某空調系統夏季室外計算溫度下能耗分析

王凱

【摘要】文章文針對典型工程，分析空調系統末端夏季室外計算溫度下的能耗組成，以此來尋求降低空調系統末端能耗的途徑，為以后類似工程、空調系統的設計開拓思維，提供借鑒。

【關鍵詞】空調系統；能耗；節能途徑

1. 引言

作為專業型公司的一名暖通從業人員，筆者經常涉及一些大型工藝性廠房的空調設計，此類廠房在設計中采用集中式全空氣定風量空調系統。經過實際運行證明，該空調系統能安全可靠的滿足工藝對室內參數的要求，同時也發現了一些問題：為滿足大型工藝廠房的溫度參數，控制溫度場波動，空調送風溫差較小，廠房的送風量很大；該類廠房一般建設為組合式廠房，功能復雜，留給暖通專業作為機房用地的面積有限，致使空調機房較集中，系統作用半徑大，能耗高。

2. 空調特點

（1）廠房的空調為工藝性空調，相對于一般工業性項目，此類廠房對干球溫度和露點有嚴格的要求，其特點是溫度低、露點低。廠房工藝設備多，布置緊湊密集、占用的建筑面積大，而且大廳不做分隔，所有的區域都有溫濕度的要求，這就形成了大廳空調系統的另一個特點：空調建筑面積大、層高高。

（2）溫度低、露點低直接影響到空調的負荷，相對于一般工藝性空調，空調系統處理的顯熱、潛熱都是很大的，空調冷卻器前后處理的溫差接近12℃，焓差接近20KJ/（Kg.干）。送風溫度與環境溫度的溫差大，對管道設備的絕熱要求高，若絕熱做的不理想，往往出現結露，一旦出現這種情況，輕則造成冷損失加大，重則影響主工藝系統的運行安全。

（3）空調建筑面積大、層高高直接影響到空調系統的送風量。為達到廠房的溫度要求，如此高大的空調建筑，首先必須滿足一定的空調換氣次數才能做到各個平面位置、各個空間高度的溫差維持在一定的范圍。

3. 系統組成

3.1廠房設計采用集中式全空氣定風量空調系統，典型空調系統流程如圖1所示，因不討論冷熱源方面的問題，故在流程圖中予以省略。本文所選典型工程空調系統送風量為328000m3/h（109.34Kg/s），新風量為60000m3/h（20Kg/s）；夏季空調室外計算干濕球溫度為32.8/26.6℃，室內設計干球露點溫度為19.0/10.0℃。

3.2空調送回風均通過設于空調機房的組合式空調機組對空氣集中處理。由于系統負擔的空調區域大，送回風管道長，管道阻力大，一般設計為雙風機系統。如圖1所示：空調機組由①新回風混和段、②初效過濾段、③中間段、④冷卻擋水段、⑤二次回風段、⑥加熱段、⑦中效過濾段、⑧送風機段以及⑨回風機段等組成。

3.3廠房的氣流組織為上送下回，送風由設在吊頂內的散流器均勻送入，回風由設于地面的回風口經地溝匯集至空調機房。

6. 節能途徑

上面分析了空調系統冷量的構成，在這些冷負荷中，無論是系統真正需要的冷量還是各處理過程系統附加產生的冷負荷，均有一定的節能途徑，具體來講，有以下幾點：

（1）選擇合適的建廠位置：室外氣象參數是空調系統計算的基礎數據，直接關系到空調系統的冷負荷——維護結構冷負荷和新風冷負荷。從節能角度出發，廠區選擇夏季涼爽的位置能大大降低空調系統的負荷。

（2）加大送風溫差：送風溫差越大，系統送風量越小，相應的處理空氣和輸送空氣所需的設備也可相應的減小；同時，送風溫差變大，而室內狀態不變，從而降低了送風溫度、相應的也就減小了系統的再熱冷負荷。但加大送風溫差時應該注意，送風溫度過低、送風量過小對工藝性空調有明顯的影響——室內溫度和濕度分布的均勻性、穩定性將會降低。故加大送風溫差的節能措施應視工藝情況而定。

