大型建筑中央空調系統的節能探索

曾衛軍

摘 要：隨著經濟的不斷發展，能源成為最為現實的問題，只有全面解決節能問題，才能推動城市快速發展。文章主要談到了用電較大的中央空調系統節能措施與方法。

關鍵詞：中央空調；節能；大型建筑

中圖分類號：TU831 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）19-0131-02

Abstract： With the continuous development of economy， energy has become the most realistic problem. Only by comprehensively solving the problem of energy saving can we promote the rapid development of the city. This paper mainly discusses the energy-saving measures and methods for the central air-conditioning system with large power consumption.

Keywords： central air conditioning； energy saving； large buildings

城鎮化發展、人口的增多，對能源供應提出了更大的挑戰，特別是在用電量較大的區域，能源問題成為全社會的關注焦點。城鎮中大型建筑越來越多，大型建筑消耗電量巨大，只有全面解決好節能問題，才能有效提高能源利用率，確保城鎮健康快速發展。大型建筑中的空調系統用電量大，解決好節能減排問題十分關鍵。大型建筑內的空調設備設計非常重要，要保證容量的基礎上，提出節能措施，這樣才能保證節能質量與效果。中央空調需要不斷的運行，全面滿足不同用戶的需要，一般來講，中央空調都是按最大負荷設計的，其承載能力較大，但在實際使用過程中，往往并不能達到最大設計量，而是多數時間都在低負荷運行，如果用戶過少，往往還會造成在設計負荷10%以下運行的狀態，但不論多少用戶使用，只要有一個需要的，就要整體運行，這也就導致了電量的最大消耗。就是說，空調如果長期在低負荷下運行，但卻要承擔高負荷的配套，不但中央空調運行效率下降，而且對資源也是極大的浪費。

為了達到節能效果，當前，中央空調系統一般都已經按照溫度控制冷凍水系統流量自動進行調節，確保溫度達到合理狀態，這種設計已經充分考慮到了節能的問題，但是節能卻不是其主要目標，真正決定建筑物內溫度的則是中央空調系統所傳遞的冷熱量累加。理論上看，中央空調系統由制冷機產生冷量，通過末端設備得到冷量，由此發揮其空調的作用，這種流程一般存在延遲，有些特殊類的建筑物，冷負荷變化大，傳統控制模型節能效果不好，整體耗能大，只有全面創新思路，才能設計出良好的節能措施與方法，全面實現節能目標。

1 中央空調冷熱源節能措施

建筑都裝有空調系統，在建筑當中，耗能最大的就是空調系統，整體消耗的電量較多，而空調冷熱源機組能耗又占整個空調大部，節能第一步，就是要解決好機組的問題。目前市場中的空調多種多樣，機組、設備品種非常齊全繁多，比如電制冷機組、溴化鋰吸收式機組及蓄冷設備等機組，不同的機組有不同的功能，各具特色、各有優勢。不論是哪一種類型的機組，均需要受能源、環境、工程狀況、時間及要求等多因素制約，只有根據建筑形式與需求，才能客觀的做出正確選擇，中央空調常見冷熱源配置為：水冷冷水機組+鍋爐、熱泵型機組、嗅化銼吸收式機組、蓄冷空調。

1.1 水冷冷水機組+鍋爐

這種配置是當前最多見的一種形式，主要是在水冷機組制冷時對電能產生大量的消耗。設計工況能效比（制冷量/耗電量）很高，也就是說，建立這種機組配置，必須要保證有水冷冷水機組冷卻水整體系統，確保水冷效果，達到空調制冷的目的，冷水系統要有冷卻塔和水泵等基礎性設備，當機組運行時，會消耗一定比例的水，這種配置多是用在水源充足的地區，能夠消耗較少的電能，達到整體節能效果。

1.2 熱泵型機組

這種配置具備一定的節能效果，使用過程中可大大降低能耗，主要在風冷熱泵冷熱水機組中用的較多，確保中央空調正常使用。機組能夠制冷，也可以供熱，對于北方地區尤其合適，一年四季都可以使用。夏季制冷的時候，主要使用的是風冷冷卻制冷系統的冷凝器，不需要使用水冷機組水系統進行冷卻，對于缺水地區較合適，能夠達到節能效果。

1.3 溴化鋰吸收式機組

這種機組主要有兩種，一種是外燃式、一種是直燃式，兩種機組適合的區域不同，根據實際情況可以自由選擇，外燃式機組制冷動力主要是靠熱能，一般會在廢熱或余熱較多的地區使用，整體效果非常好。有廢余熱的區域使用這種方式，能夠有效利用廢熱、余熱，同時，也解決了制冷問題，達到節能效果；缺電而無廢熱或余熱的地區，使用直燃式機組效果較好。

1.4 蓄冷空調系統

電力是當前用量最大的能源，隨著經濟不斷發展，電力在地區供應出現了緊張狀況，特別是進入夏季，一些地區的電力供需矛盾更加突出，空調用電負荷呈爆發增長，如果遇到用電的高峰，則矛盾更加突出，只有全面解決這一問題，才能解決矛盾，達到節能目標。蓄冷空調能夠在電網負荷低的夜間，采用水蓄冷或相變材料蓄冷，低谷期存電能，而在高峰時期則釋放使用，也就是說，電力負荷較高的白天，能夠通過釋放，把儲存的冷量輸送出來，全面滿足建筑空調需求。

