中央空調系統(tǒng)的節(jié)能技術研究

袁有杰

（廣東 廣州 510000）

近年我國來能源短缺，所以節(jié)能問題被提到一個重要的位置上來。我國的建筑能耗約占總能耗的25%，居能耗之首，而建筑能耗的大部分又被建筑內部的采暖和空調系統(tǒng)所消耗。采暖空調系統(tǒng)的節(jié)能問題已經(jīng)迫在眉睫，節(jié)能是指加強用能的管理，采取可行技術、合理經(jīng)濟的措施，減少從能源生產(chǎn)到消費各個環(huán)節(jié)中的損失和浪費，充分有效的利用能源。

1.中央空調系統(tǒng)節(jié)能評價

通常供給中央空調系統(tǒng)的能量由熱源和冷源、經(jīng)水系統(tǒng)傳遞給風系統(tǒng)，再由風系統(tǒng)將

能量傳遞給被調節(jié)的房間，以達到所要求的室內溫、濕度參數(shù)。能量有效利用的評價指數(shù)可由單位能耗指數(shù)、空調耗能系數(shù)（CEC）來評定。

1.1 建筑物熱特性評價指數(shù)

建筑物圍護結構的保溫性能直接決定了空調房間的冷（熱）負荷，若要節(jié)約中央空調系統(tǒng)的能耗，就必須改善圍護結構的保溫性能。現(xiàn)在許多國家提出了各種改善建筑保溫性能的措施，并規(guī)定了圍護結構最大傳熱系數(shù)。一些國家采用限制年負荷系數(shù)（PAL）

1.2 空調耗能系數(shù)（CEC）

由（2）可知，CEC即為全年系統(tǒng)冷、熱源耗能量與全年系統(tǒng)泵與風機耗能量之和，除以全年系統(tǒng)供熱負荷、供冷負荷、新風冷負荷、新風熱負荷之和。當采取節(jié)能措施，降低系統(tǒng)能耗時，CEC的值可判斷中央空調系統(tǒng)的節(jié)能性。對不同規(guī)模（大、中、小）、不同地區(qū)（寒、溫、熱）的標準辦公樓所做的設計以及利用計算機模擬求得CEC數(shù)值表明：基準型中央空調系統(tǒng)的CEC約在1.6左右；節(jié)能型中央空調系統(tǒng)的CEC可接近1.1。

2 影響中央空調的節(jié)能的幾個方面

2.1 中央空調的操作和管理人員缺乏專業(yè)知識

許多中央空調的操作和管理人員缺乏一般的熱力學知識和制冷空調理論知識，整個班組沒有暖通空調方面的技術人員，有一兩個從事過制冷空調的老工人以屬不易。許多操作人員對運行期間進行怎樣調節(jié)，不甚了解。

2.2 對水泵、風機的節(jié)能普遍重視不夠

水泵、風機的耗能占中央空調系統(tǒng)能耗的30%左右，這方面的節(jié)能潛力大有可挖。然而普遍重視不夠，能源浪費嚴重。

2.3 過渡季節(jié)不懂得利用室外空氣降溫

過渡季節(jié)利用室外空氣降溫可節(jié)省相當多的能源，然而運行管理中許多操作人員依然按照夏季空調方案運行，浪費了許多能源。由于過渡季節(jié)時間不短，如能掌握空調原理，根據(jù)室外溫度予以適當?shù)恼{節(jié)，加裝回風系統(tǒng)、增大新風閥、空調區(qū)域妥善分區(qū)等。

2.4 冷卻塔質量差，導致制冷主機耗電增加許多單位設計時選擇冷卻塔是足夠大的，且有富余量。由于冷卻塔制造、安裝質量差，所以實際冷卻能力比標識的冷卻能力偏小了不少，導致冷卻水溫偏高，冷冷卻塔進出口溫差過小，直接導致冷水機組冷凝溫度提高制冷系數(shù)降低，耗電量增加。有的單位將就著運行，其結果是浪費了大量的電能(冷凝溫度提高一度，冷水機組運行電流約增加4%)。有的單位甚至因冷卻水溫過高而自動停機或卸載來維持運行，最終不得不增加冷卻塔的臺數(shù)來解決這個問題。

3 中央空調系統(tǒng)具體節(jié)能措施

中央空調系統(tǒng)的節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，要求在能源利用的各個環(huán)節(jié)從規(guī)劃設計到施工運轉的全過程中貫徹節(jié)能的觀點，才可能達到節(jié)能的效果，如果在某個環(huán)節(jié)上造成了能源的浪費，整個系統(tǒng)也不能說是節(jié)能的。

