空調系統的節能措施與對策研究

李明柱 李華鑫

【摘要】隨著中國的經濟發展，越來越多的人群用上了中央空調。因為中央空調設備容量大、室外機少、調節室內環境效果好等優點深受廣大用戶喜愛。但是產生的能源浪費也是巨大的，如何在舒適程度不受影響的前提下對中央空調進行節能控制，已經迫在眉睫。本文主要在變頻技術、智能控制等方面進行研究，以實現節能目的。

【關鍵詞】中央空調;節能;變頻;智能控制

1、中央空調系統節能

由于中央空調設備巨大，需要消耗大量的電能，尤其是冷源更需要大量的電力。電費對廣大用戶來說，又是一筆不小的開支。大部分城市的電價在一天內也有高和低，為了給用戶節省電費，減輕政府高峰期用電負擔。有人提出了冰蓄冷系統。冰蓄冷系統，是在電力的電費較低的情況下，采用電制冷制冰，并存儲在設備中，在電價高的時候，停止或間歇運行電制冷空調主機，利用蓄冰釋放的冷量用來滿足用戶需求，這種系統緩解了電力公司設備的建設，為用戶節省了大量的資金。在很多發達國家，在中央空調中廣泛應用冰蓄冷技術，從而使電力達到了削峰填谷的目的。國內各個空調廠家也進行了相關的研究和生產。2010年，我國首臺冰蓄冷空調在實際工程中得到應用，經專家計算節約40%的能源。冰蓄冷技術日漸成熟，節約能源一直是國家發展的重要戰略目標，因此冰蓄冷技術會逐漸成為主流。

中央空調的熱源也會消耗大量的資源。國內許多設備應用熱泵技術，熱泵在空調領域應用中主要分3類空氣源熱泵、水源熱泵、地源熱泵。熱泵從自然環境中吸收空氣、水、土壤中的低品位熱，經過電做工，輸出高品位熱能的設備。產生的熱能是消耗電能的好幾倍，由于效率高、污染小被廣泛應用于實際生活中。在中央空調節能減排中做出突出貢獻，受到暖通行業的廣泛關注和重視。

2、變頻技術的應用

中央空調的心臟是壓縮機，壓縮機的轉速的大小決定能源消耗的多少。現在中央空調中很多采用變頻技術，就是在常規空調結構上增加一個變頻器，變頻器可以控制壓機所的轉速，通過速度的調整使空調在不影響用戶使用的情況下，節省能源。變頻空調是根據房間情況自動提供所需冷熱量的，當室外溫度較高（低）和室內需要較低（高）溫的時候，空調主機能夠提高轉速，以滿足人們的需求。當室內對溫度要求低和人員不在室內時候，變頻技術使機器低速運轉或者不運轉，從而實現節能的目的。變頻空調分為交流變頻和直流變頻。交流變頻壓縮機，它2次調節電壓轉換，從而達到了節能能源的目的。直流變頻采用直流數字變轉速壓縮機，只有1次電壓轉換，去掉了電路中的銅損，從而使節省了相應電能。

變頻空調一般都是微型電腦控制的，它檢測室內外信號，并通過計算機控制壓縮機的轉速，能根據室內溫度的變化，調節速度。當房間溫度達到設定要求，變頻空調又能以低于定頻空調的速度運轉，以維持恒定室溫。由于變頻技術的啟動，無較大的電流沖擊，并且一直保持低俗運轉，故節電明顯，從而使制冷（熱）功效大大提高。變頻空調還有很多優點，比如噪音低。變頻空調控制精度也很高，如36GW變頻的制冷量變化為360-400W，制熱量變化為300-6800W，因此室內溫度控制可精確到±1℃，使人體感到很舒適。變頻空調對環境溫度的適應性很強，有的產品甚至可在-15t的環境溫度下啟動。

變頻空調比普通空調多了變頻技術，可以用來調節壓縮機速度，大部分情況下是省電的，但為什么有時候變頻空調比普通空調要費電那？主要是，變頻空調與普通空調運行時，由于室內溫度并沒有達到設定要求，所以一直以最大速度運行，而變頻空調的部件更多，所以需要的電量更多。當室內溫度達到要求時，變頻空調通過調節壓縮機速度，才能實現節能目的。普通空調在室內溫度達到要求后，為了維持室內正常溫度，還用最大速度運行，產生了大量的電力浪費。很多用戶選擇在達到室內后，選擇關閉壓縮機。但是頻繁開啟空調，會對設備造成損壞，由于開機產生的電流大于正常工作時候的電流，甚至容易產生意外。所以選擇變頻空調可以大大節約能源，還能減少意外的發生。

3、智能控制的應用

隨著中國技術的飛速發展，云計算、人工智能、大數據時代的來臨。為中央空調的節能又指出了新方向。其中智能控制技術在中央空調中得到了一些應用。智能控制是20世界60年代出現的。當時美國普渡大學傅京孫教授首先把AI的啟發式推理規則用于學習控制系統，1966年美國門德爾首先主張將AI用于飛船控制系統的設計。中央空調采用智能控制技術，可以進行信息處理、信息反饋和智能決策等，主要用來解決那些不確定性的情況和復雜的控制系統。當室內外的溫度傳感器，采集到室內外的溫度，通過無線傳輸技術到中央空調微型處理器內。中央空調根據室內的人員情況、天氣情況等情況。根據模糊控制算法，計算出相應參數。通過調節中央空調的壓縮機轉速、風口出風量、制冷劑溫度等，來改變室內綜合溫度，從而實現節能的目的。

結語：

綜上所述，節能減排一直是國家的重要戰略目標之一。在中央空調中應用熱泵技術、變頻壓縮機、智能控制等技術，可以大大減少能源的損失和溫室氣體的排放。節約能源是每個人應該盡的義務，如果每個人都能為節能減排盡一份力，這個世界將會變得越來越美好。

參考文獻：

[1]龔艷林.某醫院中央空調系統節能改造及合同能源管理[J/OL].節能，2019（04）：4-5[2019-04-29].

[2]王愛嶺.中央空調節能控制系統的設計與開發[J].電子技術與軟件工程，2019（07）：127-128.

[3]朱萌.關于中央空調節能措施及維護與保養的相關考慮[J].山東工業技術，2019（10）：60.

[4]本刊編輯部.節能樣板的誕生——中央空調精品案例巡展海爾中央空調篇（合肥區域）[J].機電信息，2019（10）：70-78.

作者簡介：

李明柱（1963—），男，漢族，吉林省長春市人，教授，工程碩士，單位：吉林建筑大學，研究方向：建筑信息模型（BIM）;

李華鑫（1991—），男，漢族，吉林省長春市人，學生，工程碩士碩士在讀，單位：吉林建筑大學，研究方向：建筑信息模型（BIM）、暖通。