2 中央空調機組和末端設備節能措施

隨著技術的不斷成熟，國產風機盤管與國外同類產品質量相差不大，但是，從節能上看，還與國外先進水平存在巨大的差距，國產設備整體耗電量大、盤管重、噪聲大，存在一定的缺點。要從問題入手，全面優化設計，才能夠達到節能效果，設計時可以選用重量輕、單位風機功率供冷（熱）量大的機組。通常空調機組應選用機組風機風量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系數大的機組，這樣，才能在使用中有效節能，保證質量。

3 中央空調水系統節能措施

空調水系統是重要的系統，其輸配用電量較大，特別進入冬季供暖期，能達到整個建筑動力20%到25%，夏季供冷期間約占12%到24%，全面研究解決好空調水系統，也能夠達到節能的良好效果。空調水系統設備較多，主要通過水泵解決水的問題，輸送環節復雜，過程中能耗較大，往往在傳熱過程中，還會產生大量的冷量損失，只有克服流動阻力，才能避免冷量損失，保證空調效果。

3.1 減少閥門濾器阻力

水系統是重要的部分，各種閥門較多，合理控制好閥門是重點，管路阻力主要是通過閥門控制的，閥門是水系統最主要的部件，通過閥門控制，能夠使阻力增大或者變小，水泵揚程和電耗與閥門大小有直接關聯，但是在實際使用過程中，閥門調節阻力并不能達到節能效果。

3.2 設定合適的水流量

空調水系統需要有水的調節，水流量是與水泵電耗成正比，流量越大，則消耗的電量越大。空調系統中水流量主要由空調冷熱負荷和空調供回水溫差決定，也就是說，供回水溫差越大，則空調水流量就會變得越小，此時水泵電耗就變小，所以，設定合適的水流量能夠達到節能目的。

3.3 提高水泵效率

水泵效率是原動機軸功率被流體利用的最大化程度。水泵效率在使用過程中，會隨時變化，根據水泵工作狀態點位置的不同，能夠由0到最大效率，這種變化存在于運行的各個環節中。如果空調輸出功率相同，則需要看水泵效率，利用率低則水泵能耗會增大，只有全面選擇好空調系統合適的水泵，使水泵在最佳效率狀態點上，則會起到節能的良好效果。要想達到節能效果，則需要全面掌握現有空調水系統情況，從節能角度看，還存在大流量，小溫差現象。那么，只有全面提高設計能力，優化設計思路，才能更加有效地起到節能效果，一般要求中供、回水溫差取5℃，但是達到節能目的，則需要采取加大供回水溫差的相關措施，徹底把供回水溫差加大到8℃，這樣就可以在保證換熱量不變的情況下減小水流量，水泵要求也不高能夠起到節能效果。優化設計主要有兩種方法，一是低溫供水，把較高溫度的水溫降低，確保供水溫度在合理狀態。二是高溫回水，主要是保證供水溫度7℃時，回水溫度有一定的提升，保持在15℃～17℃為最好。通過大溫差設計，起到良好的節能效果，保證循環水量不變的情況下，也有效減輕了水泵揚程及耗電量，這樣做對蒸發器要求提高了，需要更換或者進行改造，確保高溫回水不出現蒸發問題，保證溫度。

4 管理節能措施

通過一定的管理能夠達到節能效果，比如說，夏季早晨室外氣溫不高，此時就可以充分發揮空調新風機及消防排煙系統抽、送風，保證空氣供給。這樣，空調開機前，就能夠對室溫有一定的降低，進一步減少主機負荷，保證空氣質量的同時，達到節能目的。要隨時做好檢測，隨時掌握各用冷場合的基本情況，通過開、停風柜、風機盤管等設備，使系統熱負荷全面減輕，在保證了空調功能的基礎上，降低機組耗電量。要以室外宴席為標準，全面控制好用冷場合情況，根據用冷狀態，增開或關停冷水機組，合理調節好溫度。只有全面提高管理能力，落實責任，才能夠更好地減少電能消耗，達到節能效果。對于國外進口中央空調設備，其全自動程度較高，管理人員容易放松，認為自動化程度高是電腦控制的，就不需要人來控制，這是錯誤的想法，只有通過科學的管理，才能保證達到節能目標。

5 結束語

節能和環保是當前最主要的問題，也是保證經濟社會連續發展的需要，空調領域是用電大戶，也是電能消耗最多的設備，全面開展空調的節能工作，對節能環保意義重大，只有全面提高空調系統設計能力，不斷強化管理水平，合理用好空調，才能夠在低負荷運轉下，達到高效節能運行的總體目標，不斷推動經濟建設健康發展。

參考文獻：

[1]孫來全，孫雪，張麗丹.論空氣調節系統采暖與通風的節能[J].黑龍江科技信息，2008（31）.

[2]陸紅.照明節能設計[J].今日科苑，2010（10）.

[3]呂聞，永林，周娟，等.大型公共建筑節能檢測及分析[J].華東電力，2010（3）.

[4]陸振偉.建筑中央空調節能技術要點探究[J].科技創新與應用，2015（21）：250.

[5]劉光林.關于中央空調設計與節能維護問題分析[J].科技創新與應用，2018（01）：117-118.

[6]馬珊珊.中央空調節能控制技術體系的優化[J].科技創新與應用，2013（34）：242.