

2、電機(jī)起停頻繁。電機(jī)起停次數(shù)過(guò)多時(shí)，這就將給設(shè)備的使用壽命造成不利影響。通常將起動(dòng)電流控制在額定值的5倍，當(dāng)電機(jī)收到了很大的電流沖擊會(huì)出現(xiàn)不斷的起停，這就造成了電機(jī)、電網(wǎng)出現(xiàn)不同的損壞。

3、冷卻水系統(tǒng)的缺乏。冷卻水泵電機(jī)的容量需要根據(jù)最大換熱量來(lái)進(jìn)行計(jì)算，然后參照相應(yīng)的安全系數(shù)進(jìn)行判斷。一般條件下，隨著季節(jié)和晝夜氣溫變動(dòng)與缺少開(kāi)機(jī)數(shù)目，使得實(shí)際換熱量要比設(shè)計(jì)值多。這時(shí)當(dāng)電機(jī)容量遠(yuǎn)超出實(shí)際負(fù)荷時(shí)就造成了大馬拉小車的現(xiàn)象。

三、中央空調(diào)系統(tǒng)變流量的節(jié)能控制

（一）中央空調(diào)水系統(tǒng)二次泵變頻節(jié)能

中央空調(diào)水系統(tǒng)二次泵變頻節(jié)能基本原理：伯努力方程在空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用，即水泵的揚(yáng)程只需克服系統(tǒng)的沿程水頭損失和末端局部水頭損失之總和。通俗地講就是量體裁衣，只是提供系統(tǒng)需要的，而不是多余的，沒(méi)有提供多余的就是節(jié)約了能量。其變頻控制技術(shù)的目標(biāo)和理念是：在滿足系統(tǒng)負(fù)荷需求下，采用變流量和變揚(yáng)程的控制，并在控制系統(tǒng)中內(nèi)嵌水泵、變頻器和馬達(dá)的參數(shù)曲線，以最節(jié)能的方式也就是最高效率原則來(lái)判斷和控制水泵啟停的臺(tái)數(shù)，達(dá)到最佳節(jié)能效果。而非簡(jiǎn)單的以水泵的流量或水泵效率范圍作為水泵的啟停依據(jù)。

很多人覺(jué)得，新風(fēng)系統(tǒng)越大就會(huì)越舒服，事實(shí)上并非如此。新風(fēng)能夠大大改善室內(nèi)空氣質(zhì)量是無(wú)可厚非的，但并非新風(fēng)量越大空調(diào)的效果就越好。專家認(rèn)為良好的空氣品質(zhì)不但要求空氣清潔，而且還需要有宜人的溫、濕度。中央空調(diào)新風(fēng)系統(tǒng)雖然改善了空氣清新度，但也加大了空調(diào)的冷熱負(fù)荷，這不但影響空調(diào)效果，而且會(huì)大大加大用電量。

（二）中央空調(diào)能耗管理系統(tǒng)

1、使空調(diào)主機(jī)保持理想的熱轉(zhuǎn)換效率（COP值）（開(kāi)鍵技術(shù)）。在中央空調(diào)的運(yùn)行過(guò)程中，隨著負(fù)荷的變化，系統(tǒng)運(yùn)行工況將偏離空調(diào)主機(jī)的最佳運(yùn)行區(qū)間，導(dǎo)致主機(jī)電熱轉(zhuǎn)換效率降低。STG中央空調(diào)最佳熱效節(jié)能控制系統(tǒng)的基本思想就是按照系統(tǒng)最佳運(yùn)行參數(shù)去控制中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行，通過(guò)專家?guī)靸?yōu)化原理確?？照{(diào)主機(jī)始終處于高效的最佳工作點(diǎn)上，使主機(jī)始終保持在較高的電熱轉(zhuǎn)換效率區(qū)間，有效地解決了傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)，在偏離空調(diào)主機(jī)的最佳設(shè)計(jì)工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)換效率下降的難題，提高了系統(tǒng)的能源利用效率（COP值），從而達(dá)到主機(jī)節(jié)能目的。此項(xiàng)技術(shù)使冰主機(jī)節(jié)能率超過(guò)10%。

2、輔機(jī)（水泵，風(fēng)機(jī)等）采用變流量控制，在考慮主機(jī)最佳效率基礎(chǔ)上，用小流量大溫差方式提供規(guī)定冷量卸載而節(jié)能。此項(xiàng)技術(shù)使輔機(jī)節(jié)能率超過(guò)60%。

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