（3）降低新風量：在工藝條件允許的情況下，降低新風量，能大大降低空調能耗。但新風量不能一味降低，應考慮空調廠房維持正壓所需要的最小新風量以及生產運行人員所必需的新風量。

（4）減小室內余熱：可以從兩方面著手，其一是減小圍護結構向室內的傳熱，盡量使空調廠房布置在內區，而鄰近室外的外區應加強廠房的絕熱、尤其要避免產生冷橋；其二是室內安裝的工藝設備、電氣設備、自控設備應選用節能高效型產品，降低發熱設備的發熱量。

（5）加強管道絕熱：由于風管內、外存在溫差，所以就有熱量通過風管管壁進行傳遞，從而導致風管內空氣溫度的升高。通過風管管壁傳遞熱量的多少，與風管材料、絕熱情況、風管的幾何尺寸、內外溫差、空氣流速等諸多因素有關。在一定的系統中，風管幾何尺寸、內外溫差、空氣流速均是確定的，唯有從風管材料及絕熱方面著手來降低該部分能耗。

（6）減小風機溫升：為使空調機組的漏風率降到最低，空調送回風機及其電動機一般安裝在空調機組的箱體內，這樣由風機造成的溫升就有兩類：風機運行時機械能轉變成熱能的部分以及電動機工作時電能轉變成熱能的部分。為降低風機溫升引起的能耗，主要著眼于以下三點：其一使空調風系統管路長度盡量減小，縮小系統的服務半徑以降低風機的壓頭；其二選用高效型的通風機，使風機的工作點維持在較高的效率區間以提高通風機的全壓效率；其三選用高效節能型電動機，將電能轉換成有用的機械能從而提高電動機的效率。

（7）減小漏風量：漏風主要是風管、設備內外存在壓差、在密閉不嚴的情況下，負壓段吸入室外新鮮空氣，造成新風負荷加大；正壓段排出已處理的空氣，造成冷量損失。一般空氣冷卻器前負壓段漏風對系統的影響較小，其原因主要是此冷卻器之前本來就有室外新鮮空氣混入。而空氣冷卻器后負壓段以及正壓段漏風對系統的影響就很大，負壓段漏風直接影響送風參數，造成送風參數偏高；正壓段漏風直接造成系統富裕量增大。

7. 結語

總之，優化高大廠房空調系統的設計在節能方面起著至關重要的作用：他從源頭上就控制了系統的能耗。為此在設計此類工藝性空調廠房時，應逐步分析、區分不同的過程，在滿足空調系統正常運行的前提下，充分挖掘節能潛力，力爭做到系統能耗最低、方案最合理。

參考文獻

[1]陸耀慶主編.實用供熱空調設計手冊（第二版）.北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]趙榮義等.空氣調節（第三版）.北京：中國建筑工業出版社，1994.

【摘要】文章文針對典型工程，分析空調系統末端夏季室外計算溫度下的能耗組成，以此來尋求降低空調系統末端能耗的途徑，為以后類似工程、空調系統的設計開拓思維，提供借鑒。

【關鍵詞】空調系統；能耗；節能途徑

1. 引言

作為專業型公司的一名暖通從業人員，筆者經常涉及一些大型工藝性廠房的空調設計，此類廠房在設計中采用集中式全空氣定風量空調系統。經過實際運行證明，該空調系統能安全可靠的滿足工藝對室內參數的要求，同時也發現了一些問題：為滿足大型工藝廠房的溫度參數，控制溫度場波動，空調送風溫差較小，廠房的送風量很大；該類廠房一般建設為組合式廠房，功能復雜，留給暖通專業作為機房用地的面積有限，致使空調機房較集中，系統作用半徑大，能耗高。

2. 空調特點

（1）廠房的空調為工藝性空調，相對于一般工業性項目，此類廠房對干球溫度和露點有嚴格的要求，其特點是溫度低、露點低。廠房工藝設備多，布置緊湊密集、占用的建筑面積大，而且大廳不做分隔，所有的區域都有溫濕度的要求，這就形成了大廳空調系統的另一個特點：空調建筑面積大、層高高。

