淺析中央空調系統的節能措施

趙靚

【摘 要】在各類建筑物中，大量采用先進的中央空調系統已成為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。本文闡述中央空調系統的節能現狀、設計和運行過程中的節能措施。

【關鍵詞】中央空調；節能

1 設計的節能措施

1.1 減少室內的熱負荷措施

1.1.1 遮陽

減少室內陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進入室內，可采用挑檐、遮陽板（蓬）、鍍膜玻璃等；減輕外墻、屋面吸收陽光輻射熱，可采用淺色外墻飾面，將絕熱層設在外墻外側和屋頂屋面，或架空屋面。

1.1.2 氣密

提高門窗氣密性，防止縫隙進風。現在建筑中普遍采用的塑鋼門窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵。另外采用門窗封條，提高門窗氣密性。房間換氣次數由8降到5，建筑物耗冷可降低8%左右。因此設計中采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。如橡膠條、塑料條或橡塑結合的密封條。

1.1.3 絕熱

采用絕熱材料對墻、屋頂、門窗鄧進行絕熱，如巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土、聚氨酯硬質泡沫塑料、PVC塑料門窗、中空玻璃等，以減少圍護結構的傳熱系數。采用空心砌塊、二層窗等，利用空氣隔熱，也可起到絕熱作用。增設外墻及屋頂的保溫層對冬、夏兩季節能有利。

1.1.4 控制窗墻比

窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這個比值不利于空調建筑節能。通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%～45%。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%。減少窗、墻面積比，對減少夏季冷負荷有較好的效果。窗的設計和發展經歷了單層窗時期、雙層玻璃階段和鍍膜玻璃階段。目前最先進的節能窗是超級節能窗，雖然超級節能窗比普通窗的價格高20%～50%，但以節能計算，它的回收期只有2～4年。

1.1.5 照明

在我國，照明用電量已占總用量的10%以上，照明用電往往直接轉化為空調冷負荷。對于空調面積大、照明容量大的地方，應采用照明與空調的組合系統。注意采用節能燈，節能燈發光效率高，是白熾燈的5倍左右。即同樣亮度時，節能燈耗電只有白熾燈的1/5。

1.2 提高中央空調系統的效率

1.2.1 合理選擇制冷裝置（冷源）

配置多臺壓縮機的冷水機組具有明顯節能效果。因為這樣的機組在部分負荷時仍有較高的效率，而且，機組起動時可以實現順序起動各臺壓縮機，對電網的沖擊小，能量損失小。此外，可以任意改變各臺壓縮機的起動順序，使各臺壓縮機的磨損均衡，延長使用壽命。但臺數不宜過多，冷水機組臺數宜選用2～3臺，制冷量較大時亦不應超過4臺，單機制冷量的大小應合理搭配。

1.2.2 合理選擇主機容量

為了安全起見，絕大部分的冷水主機容量要比實際尖峰熱負載大20%以上。但是，實際尖峰熱負載在全年出現的頻率相當低，全年平均的熱負載大約是尖峰熱負載的60%～70%，使得全年平均的熱負載只有冷水主機容量的50%～60%。由此，造成冷水主機大部分時間都在低負載下運轉。冷水主機負載率在60%以下運轉效率不佳。因此主機容量不應選擇過大。

1.2.3 合理選擇制冷方式

有余熱（如蒸汽、熱水和窯爐排放熱等）可供利用的地方，應優先選用溴化鋰吸收式冷水機組作為空調系統的冷源。

1.2.4 配置優勢的節能設備

由于設計制造技術的提高，近年來新上市的冷水主機的耗電率比20年前所生產的冷水主機降低約35%左右。因此在適當時候將舊主機換成高效率的冷水機組是非常可行的。

2 運行中的節能措施

2.1 空調系統經濟運行和技術管理

1）定期檢查和改善圍護結構、設備、水和空氣輸送系統的保溫性能。

2）在滿足生產工藝和舒適性的條件下，合理降低建筑物空調的溫、濕度標準，適當增大送回風溫差和供回水溫差。

3）在保證最小新風量的前提下，合理控制和正確利用室外新風量。

4）定期檢查和維修水、空氣輸送系統，減少系統的泄漏。

5）定期維修、校核自動控制裝置及監測計量儀表。

6）加強對空調水系統的水質管理。

7）監理運行管理、維護、檢修等規章制度。

8）建立運行日志和設備的技術檔案。

9）管理和操作人員要經過培訓，考核合格后才能上崗。

10）主管部門定期派專人檢查有關規章制度的執行情況。

2.2 控制合理的運行參數

2.2.1 室內溫、濕度

從節能角度出發來確定室內溫、濕度標準時節能的重要因素。在保證生產工藝與人體健康的條件下，夏季室溫每提高1℃，約可減少熱負荷11.2%。在夏季如將室內空氣濕度由60%提高到70%，則可節約能量17%左右。

