淺談中央空調系統的節能措施

【摘 要】本文針對中央空調的節能評價標準進行探討，并提出幾項節能措施。

【關鍵字】中央空調；能耗；節能

中央空調系統能調節室內的溫度和濕度，提高室內舒適度和環保水平，是目前國內外普遍采用的技術。由于中央空調系統的設計、施工和安裝工作在我國開展較晚，企業缺乏中央空調系統相關的理論和經驗，這導致中央空調系統在各個階段存在著許多問題，其中之一就是中央空調系統耗能過大，這不但導致用戶經濟上的損失，也對節能降耗的社會共識形成影響。為了實現中央空調系統節能的目標，應該對中央空調系統設計和運行實際工作經驗進行總結，找出中央空調系統節能調控的關鍵節點，做好中央空調系統的各項基礎工作。

一、中央空調系統的優點

首先，中央空調系統具有經濟性，可以將整個建筑物有效整合，有效降低單位能耗，節約功能成本。其次，中央空調系統的具有適應性，對于各種需求不同的客戶可以提供各種有效的服務。其三，中央空調系統具有集約性，中央空調系統可以減少建筑物內空調系統的占地空間，提高了建筑物室內的使用面積。最后，中央空調系統具有易操作性，主機和各用戶端由計算機控制，用戶只需根據需要做出調控動作即可完成操作。

二、中央空調系統的節能措施

1、空調的冷熱源

中央空調常見的冷熱源配置為：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）水冷冷水機組+鍋爐這種配置，夏季用水冷冷水機組制冷，冬季用鍋爐供熱。用水冷冷水機組制冷時消耗電能。在設計工況的能效比（制冷量／耗電量）較高。水冷冷水機組要有一個冷卻水系統，包括冷卻塔和水泵等，機組運行時有一定的耗水量，在水源比較充足的地區使用水冷冷水機組比較合適。國內外均有使用冷卻塔造成“軍團菌”感染的情況，冷卻塔不能置于新風進口和臨近窗處，以免成為“軍團菌”的感染源。冬季的供熱鍋爐有燃煤、燃油、燃氣鍋爐和電鍋爐，其中燃煤鍋爐為多。我國雖然煤的儲量較大，但燃煤鍋爐運行產生的SO2等有害氣體對環境有較為嚴重的影響，且大量排放的CO2氣體對地球會產生“溫室效應”。與燃煤相比，燃油、燃氣對環境的影響較小，但使用燃油鍋爐要考慮儲油罐安放處的安全問題。對于天然氣豐富的地區可適當使用燃氣鍋爐，根據我國目前的電力供應狀況，不應提倡使用電鍋爐。

（2）熱泵型機組的使用可以大大降低能耗，其中風冷熱泵冷熱水機組在中央空調中使用的較多。這種機組一機兩用，夏季制冷，冬季供熱。夏季制冷時采用風冷冷卻制冷系統的冷凝器，省去了水冷機組的水系統，特別適用于缺水地區。

（3）另一種冷熱源為溴化鋰吸收式機組，這類機組分為外燃式和直燃式機組，外燃式機組制冷動力為熱能，可利用廢熱或余熱。對于有廢余熱的地方，使用外燃式漠化銼機組，既利用了廢熱、余熱，又達到了制冷的目的，是非常合適的；對于缺電而無廢熱或余熱的地區可考慮使用直燃式機組。

（4）蓄冷空調系統：隨著電力供應的緊張，夏季電力供需矛盾突出，空調用電負荷呈現“爆發性”增長，供需矛盾表現為用電總量和高峰用電負荷兩個方面，特別是高峰用電的供需矛盾。蓄冷空調在電網負荷很低的夜間用電低谷期，采用電動制冷機制冷，采用水蓄冷或相變材料蓄冷，在電力負荷較高的白天，把儲存的冷量釋放出來，以滿足建筑物空調或生產工藝的需要。可見，蓄冷空調能起到“移峰填谷”平衡電網負荷的作用。同時，由于在夜間電力低谷段電價便宜，所以與常規空調白天制冷相比，蓄冷空調夜間制冷能夠節約運行費用，能夠帶來顯著的經濟效益。

