淺談中央空調的節能環保新措施

王琦 范宇

【摘要】隨著空調在人們生活中的普及，空調系統的節能和環保問題也越來越被關注。要使空調系統的使用能達到一個節能環保的目標，空調系統的設計和系統運行本身都是十分重要的。本文將從中央空調系統目前存在的能耗大、制冷劑污染環境、空調室內空氣品質差等幾方面問題，來談談中央空調系統的節能環保措施。

【關鍵詞】空調系統；節能環保；中央空調；新措施

引言

中央空調因為其適用于大型建筑、隱秘性好、可進行加濕操作、采用新風系統等優點在現代建筑中被普遍應用，但中央空調系統運行耗能很大，在某些工業發達國家，供暖和空調系統的能源消耗約占國家總能源消耗的1/3。隨著我國國民經濟和人們生活水平的提高，中央空調系統的安裝和使用過程中產生的能源消耗大、制冷劑破壞大氣臭氧層、空調系統清洗不及時引起的室內空氣污染等問題越來越嚴重；同時，由于我國目前主要采用非再生能源發電，在電能的轉換過程中也對環境造成了污染，耗能越多，污染就越嚴重。在此背景下，合理解決中央空調系統的節能環保問題具有十分重要的意義。

一、變頻控制技術降低能耗

中央空調系統是在同一建筑物中以集中方式對空氣進行凈化（或純化）冷卻或加熱、加濕等處理、輸送和分配的空調系統。中央空調系統中大部分設備是風機和水泵，所以若想降低中央空調的能耗，調節好風機和水泵的流量和壓力是關鍵問題。

風機和水泵的理論壓力方程式表示為：

Hth=1/g（u2cu2-u1cu1）

對于軸流式：

Hth=1/g（cu2-cu1）（∵u1=u2=u）

式中，Hth——理論揚程，m；

cu1——葉輪進口處絕對速度的周向分量，m/s。

cu2——葉輪出口處絕對速度的周向分量，m/s。

在現場，常根據用戶需要改變風機和水泵的流量和壓力，即改變工況點位置，這種以變應變的人工干預稱為調節，因用戶需求的“變化”是絕對的、經常的，而不變化卻是相對的、暫時的，因此調節是一個至關重要的技術。

采用變頻器、PLC、數模轉換模塊、溫度模塊和溫度傳感器等組成溫差閉環自動控制就是利用了上面的原理對中央空調水循環系統節能改造的切實可行的方案。圖1給出了利用變頻控制技術對中央空調水循環系統進行的技術改造。

圖1 中央空調水循環系統變頻控制技術的使用

主機采用變頻節能控制，保持設計工況下的制冷劑運動的物理量（如溫差、壓力等）變化，節能較其它調荷方式明顯。采用變頻器控制機外水泵電機、冷卻塔電機是最簡單、最有效的節能措施，一般情況節電20%～50%，每年可節省機組及系統總運行費用的12%～20%，節能效果十分顯著。無論從環境保護角度還是用戶切身利益角度，都應將中央空調系統設計成最節能的系統。

二、采用新型環保制冷劑

眾所周知，過去常用制冷劑氟利昂對臭氧層的破壞非常嚴重。為了保護大氣臭氧層，制冷空調也對CFCs和HCFCs兩種替代工質進行了研究。目前已取得相應進展，人工合成制冷劑有HFCs，天然制冷劑有NH3，CO2，碳氫化合物等。HFCs的ODP值為0，用于制冷空調系統將不會對臭氧層造成破壞，從而達到保護生態環境、維護人類生存健康的效果。

目前氨冷媒是現階段最具實用價值的，氨雖然具有危險性，但通過良好的管理使用水或不凍液的間接冷卻氨冷媒，使氨冷媒充填量減至最低，加上周全的防災措施，氨冷媒從成本和效率上占有極大的優勢。下面以氨水吸收式系統為例，簡述氨冷媒的工作原理及特點。

