中央空調系統節能技術探討

廖慶紅

廣西建工集團第一安裝有限公司，廣西南寧 530000

所謂節能，就是應用技術上現實可靠、經濟上可行合理、環境和社會都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能設備或工藝的能量利用效率。當前，隨著社會的不斷進步與科學技術的不斷發展，人們越來越來越認識到環境對人類發展的重要性，對于能源需求與節約的認識逐漸加強，建設節約型社會的要求逐漸提高。從世界范圍內來看，建筑一直是耗能大戶，全世界有將近30%的能源消耗在了建筑物上，我國建筑能耗在能源總消費量中所占的比例己經從上世紀70年代末的10%，上升到近年的27.45%，而空調能耗在總能耗中約占50%左右，且呈繼續上漲趨勢。因此，從可持續發展戰略和能源發展戰略出發，在滿足舒適度的基礎上，做好中央空調的節能降消，是每個暖通空調工作者義不容辭的責任與追求。

1 中央空調系統節能的現實意義

1.1 建筑節能法規要求空調系統降低能耗

長期以來，當季節變化、晝夜溫差變化、溫室效應和空調實際使用工況發生變化時，中央空調系統在傳統的運行模式下，能源浪費很大。就我國情況而言，現代建筑中采用中央空調的民用、公用及商用建筑，中央空調能耗約占整個建筑總能耗的50%左右，商場和綜合大樓等的能耗甚至可能高達60%以上。我國屬能源消耗大國，能源有限，利用率不高且依賴性強。近年來能源短缺的現實迫使國家把公共建筑節能提升到戰略高度，相應制定了節約能源法，對公共建筑能耗國家發布實施國家節能標準。

1.2 產業辦公樓宇的發展對空調系統節能提出了更高的要求

現階段，產業辦公樓從發展初期的以“產權式商鋪”為主要銷售模式逐漸被經營持有型物業所取代，從投資者的經濟效益來說，過去一段時間由于利潤的實現，產業辦公樓多以出售為主，受短期利益的驅動，往往只追求建設階段的低成本和銷售時的高收益，對后期實際使用階段的效果和運營成本很少考慮，后期往往中央空調系統效率低、能耗大。而目前越來越多的項目——主要為商業辦公地產，以持有物業持續經營為主要贏利模式，這勢必使投資者及發展商從一開始就關注能耗問題。

2 現階段我國中央空調能耗現狀概述

我國現階段中央空調系統的應用中，更多的關注的是空調系統溫濕度控制效果及空氣品質控制效果，往往忽略了空調系統的能耗情況，整體來說，我國中央空調系統能效并不高，其原因主要有以下3個方面：

1）設計過程重投資成本核算，輕能耗指標計算

缺乏節能引導中央空調系統的經濟性分析。在系統方案設計中，初投資與運行費用通常是矛盾的兩個方面。一般節能、運行費用低的系統方案其初投資比較大。用戶或投資者由于對中央空調系統的性能指標，尤其是初投資和運行費用的綜合經濟性指標缺乏專業認識，容易忽略綜合投資收益計算，這導致工程建設方對采用高成本的節能方案沒有積極性，往往采用成本小、初投資低的設計方案，以較低的競爭價格贏取工程項目。這使很多初投資低但能耗大、運行費用高的中央空調系統大行其道。

2）政策上缺乏系統的、全局性能效指標

2004年8月23日，國家質量監督檢驗檢疫總局、國家標準化管理委員會批準發布了三項空調能效國家標準，規定了房間空氣調節器、單元式空氣調節機和冷水機組的能源效率限定值及能效等級。但中央空調是一項復雜的系統工程，中央空調能源有效利用的評價不能單純地停留在對機器設備的評價上，對整個系統的評價更為重要，是否節能不僅與空調設備有關，而且與系統設計思想、管網設計、各部分匹配、施工優劣，運行管理水平以及建筑物熱特性等因素有關。

3）缺乏高素質運行管理人員和節能監控

多數空調運行管理人員由非專業人員組成，由于專業知識的限制，無法承擔中央空調節能運行和管理的任務。同時，投資方與建設方目標不同， 實際使用中，不同方案之間的經濟性比較一般只是理論分析比較，無法也不會進行實物、實驗比較，無法做到很好的監控。

3 中央空調系統節能技術分析

3.1 選擇合理的室內設計參數

中央空調系統設計參數的取值不僅直接影響中央空調系統的造價，也影響著中央空調系統的運行效率和運行能耗。在滿足要求的前提下，適當降低設計標準；在舒適度相同的情況下，參考ASHRAE 62 標準，根據實際情況，在允許范圍內調整室內溫濕度的取值等方法都可以減少空調系統能耗。

3.2 科學合理地設計機房位置

在公共建筑中，空調的設備的機房最多，有制冷機房、熱交換機房、空調機房、排風機房等。國外建筑物的機房位置一般分布則是冷熱源集中布置，即冷凍機房和熱交換間大都設在地下室，而空調機房都分散專用，靠近被調的房間?？照{機房適當分散之后，隨之而來的是風道短，段面小，空間省投資少。在風量相等的情況下，風道短風機的壓頭就可以選得低，功率也相應較小，運行能耗就越省。

