淺析中央空調的系統節能方法

【摘要】中央空調能耗在整個建筑能耗中占有很大的比重，探討中央空調的系統節能方法對節能降耗有著重要的作用，本文主要對中央空調系統的選擇進行了探討，并對使用和技術上的節能方法進行了介紹。

【關鍵詞】中央空調 節能措施

1.引言

中央空調是現代建筑中不可或缺的部分，中央空調能耗大主要是技術水平較低和人們的節能意識不強造成的。空調系統效率低下，是造成電能浪費的主要原因之一。由于技術原因是空調耗能嚴重，而人們節能意識的淡薄加重了能源的浪費。中央空調的系統的選擇十分重要，要根據不同的需求選擇不同的系統，下面將就中央空調系統的選擇以及在使用及技術上的節能方法進行探討。

2.中央空調系統的選擇

2.1冷熱負荷設計控制

在中央空調系統施工圖設計階段，必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。負荷計算應采用動態的計算方法，依據實際負荷情況選擇合適的冷熱源。由于系統冷熱源及設備在部分負荷下的性能對系統節能有重要影響，因此，在設備選型時，一方面要考慮到特定的設計工況，同時還應該強調系統運行工況和部分負荷的系統性能的影響?？照{系統的冷熱負荷設計過大，設備選型沒有充分考慮空調系統的負荷特點和設備性能，空調機組容量、管道直徑、水泵配置、末端設備設計偏大，導致投資、運行費用增大。而很多建筑的空調系統都達不到滿負荷運行，即使在最熱月仍有閑置的空調機組。水泵選型過大或水泵選配電機功率過大，低效率運行，浪費能源。

2.2 采用變風量系統

以減少空氣輸送系統的能耗全空氣空調系統設計的基本要求，是要確定向空調房間輸送經過一定處理的空氣數量，用以吸收室內的余熱和余濕，從而維持室內所需要的溫、濕度。當室內余熱值發生變化而又需要使室內溫度保持不變時，可采用兩種方法：

（1）定風量：將送風量固定，而改變送風溫度；

（2）變風量：將送風溫度值固定，而改變進風量。

考慮到現代化樓宇的空調要求，正從集中式控制向各個房間進行獨立、個別控制的方面發展。變風量空調（VAV）控制系統可以克服定風量系統的諸多缺點，它可以根據各個房間溫度要求的不同進行獨立溫度控制，通過改變送風量的辦法，來滿足不同房間（或區域）對負荷變化的需要。同時，采用變風量系統可以使空調系統輸送的風量在建筑物中各個朝向的房間之間進行轉移，解決一天中同一時間各朝向房間的負荷并不都處于最大值的問題，從而減少系統的總設計風量，這樣，空調設備的容量也可以減小，既可節省設備費的投資，也進一步降低了系統的運行能耗。資料顯示，采用變風量系統可節省能源達到30%，并可同時提高環境的舒適性。該系統最適合應用干樓層空間大而且房間多的建筑。

2.3 利用能量回收系統

壓縮機工作過程中會排放大量的廢熱，熱量等于空調系統從空間吸收的總熱量加壓縮機電機的發熱量。水冷機組通過冷卻水塔，風冷機組通過冷凝器風扇將這部分熱量排放到大氣環境中去。熱回收技術利用這部分熱量來獲取熱水，實現廢熱利用的目的。熱回收技術應用于水冷機組，減少原冷凝器的熱負荷，使其熱交換效率更高；應用風冷機組，使其部分實現水冷化，使其兼具有水冷機組高效率的特性；所以無論是水冷、風冷機組，經過熱回收改造后，其工作效率都會顯著提高。根據實際檢測，進行熱回收改造后機組效率一般都是提高5%-15%。由于技術改造后負載減少，機組故障減少，壽命延長。目前該項技術廣泛應用于活塞式、螺桿式冷水機組。

2.4 合理選擇冷熱源

在制冷機組的選用中，根據“提高電力在終端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重，有效利用石油和天然氣資源”的國家能源政策，鼓勵采用電制冷機組，限制采用燃煤鍋爐的產品。同時，可積極發展太陽能空調與燃氣空調，合理利用其他熱源。

