淺析中央空調系統中的節能設計要點

王艷軍

沈陽保利香檳房地產開發有限公司

淺析中央空調系統中的節能設計要點

王艷軍

沈陽保利香檳房地產開發有限公司

近年來，隨著經濟的快速發展，中央空調得到廣泛的應用，其已成為當前建筑中非常重要的運行系統之一。中央空調在確保人們生活和工作環境舒適的同時，也需要大量的能源消耗，而且隨著建筑規模的不斷擴大，中央空調系統的功率和數量的增加，導致其對能源的消耗量也呈不斷上升趨勢。特別是在當前建筑能源中，中央空調的能耗所占比例較大，而且呈現不斷增長的勢頭，所以加強中央空調系統的節能設計具有極其重要的意義。

中央空調； 設計；電力節能

中央空調已成為建筑體系內的能耗大戶，有數據表明，中央空調與整個建筑的能耗比已達到40%～70%。因此中央空調系統的節能改造已成為當今社會所必須面對的一個問題。傳統的負荷估算法是中央空調系統設計普遍采用的方法，通常按照最大負荷的需求進行設計，而且系統流量并不能調節，致使中央空調系統能耗居高不下，造成不必要的能源浪費。

一、中央空調設計

1、 風機水泵變頻節能設計

(1)冷凍循環水系統的控制方案：采用冷凍進出水溫度、溫差、壓力等參數控制，將冷凍進出水溫差控制在4.5℃～5℃。

(2)冷卻水系統的控制方案：采用冷卻進出水溫度、溫差及冷卻塔環境溫、濕度等參數控制(實時根據主機負載，調整變頻器的輸出頻率來改變冷卻水流量，從而穩定溫差)，將冷卻水的進出水溫差控制在4.5℃～5℃。

(3)冷卻塔散熱系統改造措施：主機冷卻水進入冷卻塔后，通過冷卻塔風機的作用將冷卻水的熱量散發到大氣，從而降低冷卻水溫度，再進入空調主機冷凝器吸收熱量。冷卻塔環境傳感器檢測冷卻塔環境溫度、濕度等，送入冷卻塔控制柜的PLC計算出溫差，與設定值相比較后，經模糊控制，自動調整冷卻塔風機的運行頻率，使冷卻水出水溫度達到設定值范圍。冷卻塔出水溫度設定值通常為28℃。

2、水泵的選擇與水系統的設計

在變流量空調水系統中，調節方法一般分為以下幾種：節流調節、變通調節、二次泵系統調節、一次泵變流速調節。節流調節指在供水總管上安裝控制閥門，從而對系統能量進行控制；變通調節指在供水管上設置旁通，利用供回水壓差進行調節。要結合實際情況進行分析，選擇最合適的設計方案。

3、電路的設計

現階段，水泵的控制柜構造組成幾乎都是由停止、手動以及自動按鈕等組成。而電氣化水泵自動控制柜能夠對環境溫度、水流量多少以及其他設備信號傳輸等進行自動化收集，并且達到效果顯著的節能效果。可將中央空調中的變頻以及工頻系統進行互鎖改造，將會極大的提升電氣自動化的節能效果。

4、新風比可調

在空調季節，當室內人員密度減小時，安裝在室內的二氧化碳濃度監測裝置檢測到二氧化碳濃度降低，進而通過調整空調機組的新風閥門減少送入室內的新風量，與之對應的排風機變頻運行，相應減小排風量，這樣大大減小了空調末端的運行能耗。在過渡季節充分利用室外新風“免費供冷”，縮短制冷機組開啟時間，空調機組的新風井面積按照空調送風量的80%～100%要求設計。

5、溫濕度控制節能

為了保證生產工藝和衛生條件，在夏季室內空氣濕度也由60%提高到70%左右，按數據計算，僅夏季室內空氣設計溫度上升1度，就會使空調初始投資額下降約6%，運營成本降低約8%。同樣夏季室內設計溫度每增加1度就可以減少11.2%度的熱負荷，節省量相當可觀。

6、空調系統，熱冷能回收

(1)排氣熱回收。充分利用排氣能量，循環利用，預冷和預加熱的新鮮空氣，減少新鮮空氣的負荷，熱回收設備可以大致分為熱交換器，旋轉總熱交換器，板式熱交換器，熱介質換熱器，熱管換熱器等。

(2)制冷機組的冷凝熱回收。這種類型的熱回收設備可以使用不同的系統組合，如生活熱水系統與冷媒壓縮后第一次進入熱交換器，在熱交換器的另一邊，冷卻制冷劑溫度較高，但我們只要確保設計是合理的，提供一定的熱量，使其可以在在水箱保溫，以滿足人民生活的正常需求。

(3)促進可再生能源和低品位能源利用。隨著空調系統的廣泛使用，以及在不可再生能源的消耗逐漸增加，我們可以清楚地看到，生態環境帶來了顯著的負載。因此，可再生能源的使用已成為一個主要的發展趨勢，在目前的使用方法中，已經應用的太陽能和地源熱泵空調系統的使用是一個非常好的節能方法。

二、對中央空調節能技術的改進意見

1、國家或企業加強對中央空調節能技術的支持

首先國家要制定一系列合理完善的中央空調節能標準，完善相關法律法規，同時加強對企業中央空調節能技術的資金、技術以及人力支持，提倡和鼓勵企業不斷改進和完善中央空調的節能環保技術，對研究出節能環保技術的企業給予政策上的支持，同時也要提倡建筑安裝具有節能環保技術的中央空調，以此完善和創新中央空調節能技術。企業可以成立專業的研發團隊，給予資金、人力和技術等資源的支持。

2、加強對新能源的開發和使用

目前世界范圍內有許多可再生的清潔能源，例如可以在建筑頂上安裝太陽能發電系統，在室外安裝風力發電等，以此發電來帶動中央空調的工作。

3、學習引進國外先進的節能技術

我們要積極引進國外先進的節能技術和成果，開發適合我國使用的新型空調節能設備和材料，提高使用效率；加強對新能源的利用和開發，例如熱泵技術、太陽能技術和風能的利用，使我國空調的節能工作進入一個新的臺階。

三、總結

空調的節能是一個系統的復雜的工程，需要各個方面來綜合考慮，才可以取得滿意的效果。中央空調節能的關鍵在于提高能量效率。如果能將節能思想貫穿于中央空調系統設計、選型與運行維護的始終，將會收到明顯的節能效果，帶來巨大的經濟效益和社會效益。

[1]李曉宇.中央空調節能控制系統的設計與開發[J].浙江工業大學，2013，(11).

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[4] 毛穎杰. 大型建筑中央空調系統節能設計中的計算分析與節能措施探討[J]. 中外建筑，2013，(08)：177-179.