3.3 空調設備的節能

中央空調能耗一般包括3部分，即空調冷熱源、空調機組及末端設備、水或空氣輸送系統。因此，可針對性地從這3方面進行節能研究。

3.3.1 空調冷熱源的節能

1）減少冷熱負荷。冷熱負荷是空調系統最基礎的數據，減少建筑的冷熱負荷，不僅可以減小制冷機、供熱鍋爐、冷熱水循環泵、空調箱、風機盤管等的型號，降低空調系統的初投資，且這些設備型號減小后，所需的配電功率也會減少，這會造成變配電設備初投資減少以及上述空調設備日常運行耗電量減少，運行費用降低；

2）提高冷源效率。評價冷源制冷效率的性能指標是制冷系數，是指單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數與制冷劑的性質無關，僅取決于被冷卻物的溫度 T0 ’和冷卻劑溫度 Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系數越高。所以空調系統冷機的實際運行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高，否則制冷系數就會較低，產生單位冷量所需消耗的功量多，耗電量高，增加建筑的能耗。

3.3.2 水或空氣輸送系統節能

一般空調水系統的輸配用電，在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20%～25%，夏季供冷期間占12%～24%，因此水系統節能非常重要。目前，空調水系統在設計上存在著一些問題：1）選擇水泵是按設計值查找水泵樣本銘牌參數確定，而不是按水泵的特性曲線選定水泵型號；2）未對每個水環路進行水力平衡計算，對壓差相差懸殊的回路也未采取有效措施，水力、熱力失調現象嚴重；3）大流量、小溫差現象普遍存在，設計中供、回水溫差一般取5℃，但經實測，夏季冷凍水回水溫差較好的為35℃，較差的只有1.5℃～2℃，造成實際水流比設計水量大1.5 倍以上，使水泵電耗增加。對此，可從如下方面考慮水系統節能：1）重視水系統設計，認真進行水系統各環路的計算，并采取相應措施保證各環路水力平衡；2）認真校對和計算空調水系統相關系數，切實落實節能設計標準的要求值，積極推廣變頻調速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節能措施；3）制冷系統冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響，一般推算，在水量一定情況下，進水溫度高1℃，溴化鋰冷水機組能耗高6%。

3.3.3 空調機組末端設備節能

國產風機盤管從總體水平看，與國外同類產品相比差不多。但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此，設計中一定要注意選用重量輕、單位風機功率供冷（熱）量大的機組?？照{機組應該選用機組風機風量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系數大的機組。

3.4 運行管理節能

3.4.1 新風量的調節

新風負荷一般要占整個空調負荷的20%～40%，甚至更大。在滿足室內衛生要求的前提下，減少新風量，節能效果顯著。

3.4.2 合理確定開停機及新風供應時間

根據圍護結構熱工性能、氣候變化、房間使用功能進行預測控制，確定最適合的啟動和停機時間，在保證舒適的條件下節約空調能耗。如果設備容量已經確定，則應按其額定出力考慮預冷或預熱時間，可以提高冷、熱源的運行效率，又可以縮短預冷或預熱的時間。

3.4.3 過渡季節取用室外空氣作為自然冷源

在空調運行時間內保證衛生條件的基礎上，只有在夏季室外空氣熱焓大于室內空氣熱焓時，或冬季室外空氣熱焓小于室內空氣熱焓時，適當減少新風量有節能意義。當供冷期間出現室外熱焓小于室內空氣熱焓時（過渡季節），應該采用全新風運行，這不僅可縮短制冷機的運行時間，減少新風耗能量，同時可以改善室內環境的空氣質量。

3.4.4 空調系統自控

空調自動控制能較大程度地提高建筑環境的舒適度，最大限度地節約能源。隨著自控技術的發展以及自控設備價格的降低，自動控制將更廣泛地應用于空調行業。具體可以從4個方面考慮：1）考慮過渡季全新風的可能及新風量變化的要求，采用雙風機系統；2）送、回風機采用變頻調速風機；3）水系統設電動二通閥，水流量自動調節；4）新、回風閥為電動調節閥，調節新回風比。

4 關于中央空調節能問題的建議

1）建筑空調系統的設計和運行管理是否采用節能技術措施，與技術、經濟、政策等多方面因素息息相關。因此，各級主管部門、工程技術人員應克服因循守舊思想，正確認識空調系統中一次投資與運行費用兩者之間的關系，保證空調節能技術的推廣應用；

2）制定適合我國實際情況的有關節能標準與規范，包括通風、空調、制冷系統的建筑節能標準與規范，以改善目前建筑空調能量使用的落后的狀況；

3）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，使我國的空調節能工作進入一個新的臺階；

4）加強對空調操作人員的培訓，提高管理人員素質，實行空調操作人員操作證制度。

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[3]高軍，王麗，耿永軍.淺論中央空調系統節能[J].科技信息，2008(21).