關于空調系統節能措施的討論

摘 要：近年來，公共建筑的節能越來越受到關注，在公共建筑耗能中，空調系統所占比重甚至達到了建筑能耗40%以上，因此空調系統節能對于建筑耗能有著決定性的作用。本文從三個方面對空調系統的節能方法進行了討論，分別是空調系統的冷熱負荷設計計算以及水系統和風系統的節能。這三個方面的研究結果對于空調系統從系統設計、更換設備、運行管理等方面的節能改造有著指導意義。

關鍵詞：節能；空調；設計；水系統；風系統

引言：現今，能源問題越來越成為關注的重點問題。很多國家或地區都出現了能源危機，能源供求的矛盾越來越尖銳，甚至引發沖突和戰爭。中國改革開放以來，其能源需求不斷的增長，國際能源署預測，到2035年，中國將超過歐洲，成為世界上最大的能源購買國。為應對即將到來的環境和能源的雙重挑戰，我國政府一方面積極鼓勵開發可持續發展、高效、清潔的新能源，另一方面積極鼓勵開發和應用高科技節能技術以應對能源危機。有機構對北京市的大型商場、寫字樓和酒店的空調、照明、衛生熱水、動力設備等方面進行調研，發現空調在以上公共建筑中的能耗占比均達到40%以上，相比其他方面的能耗更有節能潛力。通過對公共建筑的空調系統進行了測試，發現其在系統設計、運行和管理方面均存在一定的問題，如果能夠通過更換設備、優化設計或提高管理水平等方法對其進行節能改造，將能夠取得很好的節能經濟效益[1，2] 。

一、設計負荷的精準計算

空調的冷熱負荷是空調各個部件選型的依據，一般來說，在滿足要求的前提下，空調的冷熱負荷設計應該盡量取最小值。合理的冷熱負荷選擇和計算是減少空調系統初投資、設備日常運行耗電量和降低運行費用的根本。從20世紀40年代開始，人們就開始比較系統地進行空調的冷熱負荷計算。而隨著計算機技術的發展，依據數學建模的負荷計算有著成為主流的趨勢。另外，針對冷熱負荷和空調系統特性的仿真軟件也有很多，如DOE-2、HVACSIM、BLAST、TRNSYS等。

在進行空調的負荷計算時，若要精準，首先要分清熱量和冷負荷這兩個概念。得熱量是指由某一時刻進入室內所得到的熱量總和。其包括通過外墻、窗戶和屋面的傳熱得熱、透過玻璃窗日射的得熱室內熱源散熱得熱。冷負荷是指為了維持恒定的室溫而需要在某一瞬間供給房間的冷量。在計算得熱量的時候除了要充分分析和完全考慮進入空調房間和其內部所產生的熱量，還要注意區別顯熱得熱和潛熱得熱。分清這兩種得熱對于熱濕處理設備的選擇具有積極意義。區別在于它是否給空調房間帶入了濕量，若進入的空氣帶入了濕量或者人體或設備有著散濕量，則這部分得熱屬于潛熱的熱；若僅僅熱量傳遞，則這部分得熱屬于顯熱得熱。同時注意，在某一瞬間的顯熱得熱的總和不一定等于同一時間內的冷負荷。因為輻射傳遞到圍護結構、家具和人體等室內物體的時候，這些熱量被吸收并儲存起來，當這些室內物體表面的溫度高于空氣溫度，會將儲存的熱量通過熱對流傳遞給室內空氣，這樣得熱量就不等于冷負荷。

二、水系統的節能

有研究表明，空調水泵的耗電量占建筑總耗電量的8%

～16%，占空調系統耗電量的15%～30%，由此得出，水系統也有比較大節能潛力。在系統的設計中，水系統的節能設計一般采用兩種方法，一種是采用變流量的水系統，即采用變頻調速水泵；另一種是提高冷水初溫、加大供回水溫差。當空調的水流量減小的時候，水泵的耗電量就會減小。但是，空調水流量如果過少，在流過蒸發器時其流速就會降低，從而會引起換熱系數也降低，需要更大的換熱面積，從而導致更多的投資。所以需要對其經濟性進行分析。根據研究表明，空調冷凍水的供回水溫差為4～6℃，空調熱水的供回水溫差為10℃較為經濟合理。因此在系統設計中，應參考這些值，以期系統更為經濟節能。

三、風系統的節能

目前，最為廣泛、研究最為深入的就是VAV（變風量）系統。隨著變頻調速等技術的普及，VAV（變風量）系統在控制上將更復雜。盡管如此，與定風量系統相比，VAV（變風量）系統仍然依靠其良好的節能性和能夠滿足溫度要求不一致的房間工況而被廣泛應用。特別是在節能性上，VAV（變風量）系統節約了提高送風溫度所需要的熱量，由于處理的一次風量減少，從而降低了風機的電耗，也在一定程度上減少了風道及保溫材料。因此，采用VAV（變風量）系統全年可以節能30%～50%，相當大的程度上抵消了其冷量減少的不足。

結論：在公共建筑中，空調系統的能耗是非常巨大的，為了要對空調系統進行節能改造或在設計的過程中就進行優化，需要對空調的能耗進行分析。從設計的方面來看，需要對空調的冷熱負荷的計算很精準，因此需要掌握得熱量和冷負荷的概念，并對其進行分析。

參考文獻：

[1] 伍小亭，《暖通空調系統節能設計思考》，《暖通空調》[J]。2012年42卷7期，1-11。