（2）溫度低、露點低直接影響到空調的負荷，相對于一般工藝性空調，空調系統處理的顯熱、潛熱都是很大的，空調冷卻器前后處理的溫差接近12℃，焓差接近20KJ/（Kg.干）。送風溫度與環境溫度的溫差大，對管道設備的絕熱要求高，若絕熱做的不理想，往往出現結露，一旦出現這種情況，輕則造成冷損失加大，重則影響主工藝系統的運行安全。

（3）空調建筑面積大、層高高直接影響到空調系統的送風量。為達到廠房的溫度要求，如此高大的空調建筑，首先必須滿足一定的空調換氣次數才能做到各個平面位置、各個空間高度的溫差維持在一定的范圍。

3. 系統組成

3.1廠房設計采用集中式全空氣定風量空調系統，典型空調系統流程如圖1所示，因不討論冷熱源方面的問題，故在流程圖中予以省略。本文所選典型工程空調系統送風量為328000m3/h（109.34Kg/s），新風量為60000m3/h（20Kg/s）；夏季空調室外計算干濕球溫度為32.8/26.6℃，室內設計干球露點溫度為19.0/10.0℃。

3.2空調送回風均通過設于空調機房的組合式空調機組對空氣集中處理。由于系統負擔的空調區域大，送回風管道長，管道阻力大，一般設計為雙風機系統。如圖1所示：空調機組由①新回風混和段、②初效過濾段、③中間段、④冷卻擋水段、⑤二次回風段、⑥加熱段、⑦中效過濾段、⑧送風機段以及⑨回風機段等組成。

3.3廠房的氣流組織為上送下回，送風由設在吊頂內的散流器均勻送入，回風由設于地面的回風口經地溝匯集至空調機房。

6. 節能途徑

上面分析了空調系統冷量的構成，在這些冷負荷中，無論是系統真正需要的冷量還是各處理過程系統附加產生的冷負荷，均有一定的節能途徑，具體來講，有以下幾點：

（1）選擇合適的建廠位置：室外氣象參數是空調系統計算的基礎數據，直接關系到空調系統的冷負荷——維護結構冷負荷和新風冷負荷。從節能角度出發，廠區選擇夏季涼爽的位置能大大降低空調系統的負荷。

（2）加大送風溫差：送風溫差越大，系統送風量越小，相應的處理空氣和輸送空氣所需的設備也可相應的減小；同時，送風溫差變大，而室內狀態不變，從而降低了送風溫度、相應的也就減小了系統的再熱冷負荷。但加大送風溫差時應該注意，送風溫度過低、送風量過小對工藝性空調有明顯的影響——室內溫度和濕度分布的均勻性、穩定性將會降低。故加大送風溫差的節能措施應視工藝情況而定。

（3）降低新風量：在工藝條件允許的情況下，降低新風量，能大大降低空調能耗。但新風量不能一味降低，應考慮空調廠房維持正壓所需要的最小新風量以及生產運行人員所必需的新風量。

（4）減小室內余熱：可以從兩方面著手，其一是減小圍護結構向室內的傳熱，盡量使空調廠房布置在內區，而鄰近室外的外區應加強廠房的絕熱、尤其要避免產生冷橋；其二是室內安裝的工藝設備、電氣設備、自控設備應選用節能高效型產品，降低發熱設備的發熱量。

（5）加強管道絕熱：由于風管內、外存在溫差，所以就有熱量通過風管管壁進行傳遞，從而導致風管內空氣溫度的升高。通過風管管壁傳遞熱量的多少，與風管材料、絕熱情況、風管的幾何尺寸、內外溫差、空氣流速等諸多因素有關。在一定的系統中，風管幾何尺寸、內外溫差、空氣流速均是確定的，唯有從風管材料及絕熱方面著手來降低該部分能耗。

（6）減小風機溫升：為使空調機組的漏風率降到最低，空調送回風機及其電動機一般安裝在空調機組的箱體內，這樣由風機造成的溫升就有兩類：風機運行時機械能轉變成熱能的部分以及電動機工作時電能轉變成熱能的部分。為降低風機溫升引起的能耗，主要著眼于以下三點：其一使空調風系統管路長度盡量減小，縮小系統的服務半徑以降低風機的壓頭；其二選用高效型的通風機，使風機的工作點維持在較高的效率區間以提高通風機的全壓效率；其三選用高效節能型電動機，將電能轉換成有用的機械能從而提高電動機的效率。