2.2.2 新風量

新風負荷占空調總負荷的20%～40%，對其標準值高低的取舍，與節能關系重大，不可忽視。引進新風主要是為了滿足人員的衛生需求及部分工藝空調所需維持的室內外壓差。而新風量的多少直接影響空調的負載，從而影響空調系統的風機、冷水泵、壓縮機、冷卻水泵、冷卻塔風扇的耗電。一般設計是以人員最多及活動最激烈的情況來決定新風量。但實際使用時卻幾乎不需要使用這么大的新風量，從而造成在絕大部分的空調時段都在耗能的狀況下運轉。較有效的方法是以室內空氣中二氧化碳含量來控制新風量。大型酒店、賓館的公共場所，商場、餐廳、多功能廳及大型會議廳等，需要送入的新風量較大。在整個系統的實際運行中室外空氣溫、濕度隨季節而變化。因此，及時調節好新風與回風的比例就可以節能。

2.2.3 冷凍水的供、回水溫差

一般空調水系統的輸配用電，在夏季供冷期間約占整個建筑動力用電的12%～24%，因此水系統節能具有重要意義。目前，大流量、小溫差現象普遍存在，設計中供、回水溫差 一般均取5℃。

2.2.4 冷卻水入口溫度

冷卻水入口溫度每降低1℃可節電1.5～2%。冷卻水入口溫度應在符合冷水主機特性及室外氣溫、濕球溫度的限制下盡可能地降低，以節約冷水機組的耗電。在較低的冷卻水溫時冷水主機耗電降低，但冷卻水塔耗電升高，兩者耗電之和存在一個最佳運轉效率點。冷卻水塔應與冷水主機的運轉一起考慮，才能使整個效率提高。要達到最佳化控制，冷卻水設定溫度應隨室外氣溫、濕球溫度而變。

2.2.5 冷卻水循環量

減少冷卻水循環量，可以降低冷卻水泵耗電量。若能配合冷水主機與冷卻水塔選擇較大溫差的設計時，水流量即可降低。從而減少冷卻水泵的初裝費用和運轉費用。

2.2.6 冷卻塔風機控制

在大多數的設計中，一臺冷水主機會搭配一臺冷卻水塔，且水塔的起停與冷水主機聯動。由于中、大系統冷水主機偏多，使得冷卻水塔臺數也多，不易管理及維護，且無法隨著空調負載及室外氣溫條件變動而調整風扇耗電量。當水處理量大于300m3/h以上時，方形冷卻塔可實現多風機控制。風機的數量可隨著處理水量的增大而增加。方形多風機冷卻塔，可隨著夏季室外濕球溫度的變化隨意增減風機數量，用于晝夜溫差較大的地區更有利于節能。

2.3 中央空調系統的維護與節能

2.3.1 空調系統的常規維護管理

每年運行前要對空調系統進行打壓試驗、沖洗檢查。系統的除污器要定期清理。風機盤管的滴水盤定期檢查清洗。

2.3.2 制冷機組開機前的維護管理

檢查冷凍水、冷卻水閥門開關是否正確。檢查主機、油系統、制冷劑系統開關是否正確，液位是否正常。在檢查的同時記錄冷凍（冷卻）水的溫度和壓力差，主機油位，制冷劑的液位，機內壓力、油溫。以上檢查結果記錄在案。

2.3.3 主機運轉時的維護管理

在運轉過程中定時檢查制冷系統有無泄漏現象。做好運轉記錄，每小時記錄一次。需要記錄的有油溫、油壓、油位，吸氣壓力、蒸發壓力、蒸發溫度、排氣壓力、排氣溫度、制冷劑頁面變化，冷凍水進出水壓差、溫差、冷卻水壓差、溫差，電流、電壓。檢查有無異常現象。

2.3.4 機組停機時的維護管理

關閉哪臺機組就把哪臺機組內水泄掉，以防停機后的熱膨脹損壞設備。開機時打開相應冷凍冷卻水進出水閥，保證經濟運行。機組運轉一個時期要對蒸發器、冷凝器、油冷卻器的水系統徹底清洗，否則會降低機組制冷量，增大運轉成本。主機各安全閥、儀表每年要校驗一次并記錄在案，確保機組安全運行。

2.3.5 空調停用后的系統保養

系統要進行反復沖洗。沖洗完后利用定壓設備使系統保持一定壓力，保證管道內壁不生銹，避免系統在運轉時堵塞。所有明桿閥門全部用黃油保護閥桿。

2.4 節能計量監測與管理

2.4.1 采用一定的計量方法加強中央空調管理

節能計量監測是節能管理的基礎：在供冷、供熱水系統中，應設置溫度、壓力、水流量、冷熱量等監測儀表。對用電量、燃料消耗量、用水量、蒸汽耗量，應分級、分類設置電度表。

2.4.2 加強對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；具備必要的制冷空調知識；要懂得根據室外的參數的變化進行調節；要懂得怎樣調節才會節能。

3 結論

本文探討中央空調系統的節能現狀、設計和運行過程中的節能技術措施，為現代建筑創造舒適高效的工作和生活環境。

【參考文獻】

[1]GB50019-2003 采暖通風與空氣調節設計規范[S].

[2]2007全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇—暖通空調動力.建設部工程質量安全監督與行業發展司.中國建筑標準設計研究院，2007.

[3]李玉街，蔡小兵，郭林.中央空調系統模糊控制節能技術及應用[M].中國建筑工業出版社，2009.

[4]張憲金.中央空調運行管理實務[M].機械工業出版社.

[責任編輯：湯靜]