淺談中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設計

蔡少銘

摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，中央空調(diào)得到廣泛的應用，其已成為當前建筑中非常重要的運行系統(tǒng)之一。中央空調(diào)在確保人們生活和工作環(huán)境舒適的同時，也需要大量的能源消耗，而且隨著建筑規(guī)模的不斷擴大，中央空調(diào)系統(tǒng)的功率和數(shù)量的增加，導致其對能源的消耗量也呈不斷上升趨勢。特別是在當前建筑能源中，中央空調(diào)的能耗所占比例較大，而且呈現(xiàn)不斷增長的勢頭，所以加強中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設計具有極其重要的意義。文章從中央空調(diào)系統(tǒng)的構成入手，對中央空調(diào)設計中的關鍵環(huán)節(jié)進行了分析，并進一步對中央空調(diào)的節(jié)能設計進行了具體的闡述。

關鍵詞：中央空調(diào)；系統(tǒng)；節(jié)能設計

前言

中央空調(diào)是目前民用建筑和商業(yè)建筑中普遍應用的運行系統(tǒng)，其具有經(jīng)濟性、適應性、集約性及易操作性的特點。其通過計算機來對主機和各用戶端進行控制，在使用過程中用戶只需根據(jù)自己的需求做出調(diào)控動作即可，可以滿足不同的客戶的不同需求，可以實現(xiàn)對整個建筑物的有效整合作用，降低單位能耗，節(jié)約成本，而且利用中央空調(diào)可以有效的節(jié)省空調(diào)系統(tǒng)所占空間面積，提高建筑物室內(nèi)的使用面積。但由于其在運行過程中能耗較高，所以還需要加強對其進行節(jié)能設計，從而使其符合當前節(jié)能的需要。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)的構成

1.1 冷凍機組在中央空調(diào)系統(tǒng)中發(fā)揮著制冷的作用，其利用內(nèi)部熱交換將通往各房間內(nèi)的循環(huán)水進行降溫，使其轉(zhuǎn)換為冷凍水的形式，充分發(fā)揮其制冷的特性。

1.2 冷凍泵和冷凍水管共同組成冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，其工作原理是利用冷凍泵對冷凍機組內(nèi)流出來的冷凍水進行加壓，將其送入到冷凍水管道內(nèi)進行循環(huán)，從而將房間內(nèi)的熱量帶走，達到對房間刻意進行降溫的效能。其有出水和回水之分，即從冷凍機組流出的水稱為出水，而從各房間循環(huán)回冷凍機組的冷凍水稱為回水。

1.3 冷卻塔也是冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的重要部分，由于冷凍機組在熱交換過程中會帶回大量的熱，這些熱量被冷卻水吸收后導致其溫度上升，這時則需要有效的發(fā)揮冷卻塔的功能，這些溫了的冷卻水在冷凍泵的作用下進入到冷卻塔內(nèi)，其通過冷卻塔實現(xiàn)與大氣的熱交換，交換完成的冷卻水再送回到冷卻機組內(nèi)，如此不斷的循環(huán)，使帶回的熱量進行釋放，從而達到冷卻的目的。

1.4 冷卻風機

由于冷卻機組回水會帶回大量的熱量，所以利用冷卻塔風機將升溫的冷卻水進行降溫，同時將冷卻水所帶回來的熱量釋放到大氣中去，完成對冷卻水降溫的目的。

由中央空調(diào)系統(tǒng)各部分的運行不難看出，其整體運行過程可以看作是一個熱交換的能量轉(zhuǎn)換過程。其中冷卻水和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)作為能量的主要傳遞者，冷凍機組的使用壽命很大程度上受冷卻水溫度的影響，一旦冷卻水溫度過低，則會使機組的潤滑受到影響，而溫度過高，則會使制冷劑的性能受到影響，所以冷卻水溫度過高或是過低都不利于冷卻循環(huán)系統(tǒng)性能的正常發(fā)揮。所以需要加強對冷卻風機的控制，利用變頻控制系統(tǒng)有效的控制冷卻風機的轉(zhuǎn)速，有效的控制好冷卻水的出水溫度，不僅有效的提高冷卻機組的使用壽命，同時也要實現(xiàn)節(jié)能的目標。

2 中央空調(diào)設計中的關鍵環(huán)節(jié)

2.1 冷熱負荷設計控制

在中央空調(diào)系統(tǒng)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(tài)的計算方法，依據(jù)實際負荷情況選擇合適的冷熱源。由于系統(tǒng)冷熱源及設備在部分負荷下的性能對系統(tǒng)節(jié)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(diào)系統(tǒng)運行工況和部分負荷的系統(tǒng)性能的影響。