（7）減小漏風量：漏風主要是風管、設備內外存在壓差、在密閉不嚴的情況下，負壓段吸入室外新鮮空氣，造成新風負荷加大；正壓段排出已處理的空氣，造成冷量損失。一般空氣冷卻器前負壓段漏風對系統的影響較小，其原因主要是此冷卻器之前本來就有室外新鮮空氣混入。而空氣冷卻器后負壓段以及正壓段漏風對系統的影響就很大，負壓段漏風直接影響送風參數，造成送風參數偏高；正壓段漏風直接造成系統富裕量增大。

7. 結語

總之，優化高大廠房空調系統的設計在節能方面起著至關重要的作用：他從源頭上就控制了系統的能耗。為此在設計此類工藝性空調廠房時，應逐步分析、區分不同的過程，在滿足空調系統正常運行的前提下，充分挖掘節能潛力，力爭做到系統能耗最低、方案最合理。

參考文獻

[1]陸耀慶主編.實用供熱空調設計手冊（第二版）.北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]趙榮義等.空氣調節（第三版）.北京：中國建筑工業出版社，1994.

【摘要】文章文針對典型工程，分析空調系統末端夏季室外計算溫度下的能耗組成，以此來尋求降低空調系統末端能耗的途徑，為以后類似工程、空調系統的設計開拓思維，提供借鑒。

【關鍵詞】空調系統；能耗；節能途徑

1. 引言

作為專業型公司的一名暖通從業人員，筆者經常涉及一些大型工藝性廠房的空調設計，此類廠房在設計中采用集中式全空氣定風量空調系統。經過實際運行證明，該空調系統能安全可靠的滿足工藝對室內參數的要求，同時也發現了一些問題：為滿足大型工藝廠房的溫度參數，控制溫度場波動，空調送風溫差較小，廠房的送風量很大；該類廠房一般建設為組合式廠房，功能復雜，留給暖通專業作為機房用地的面積有限，致使空調機房較集中，系統作用半徑大，能耗高。

2. 空調特點

（1）廠房的空調為工藝性空調，相對于一般工業性項目，此類廠房對干球溫度和露點有嚴格的要求，其特點是溫度低、露點低。廠房工藝設備多，布置緊湊密集、占用的建筑面積大，而且大廳不做分隔，所有的區域都有溫濕度的要求，這就形成了大廳空調系統的另一個特點：空調建筑面積大、層高高。

（2）溫度低、露點低直接影響到空調的負荷，相對于一般工藝性空調，空調系統處理的顯熱、潛熱都是很大的，空調冷卻器前后處理的溫差接近12℃，焓差接近20KJ/（Kg.干）。送風溫度與環境溫度的溫差大，對管道設備的絕熱要求高，若絕熱做的不理想，往往出現結露，一旦出現這種情況，輕則造成冷損失加大，重則影響主工藝系統的運行安全。

（3）空調建筑面積大、層高高直接影響到空調系統的送風量。為達到廠房的溫度要求，如此高大的空調建筑，首先必須滿足一定的空調換氣次數才能做到各個平面位置、各個空間高度的溫差維持在一定的范圍。

3. 系統組成

3.1廠房設計采用集中式全空氣定風量空調系統，典型空調系統流程如圖1所示，因不討論冷熱源方面的問題，故在流程圖中予以省略。本文所選典型工程空調系統送風量為328000m3/h（109.34Kg/s），新風量為60000m3/h（20Kg/s）；夏季空調室外計算干濕球溫度為32.8/26.6℃，室內設計干球露點溫度為19.0/10.0℃。

3.2空調送回風均通過設于空調機房的組合式空調機組對空氣集中處理。由于系統負擔的空調區域大，送回風管道長，管道阻力大，一般設計為雙風機系統。如圖1所示：空調機組由①新回風混和段、②初效過濾段、③中間段、④冷卻擋水段、⑤二次回風段、⑥加熱段、⑦中效過濾段、⑧送風機段以及⑨回風機段等組成。