（1）太陽能空調：建立在太陽能熱水器應用的基礎L的太陽能空調，可充分利用夏天的太陽能，具有很好的經濟性。利用太陽能供冷與供熱，不僅可以節省電力和常規能源，對環境保護尤其有重要意義。

（2）燃氣空調：燃氣空調具有削減夏季電力高峰、填補夏季燃氣低谷的益處。

（3）土壤熱源的有效利用：目前我國南方地區空調系統主要用空氣源熱泵作為冷熱源，由于其“室外機”受環境空氣季節性溫度變化規律的制約，夏季供冷負荷越大時對應的冷凝溫度越高，眾所周知，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，進水溫度提高l℃ ，壓縮機主機電耗約增加為2%，溴化鋰主機能耗提高約6%。為此若能尋找到更理想的新熱源形式取代或部分取代目前多采用的空氣熱源，無疑將有廣泛的應用前景和明顯的節能效果。與地面上環境空氣相比，地下5米以下全年土壤溫度穩定且約等于年平均溫度，可以分別在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度。所以從原理上講，土壤是一種比環境空氣更好的熱泵系統的冷熱源。

土壤熱源熱泵的主要優點有：節能效果明顯，可比空氣源熱泵系統節能約20%；埋地換熱器不需要除霜，減少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有較好的蓄熱性能，可與太陽能聯用改善冬季運行條件；埋地換熱器在地下靜態的吸放熱，可減小空調系統對地面空氣的熱污染及噪音污染。

3.中央空調的技術節能措施

3.1合理設計圍護結構的構造。建筑物圍護結構保溫性能在節能方面起著重要的作用，因為建筑物內的冷熱量可以通過房間的墻壁、門窗等傳遞出去，進而增加或減少空調的能耗。所以在窗的構造上，要能控制日光的照射作用，窗戶墻體的面積也不應太大。如果窗戶面積比較大，則應考慮采用熱反射玻璃、吸熱玻璃或其他遮陽措施，如屋檐、挑檐、遮陽板、窗簾等來阻止熱量的吸收。 3.2提高門窗氣密性，減少房間換氣次數。比如，采用密閉性良好的門窗，或在門窗上加設密閉條，都可以提高門窗氣密性。 3.3采用自動控制系統。自動控制系統包括冷熱源的能量控制、新風量控制、空調系統的量值控制、設備的啟停時間和運行方式控制、送風溫度控制、溫濕度設定控制等。自動控制系統可實現對空調系統進行集中管理和最佳控制，通過預測室內外空氣狀態參數（溫度、濕度、熱焓、濃度等），以維持室內環境的舒適。

4.空調使用過程的節能措施

4.1選擇合理的室內空氣參數。若空調室外計算參數為定值時，夏季空調室內空氣計算溫度和濕度越低，房間的計算冷負荷就越大，系統耗能也越大。因此，從節能的角度出發，在滿足舒適前提的下，要盡量提高夏季的室內設計溫度和相對濕度；在冬季，要盡量降低室內設計溫度和相對濕度。 4.2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。所以把新風量調節在適合的范圍內，可以起到節能的效果。 4.3合理確定開停機時間。確定最適合的啟動和停機時間，不僅可以保證室內環境的舒適，而且還可以節約空調能耗。啟動和停機時間應根據圍護結構熱工性能、氣候變化、房間使用功能等因素來進行預測控制。如果設備容量已經確定，則應按其額定功率考慮預冷或預熱時間，既可以提高冷、熱源的運行效率，又可以縮短預冷或預熱的時間。 4.4過渡季節用室外空氣作為自然冷源。在夏季室外空氣熱量大于室內空氣熱量和冬季室外空氣熱量小于室內空氣熱量的情況下，適當減少新風量可以起到節能的作用。當然，這要在空調運行時保證衛生條件的前提上進行操作。當供冷期間出現室外熱量小于室內空氣熱量時（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.總結

中央空調是建筑中能耗較大的部分，不僅僅要在中央空調的系統選擇上，而且要在維護結構上做節能處理。當然在具體工程中，要結合工程的特點，制定不同的節能設計方案。