設計的空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負荷設計過大，設備選型沒有充分考慮空調(diào)系統(tǒng)的負荷特點和設備性能，空調(diào)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(diào)系統(tǒng)都達不到滿負荷運行，即使在最熱月仍有閑置的空調(diào)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。多臺冷凍水泵并聯(lián)運行時，沒有根據(jù)供冷負荷的變化調(diào)整開啟臺數(shù)，而是無論冷負荷大小，都是按最大冷負荷開動冷凍水泵，白白浪費了電能。

2.2 空調(diào)水系統(tǒng)的設計控制

水系統(tǒng)大多是定流量，設計水流量按最大冷負荷和5℃的供回水溫差確定。而實際普遍存在大流量小溫差現(xiàn)象，最大負荷出現(xiàn)的時間很少，絕大部分時間在部分負荷下運行，實際溫差小于設計溫差，實際流量比設計流量大1.5倍以上，大大超過設計流量，水泵電耗大大增加。

設計人員應重視水系統(tǒng)設計，對每個水環(huán)路進行水力平衡計算，對壓差相差懸殊的回路要采取有效措施，保證各環(huán)路水力平衡，避免水力、熱力失調(diào)現(xiàn)象，認真校對和計算空調(diào)水系統(tǒng)相關參數(shù)，切實落實節(jié)能設計標準的要求值，利用電動二通閥對經(jīng)過空調(diào)末端的水流進行控制，使流量隨負荷變化而變化，積極推廣變頻調(diào)速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節(jié)能措施。近年來的研究結果表明，加大供回水溫差使輸送系統(tǒng)減少的能耗大于由此導致的設備傳熱效率下降所增加的能耗，因此對整個空調(diào)系統(tǒng)而言具有一定的節(jié)能效益，不僅要杜絕大流量、小溫差現(xiàn)象，還要逐步引入小流量、大溫差的設計方法。由于加大供回水溫差，設備的運行參數(shù)發(fā)生變化，設計方案要經(jīng)過技術經(jīng)濟比較后確定。同時還應該關注冷卻水溫度對空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響。

3 中央空調(diào)的節(jié)能設計

3.1 新風系統(tǒng)的節(jié)能設計

新風系統(tǒng)的合理使用，也可以有效地控制能耗使用量。在滿足衛(wèi)生條件的情況下，減少新風量或根據(jù)實際需要采用變風量系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)。有排風系統(tǒng)的，利用室內(nèi)能量對新風進行預熱與預冷處理（即熱回收技術）等都能夠有效減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗。

3.2 系統(tǒng)運行過程中的節(jié)能

3.2.1 加強中央空調(diào)的運行管理，采用一定的計量方法

中央空調(diào)在運行過程中，其能耗的高低與管理水平具有直接的關系，所以需要加強日常對操作人員的培訓工作，提升其技術素質(zhì)，使其在操作過程中能夠嚴格按照各種規(guī)章制度來進行，同時還在確保各項調(diào)節(jié)和節(jié)能措施的貫徹落實。另外利用統(tǒng)一的熱量計量收費也能有效的實現(xiàn)建筑的節(jié)能，在這方面我國與發(fā)達國家還存在著一定的差距，但通過近幾年的不斷努力，在計量方面也取得了較好的成效。

3.2.2 通過控制設備進行調(diào)節(jié)控制

目前為了更好的將計量收費體制改革能夠得到更深入的進行，則需要在每一個空調(diào)系統(tǒng)都要安裝調(diào)節(jié)控制設備，使其實現(xiàn)節(jié)能的目的。在進行調(diào)節(jié)設備配置時沒有統(tǒng)一的模式，需要根據(jù)建筑物的具體功能、氣候條件及使用狀況進行靈活的處理，如需要對過渡季節(jié)的運行、日常室內(nèi)外溫度變化的節(jié)能運行、建筑預冷預熱時間的合理選擇等進行充分的考慮，特別是對于蓄熱量較大的建筑物，更需要在保證其正常使用功能的同時，做到節(jié)能的實現(xiàn)，隨著用能計量收費所以需要對預冷和預熱時間進行合理的選擇，這樣還可以實現(xiàn)投資的節(jié)約。

4 結束語

中央空調(diào)系統(tǒng)由于其運行較為復雜，對能量消耗較大，所以要想對其進行節(jié)能控制則具有較大的難度。因此在進行設計時需要找到其節(jié)能的關鍵點，并在運行過程中采取各種有效的節(jié)能措施，從而使中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能理念能夠得到有效的貫徹，實現(xiàn)節(jié)能的目標。

參考文獻

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