3.3廠房的氣流組織為上送下回，送風由設在吊頂內的散流器均勻送入，回風由設于地面的回風口經地溝匯集至空調機房。

6. 節能途徑

上面分析了空調系統冷量的構成，在這些冷負荷中，無論是系統真正需要的冷量還是各處理過程系統附加產生的冷負荷，均有一定的節能途徑，具體來講，有以下幾點：

（1）選擇合適的建廠位置：室外氣象參數是空調系統計算的基礎數據，直接關系到空調系統的冷負荷——維護結構冷負荷和新風冷負荷。從節能角度出發，廠區選擇夏季涼爽的位置能大大降低空調系統的負荷。

（2）加大送風溫差：送風溫差越大，系統送風量越小，相應的處理空氣和輸送空氣所需的設備也可相應的減小；同時，送風溫差變大，而室內狀態不變，從而降低了送風溫度、相應的也就減小了系統的再熱冷負荷。但加大送風溫差時應該注意，送風溫度過低、送風量過小對工藝性空調有明顯的影響——室內溫度和濕度分布的均勻性、穩定性將會降低。故加大送風溫差的節能措施應視工藝情況而定。

（3）降低新風量：在工藝條件允許的情況下，降低新風量，能大大降低空調能耗。但新風量不能一味降低，應考慮空調廠房維持正壓所需要的最小新風量以及生產運行人員所必需的新風量。

（4）減小室內余熱：可以從兩方面著手，其一是減小圍護結構向室內的傳熱，盡量使空調廠房布置在內區，而鄰近室外的外區應加強廠房的絕熱、尤其要避免產生冷橋；其二是室內安裝的工藝設備、電氣設備、自控設備應選用節能高效型產品，降低發熱設備的發熱量。

（5）加強管道絕熱：由于風管內、外存在溫差，所以就有熱量通過風管管壁進行傳遞，從而導致風管內空氣溫度的升高。通過風管管壁傳遞熱量的多少，與風管材料、絕熱情況、風管的幾何尺寸、內外溫差、空氣流速等諸多因素有關。在一定的系統中，風管幾何尺寸、內外溫差、空氣流速均是確定的，唯有從風管材料及絕熱方面著手來降低該部分能耗。

（6）減小風機溫升：為使空調機組的漏風率降到最低，空調送回風機及其電動機一般安裝在空調機組的箱體內，這樣由風機造成的溫升就有兩類：風機運行時機械能轉變成熱能的部分以及電動機工作時電能轉變成熱能的部分。為降低風機溫升引起的能耗，主要著眼于以下三點：其一使空調風系統管路長度盡量減小，縮小系統的服務半徑以降低風機的壓頭；其二選用高效型的通風機，使風機的工作點維持在較高的效率區間以提高通風機的全壓效率；其三選用高效節能型電動機，將電能轉換成有用的機械能從而提高電動機的效率。

（7）減小漏風量：漏風主要是風管、設備內外存在壓差、在密閉不嚴的情況下，負壓段吸入室外新鮮空氣，造成新風負荷加大；正壓段排出已處理的空氣，造成冷量損失。一般空氣冷卻器前負壓段漏風對系統的影響較小，其原因主要是此冷卻器之前本來就有室外新鮮空氣混入。而空氣冷卻器后負壓段以及正壓段漏風對系統的影響就很大，負壓段漏風直接影響送風參數，造成送風參數偏高；正壓段漏風直接造成系統富裕量增大。

7. 結語

總之，優化高大廠房空調系統的設計在節能方面起著至關重要的作用：他從源頭上就控制了系統的能耗。為此在設計此類工藝性空調廠房時，應逐步分析、區分不同的過程，在滿足空調系統正常運行的前提下，充分挖掘節能潛力，力爭做到系統能耗最低、方案最合理。

參考文獻

[1]陸耀慶主編.實用供熱空調設計手冊（第二版）.北京：中國建筑工業出版社，2008.

[2]趙榮義等.空氣調節（第三版）.北京：中國建筑工業出版社，1994.