2、空調水系統

水泵既包括冷凍水泵也包括冷卻水泵，其耗能較大。據統計，在某些星級賓館的空調系統中，水泵的耗電量占到了整個建筑總耗電的8％～16％，占整個空調系統耗電量的15％～30％。因此，做好泵的節能設計具有重要意義。

減少水泵能耗除了做好水管的保溫外還要從以下方面著手：

（1）盡量減少閥門、濾器的阻力

閥門是調節管路阻力特性的主要部件，由于閥門阻力會增加水泵的揚程和電耗，應盡量避免使用閥門調節阻力的方法。

（2）設定合適的水流量

水流量是與水泵電耗成一定比例的。空調系統中水流量是由空調冷熱負荷和空調供回水溫差決定的，供回水溫差越大，空調水流量越小，水泵電耗越小。

（3）提高水泵效率

水泵效率是指原動機軸功率被流體利用的程度。水泵的效率隨水泵工作狀態點的不同從0～最大效率變化。在輸出功率相同的條件下，如果水泵的效率降低，水泵的能耗也會增大。因此．空調系統設計時要選用合適的水泵，使其工作在高效率狀態點。

目前，空調水系統存在的主要問題是有些設計者不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。大流量，小溫差現象普遍存在。設計中供、回水溫差一般取5℃，為了節能我們可以采取加大供回水溫差的措施，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，這樣就對水泵的要求降低了，從而達到節能的目的。加大供回水溫差有兩種方式：（1）是低溫供水，就是說降低供水溫度。（2）是高溫回水，就是說保證供水溫度不變還是7℃， 而回水溫度適當提高可以使回水溫度達到15℃一17℃。大溫差設計由于節約了系統循環水量，相應減少了水泵揚程及耗電量，但低溫供水同時也帶來了蒸發溫度下降從而要改造或更換蒸發器等問題。而高溫回水避免了蒸發溫度下降，所以可以避免改造和更換蒸發器。

3、設備和管道的保溫

空調設備和管道的保溫，對于節省能量消耗、降低運行費用也是相當重要的。如果保溫效果不好或在維修后保溫層修復不好，不但過多消耗冷量，也會由于所供冷水溫度的過大溫升以致空調系統在對空氣的處理過程中因無法保證其機器露點而使空調房間相對濕度超標。

4、空調系統的運行節能

（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，有顯著的節能效果。

（2）合理確定開停機及新風供應時間。對于空調，應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）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。

（4）自動控制系統。自動控制系統可以對空調系統進行集中管理和最佳控制。包括冷熱源的能量控制，空調系統的焓值控制、新風來控制、設備的啟、停時間和運行方式控制、溫濕度設定控制、送風溫度控制等。可通過預測室內、室外空氣狀態參數：溫度、濕度、熱焓、CO2濃度等，以維持室內舒適環境為約束條件，把最小能耗作為評價函數，來判斷和確定所需提供的冷熱量和空調機、風機、水泵的運行臺數，和運行時間及空調系統各環節的運行方式，以達到最佳節能運行效果。

三、結束語

綜上所述，推進中央空調系統節能的設計和運行工作對我國能源供應方式轉化，改變長期依靠高消耗能源獲得發展的經濟增長方式有重要的意義。只要我們在中央空調系統的設計和運行中找到節能的關鍵要點，推進各種節能措施和科技的應用，踏實工作，就能找到實現中央空調系統節能理念的辦法，有效促進中央空調系統節能工作。

參考文獻：

[1]郭紅軍，楊杰，周杰，從設計入手搞好空調系統的節能[J].制冷與空調.2011，03．