氨與水具有冷媒與吸收劑的功能，這種組合稱為氨水吸收式系統。該系統包括發生器、吸收器、凝結器、蒸發器與溶液熱交換器等組件，另外再加上除水器及分析器等兩個額外組件，如圖2所示。氨水吸收式系統可以達到0℃以下的蒸發溫度，具有大氣壓力以上（正壓）的壓力操作的優點，較之LiBr/水系統具有系統簡單，操作方便，因而得到了更廣泛的工程實際應用。

圖2 氨水吸收式系統

三、完善空調系統定期保養機制

中央空調工作時，必須采用一部分室外的新鮮空氣，即新風。新風采入口和空調系統的新風管道及新風濾塵裝置構成了系統的進風部分。空調系統的新風進入空氣處理裝置，一般都要經過一次預過濾器，除去空氣中較大的灰塵顆粒。這部分空氣的凈化處理到何種程度，由中央空調系統所負擔工藝條件決定。一般的空調系統設有兩級空氣過濾器，即一級空氣預過濾器和一級中效空氣過濾器。現在全國都大部分地區PM2.5指數都很高，這種粉塵會加重空調系統過濾裝置的負荷，如果不及時對過濾裝置進行維護保養勢必影響整個空調系統的運行，從而使室內空氣質量下降，直接危害使用者的健康。

現在普通存在的問題就是不出問題不檢修、日常維護跟不上，這就是一個意識的問題。比如空調系統中的過濾裝置長期使用而不進行維護，不僅不能起到過濾空氣的作用，反而會堆積塵埃、滋生細菌。所以空調設備的維護保養必須要建立專門的制度、由專人負責，做好日常的監測，季度、年度的檢查維修。定期的維護保養不僅能保證空調系統的正常運行，而且能延長空調設備的使用壽命，是一個必須重視的空調系統的環保節能措施。另外，建議中央空調增加智能控制系統，定期提醒進行維護保養。

四、采用創新建筑結構

空調系統的節能與建筑結構、環境是分不開的，減少建筑室內熱量與外界的交換，通過合理安排建筑結構從而有效利用空調系統產生的熱量也是節能環保的一個重要手段。建筑保溫主要從建筑外圍護結構上采取措施，同時從房間朝向、單體建筑的平面和體型設計，以及建筑群的總體布置等方面加以綜合考慮。

一般增大建筑物圍護結構的費用僅為總投資的3%～6%，而節能卻可達到20%～40%。目前廣泛應用的圍護方式是運用復合墻體，就是用塊體材料或鋼筋混凝土作為承重結構，與保溫隔熱材料復合，或在框架結構中用薄壁材料加以保溫、隔熱材料作為墻體。這種復合墻體能有效減少室內與室外熱量的交換，從而起到保溫隔熱的效果，不失為一種節能環保的好辦法。

五、結束語

無論是從空調設備的運行著手還是在建筑結構上下功夫，我們看到中央空調系統已由原來的高能耗向著低碳環保轉變，國家政策和群眾的普遍關注都在引導著我們每個空調設備的生產企業、安裝施工企業和使用人員要重視空調設備的節能環保。同時隨著科技的進步，新技術的應用，空調系統不僅能為人們提供舒適健康的生活，也一定能達到生態環保的要求，這就需要我們不斷學習、不斷創新，結合不用領域的先進方法使我們的生活環境越來越美好。

參考文獻

[1] 朱勇等編著.中央空調.北京市：人民郵電出版社，2008

[2] 朱立編著：《制冷壓縮機與設備》，機械工業出版社2009.

[3] 《制冷原理（制冷呃空調設備運用與維修專業）》高等教育出版社.

[4] 趙蕾等，辦公樓類建筑空調系統運行現狀淺析.暖通空調. 北京2000，12

[5] 何青、何耀，《中央空調》冶金工業出版社，2009