3.1 精心設計暖通空調系統(tǒng)，使其在高效經(jīng)濟的狀況下運行

中央空調系統(tǒng)是一個龐大復雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)設計的優(yōu)劣將直接影響到系統(tǒng)的使用性能。例如系統(tǒng)往往都是按最大負荷設計的，而實際運行基本上是在部分負荷下運行，如果系統(tǒng)各部分的設計不能滿足部分負荷運行的要求，那系統(tǒng)的能耗是很大的。又如新風系統(tǒng)的設計，系統(tǒng)應該能隨著室外氣象參數(shù)的變化改變新風量，以最大限度地縮短主機的開啟時間。可以說空調系統(tǒng)的設計對系統(tǒng)的節(jié)能起著重要的作用。

3.2 改善圍護結構的保溫性能

我們知道對于中央空調系統(tǒng)而言，通過維護結構的空調負荷占有很大比例，而維護結構的保溫性能決定維護結構綜合傳熱系數(shù)的大小，亦即決定通過維護結構的空調負荷的大小。所以圍護結構保溫性能在建筑的節(jié)能中起著很重要的作用。一些研究表明，增大圍護結構的保溫性能，可降低中央空調的設計負荷。運行過程中可大大降低外界對室內環(huán)境的影響。降低中央空調系統(tǒng)全年的運行費用。

3.3 提高系統(tǒng)控制水平，合理確定室內溫、濕度參數(shù)

以夏季中央空調制冷系統(tǒng)為例，假設室外計算參數(shù)為定值時，空調系統(tǒng)室內空氣計算溫度和濕度越低，計算冷負荷就越大，系統(tǒng)耗能也越大。通過研究證明，在不降低室內舒適度標準的前提下，合理設定室內空氣溫度和濕度設計參數(shù)可以收到明顯的節(jié)能效果。

溫濕度變化對熱舒適度的影響。室內空氣溫度改變對室內熱舒適度的影響非常大，而相對濕度的變化對人的熱舒適感幾乎沒有影響。室內設計溫度改變對空調系統(tǒng)能耗的影響。采用冷負荷系數(shù)法計算出在不同室內設計溫度tn下的設計空調冷負荷、濕負荷、制冷量以及以室內設計溫度25℃為基準的節(jié)能率。由結果的變化規(guī)律可以看出隨室內溫度的變化，節(jié)能率呈線性規(guī)律變化，室內設計溫度每提高1℃，中央空調系統(tǒng)將減少能耗約6%。

相對濕度的改變對空調系統(tǒng)能耗的影響。當相對濕度大于50%時，節(jié)能率隨相對濕度呈線性規(guī)律變化。由于夏季室內設計相對濕度一般不會低于50%，所以以50%為基準，室內設計相對濕度每提高5%，中央空調系統(tǒng)減少能耗約10%。

采用新型節(jié)能舒適健康的空調方式。不同的溫濕度參數(shù)組合可以得到相同的舒適性效果，但不同的溫濕度參數(shù)組合中央空調系統(tǒng)的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我們采用傳統(tǒng)的空調方式，把整個室內的空氣加熱，通過空氣實現(xiàn)人體與環(huán)境的熱濕交換，就需要較高的環(huán)境空氣溫度，此時通過維護結構的熱損失和加熱新風的熱損失都比較大。如果我們根據(jù)研究成果，改變傳統(tǒng)的空調方式，增加輻射熱（如低溫地板輻射采暖），此時所需要的空氣溫度將會顯著下降，一般可達到12～14度（傳統(tǒng)方式一般在18～20度）。顯然后者比前者具有顯著的節(jié)能效果。

減少輸送系統(tǒng)的能耗。中央空調系統(tǒng)中，空氣與水通常是能量載體。輸送過程中的能耗包括：通過輸送管道傳熱的能量損失和輸送過程中的流動阻力損失。對于輸送能量的空氣或水管路系統(tǒng)，減少輸送過程傳熱對系統(tǒng)能量的損失和減少流動阻力對系統(tǒng)能量的損失也是達到節(jié)能效果的至關重要的兩點。

開展冷熱回收利用的研究運用工作，實現(xiàn)能源的最大限度利用。目前許多中央空調系統(tǒng)冷、熱回收利用研究正在蓬勃發(fā)展，如中央空調風系統(tǒng)的全熱回收機組，將新風和排風進行最大呈度的熱交換，由此大大降低了冷卻、加熱新風所需的能量，節(jié)能效果明顯。夏季利用冷凝熱的生活熱水供應等，都是對中央空調系統(tǒng)冷熱的回收利用，顯著提高了中央空調系統(tǒng)能源利用率。

4.結束語

總之，空調系統(tǒng)節(jié)能起著重要的作用，研究開發(fā)和運用節(jié)能技術是中央空調系統(tǒng)、建筑系統(tǒng)節(jié)能的基礎，在中央空調系統(tǒng)領域，舒適和節(jié)能成為當今建筑設計的基本課題，保護環(huán)境，利用自然能源，削減能源負荷，將成為今后建筑設計的方向。

[1]邢麗娟,楊世忠.中央空調系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].微計算機信息,2006.10S.

[2]李志森.某商住樓中央空調系統(tǒng)的節(jié)能措施[J].中原工學院學報,2002,02.