關于中央空調節能設計方面的研究

趙 慧 玲

(山西財貿職業技術學院，山西 太原 030006)

0 引言

隨著社會的發展與人民生活水平的提高，許多住宅建筑、商業建筑及大型公共建筑都安裝了中央空調。根據大量調查結果顯示，中央空調的能耗占到其所在建筑所有能耗的約50%，當下日益緊縮的能源問題及日漸嚴重的環境問題，不得不讓我們對節能減排進行深度的研究，并提出一系列的設計策略。

1 中央空調系統中的技術設計

技術設計在降低中央空調能耗消耗方面起著基礎性的作用，如何能提高中央空調在節能方面的技術，是我們當下重點研究的內容。

1.1 變頻技術在中央空調制冷系統中的應用

1.1.1電機轉速的控制

電機轉速的控制為中央空調變頻技術的核心。在過去的中央空調制冷過程中，之所以能耗大，最主要的是由于定頻控制。主要表現在實際運行的水溫差遠小于設計值，在高負荷低能效的狀態下運行在所難免。如果采用變頻技術，將對于中央空調系統中的熱負荷情況進行實時監測，從而改變電機的供電頻率，采用最合理的電機轉速來實現溫度的控制。

1.1.2制冷壓縮機的應用

制冷壓縮作為中央空調制冷系統中的重要構件，其所消耗的電量約占整個空調耗電量的45%。因此壓縮機的使用功效必須根據空調的實際運行情況而進行相應的調整，以保障其始終處于一種高效運行的狀態，提高壓縮機的運行效率，進而對提升中央空調整體效能上將有很大的幫助。而中央空調在實際使用過程中應根據實際情況，可以通過采用螺旋式、離心式或活塞式等不同類型，以適應環境要求來確保壓縮機結構設計起到積極作用。

1.1.3冷凍水與冷卻水系統的控制與調節冷卻水與冷凍水循環系統在整個中央空調系統中有著不可替代的作用，同時其在運行過程中所消耗的能量也是不容忽視的。一些使用定頻技術的中央空調無法對水泵進行有效控制，會使水泵在一些情況下處于低效率的工作狀態，這樣便會導致空調的整體能耗增加。例如，當中央空調在熱負荷較低時，冷卻水與冷凍水系統的水泵還如往常一樣運行，便會帶來不必要的能量消耗。若此時采用變頻技術，根據實際熱負荷的需求來調整冷卻水與冷凍水循環系統的運行狀態，將會使中央空調整體節能減排起到積極作用。

1.2 PLC在中央空調節能改造中的應用

PLC也稱可編程序控制器，一些繼電器控制的中央空調的實際制冷效果并不好，同時耗能很大，是因為其冷卻泵與冷凍泵在運行過程中沒有得到有效控制，因此對一些傳統中央空調進行PLC改造，具有一定的實際意義。

1.2.1PLC控制器的原理

PLC控制器通過變頻控制實時監測溫度變化，而調節水泵的轉速，進一步來調節水流量，根據冷凍水與冷卻水的進水與回水溫差來調節水泵運行頻率。

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1.2.2冷凍泵與冷卻泵的變頻改造

冷卻水在整個中央空調系統的制冷環節所起到的作用，主要是用來冷卻制冷機在制冷過程中所釋放的熱量，通過冷卻塔將其迅速降溫，并通過不斷循環來維持中央空調的制冷。冷卻水泵與冷凍水泵的變頻原理大體一致，首先通過安裝在空氣調節箱內的溫度傳感器，并經過計算得出溫差值，再由這個溫差值來控制變頻器的運行頻率，進而調節冷凍水泵與冷卻水泵的轉速，控制熱交換速度。例如當溫度差較大時，則說明制冷機組負荷量大，需要加大冷卻水泵及冷凍水泵變頻器頻率，加快其循環量，帶走制冷機組更多熱量；當溫差較小時，則可降低頻率，冷卻水泵與冷凍水泵低速運行，達到變頻節能的目的。

PLC控制器、切換器及變頻調速器的原理大體一致，都可以實現對中央空調冷凍水和冷卻水系統的控制，進而提高機組的使用效率，降低能量消耗。

1.3 中央空調水系統節能措施分析

循環水系統是中央空調的重要組成部分，據研究表明其能耗值約占到整個空調系統能耗總值的18%，因此進一步控制及優化整個循環水系統對于整體降低中央空調能耗具有積極意義。

1)合理選擇循環水泵。

合理的配置水泵對于中央空調系統的高效運行同樣十分重要。科學合理的循環水泵配置可以實現，當中央空調的負荷量隨其運行時段、室外氣候等條件變化出現波動時，循環水量也可以隨之而變。

2)水系統管路阻力損失控制。

通常可以從局部阻力與沿程阻力兩個方面采取有效措施，減少其阻力損失，進而減少水系統管路的阻力損失，提高系統的運行效率。

減少局部阻力的措施，通常可以通過在設計之初減少彎頭、三通等關鍵部件的應用，在水泵運行中，盡量使閥門全開，最大限度減少節流阻力損失。減少沿程阻力損失的方法，應當考慮在水泵管路設計安裝之初，在滿足生產工藝的前提下，最大限度的縮短管路長度，并且也應當通過經濟性分析采用相對合理的管徑，以減少沿程阻力損失。

3)改善循環水的水質。

循環水應當在操作過程中加強水質處理并進行定期換水，否則塔池的長期使用通常會產生微生物與污垢，造成結垢與被腐蝕的情況。此外還會使得系統換熱器水側污垢熱阻值的增加，嚴重影響傳熱能力，使得空調系統效能下降。

總之，水系統在中央空調制冷時起到決定性的作用，同時一些未經優化的環節必將帶來由于設計不合理而造成的能源浪費，通過科學的設計以及日后合理的維護使用，對于其整體的節能減排將起到重要作用。

2 中央空調系統中的建筑設計

除了中央空調系統自身節能技術之外，中央空調在選擇時應當盡可能考慮到建筑的功能面積及內部結構。例如，主機的安裝位置應當在安裝之前根據實際情況進行合理放置，出風口的排風量也應當為了最大限度降低能耗而得到合理設定。在使用過程當中，中央空調的溫度設定只要能滿足實際需求即可，以免造成不必要的能源浪費。此外，為了進一步降低風機能耗，應當考慮減少送風系統的送風量。與此同時，還應當對送風系統進行合理優化，在安裝時對管路和風管尺寸進行合理設計，來實現對能源的利用率。設計的不合理通常會造成風壓的增大，或局部阻力的損失，進而增大能耗。

3 國家與企業對于中央空調節能方面的積極引導作用

對國家而言，應當明確中央空調節能技術的節能標準，完善中央空調在節能標準上的相關法律法規，對中央空調的行業市場進行規范。對于未能實現技能效果的中央空調企業應進行相應處罰，同時對于積極提升自身節能技術、積極提倡節能理念的企業應當進行鼓勵和表彰。對企業而言，應當積極響應國家的節能降耗政策，積極提升自身節能技術，將節能理念融入到中央空調的研發、制造過程當中，加快相關技術人才的培養及相關制度的完善。通過國家和企業的合力共為，會在中央空調行業的發展之路上，創造出一條健康的導向之路。

4 結語

中央空調的使用目前已經十分廣泛，在當前資源匱乏的現狀下，其節能方案與措施的合理性至關重要。要在最大限度上實現中央空調的節能降耗應從技術層面，建筑層面及國家與企業的積極引導三個層次上綜合來實現中央空調的節能優化設計。