空調系統節能優化研究

陳 躍

(太原理工大學建筑設計研究院,山西 太原 030024)

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空調系統節能優化研究

陳 躍

(太原理工大學建筑設計研究院,山西 太原 030024)

分析了空調系統節能設計中存在的問題，從變水量冷水機組、循環水泵、空調全系統三方面，探討了空調系統的節能優化措施，以降低空調系統的能源消耗，實現節能、環保的目標。

空調系統，節能，冷水機組，循環水泵

0 引言

現階段，空調已經應用于我們生活與生產中的各個方面，成為了生活與生產中無法替代的物品。同時，空調的能源消耗問題也越來越受到人們的重視。空調的能耗是指在空調系統中，所有的裝置與設備在運行時消耗的能量總和，其包含有兩部分：一部分是為了抵消建筑物中熱量、濕氣等相關負荷而產生的能源消耗；另一部分是流體裝置在進行流體的輸送過程中所產生的能源消耗。而隨著能源以及資源短缺問題的凸顯，我國開始提倡資源、能源的可持續利用，構建社會與環境的和諧發展。所以，運用空調系統時，應當通過一定的措施，對空調系統的節能性進行優化處理，以實現節約能源的目標。

1 空調系統節能優化所存在的問題

在空調系統中，影響其能源消耗的因素有很多，其主要因素有空調系統的形式、周圍環境與建筑物室內的溫差、空調設備的效率、輸送流體所使用管道的長度等。

1.1 設計方面存在的問題

在進行空調系統設計時，通常會基于其工況條件下的系統工作能力而預估空調系統所需要的最大制冷量，并確定所采用制冷主機以及水泵的容量大小。進行水泵的選型設計時，其容量是依據空調系統的最大功率運轉情況下來確定的。然而，在空調系統的使用過程中，其絕大多數時間是在未達到工況負荷的條件下運行的，如此便使很多的空調水泵在工作時存在大流量、小溫差的不合理狀態，從而使水泵在工作時有較大的能量浪費。并且，水系統溫差發生改變，將導致空調制冷主機工作時的條件更加差，運行效率會明顯降低，使空調系統的能源消耗量有所增加，并會對空調主機的使用壽命帶來不利的影響。

1.2 控制方面存在的問題

在空調的主機以及一些末端設備中，設置有自動化控制部件。然而，卻未建立一個相配套集中控制系統，使空調系統的自動化控制水平有限。若是外界溫度出現一定的波動，尤其是當外界的濕度出現較大波動時，空調控制系統運行自動調控的時長偏長，造成一定的能源浪費。

1.3 系統優化中存在的問題

在較早時期，空調進行調控主要是為了達到相應的負荷要求，要是不針對空調系統進行優化調整，將會導致大量的能源消耗。

2 空調系統節能優化的措施

對于目前空調系統所承載的高能耗現象，不少的學者對空調系統的節能進行了探討與研究，得到了不同的優化節能方案。在冷、熱源空調設備的節能設計中，對冷、熱源設備作了進一步的優選和優化研究。對裝置進行優選與優化，指的是依照不同地域中的能源組成以及負荷特點等現實情況，而做出最優的機組選型以及系統配置。在進行空調裝置的選型和優化時，大多數是通過調節冷水機組以及熱泵機組所擁有的COP系數來實現的。空調系統中水系統節約能耗的優化過程中，實現能源消耗的節約主要是通過以下措施：

1)對水泵進行型號的優選，以改善水泵在空調系統中的工作效率。

2)適度增加供水以及回水溫差值。在空調系統中，不管是冷水還是熱水系統，通常供、回水溫差值均為5 ℃左右。要是想要降低水系統自身的流量，減少水系統的自身能耗量，應當逐步的增加供水、回水溫度差。現階段，水系統的供、回水溫差逐步的加大到了9 ℃左右。

3)適當的減少水泵揚程。在水系統中，水流速率不能太快，要確定相對經濟的水流速率，從而使水系統中的水流阻力得以有效控制，盡可能的減少靜壓損失。

2.1 變水量冷水機組的節能優化

空調系統中，能源消耗量最大的部分就是冷水機組，其所消耗的能源量占據整個空調系統消耗能源總量的60%左右。所以，采用一定的措施，對冷水機主進行優化調節是非常關鍵的，也是最為有效的節能方法。目前，建筑物所使用的空調系統大多是將多臺冷水機組進行并聯使用，這樣可以使空調系統的調控更加的具有靈活性，并且也可以使空調系統啟動時的能源消耗有所減少。早在20世紀80年代，美國學者J.E.Braun曾提出，采用不同的冷水機組進行并聯使用，不同的冷水機組其出水溫度值保持一致，也就是說不同的冷水機組所提供給空調系統的制冷量是一致的，此時對于能源的消耗量是最少的，即最優方案。

2.2 循環水泵的節能優化

在空調系統中，水循環所需的動力是由循環水泵所提供的，而循環水泵在空調運行時所消耗的能量是整個系統所消耗能量的近20%，并且是建筑物中能量總消耗的10%左右。因此，循環水泵消耗能量的多少，會對空調系統有著直接的影響，同時也會對建筑物的整體能耗有非常大的影響。現在大多數的循環水泵是處于工頻的狀態進行工作的，而不能依據不同負荷的改變隨時做出調整，這樣會導致較多的能源消耗。如今，隨著變頻技術快速的發展，并逐步的應用在多個領域之中，人們也開始對變流量空調的不同二次泵配備形式進行研究，其結果顯示：采用多泵并聯的方式，空調系統能源的消耗量是最小的。對于循環水泵中的變壓控制優化時，將管道的壓力差控制位置加設于最不利管道通道中，可以非常顯著的減少循環水泵運行時的能源消耗量。采用DDC網絡對循環水泵進行控制，是把有空調系統中的二次循環水泵轉換為變頻控制的一次加壓循環水泵，如此可以將一次、二次循環管道之間的旁通管道取消，同樣可以非常顯著的降低循環水泵系統所消耗的能源量。

2.3 對空調全系統的節能優化

對于空調系統的節能來說，只從空調系統中某單一的設備入手已經無法滿足預期的節能效果。這是由于不同的空調設備在進行組合完成之后，投入到空調系統的運行中，是存在一定的相互作用的。所以，應當對整個空調系統加以節能優化處理。在進行整個空調系統的節能優化過程中，應當全面的對不同空調設備所采用各自優化手段時產生的相互作用進行綜合考察，同時對整個空調系統做出科學合理的調控，這樣才可以確保空調系統擁有最佳的節能效果。在空調系統的自動控制中，采取一定的優化調節，同樣可以極大的影響到空調系統的節能效果。空調的自動化控制中，主要是對空調冷熱源、空調風量、水量、末端裝置的開關等進行調控。進行空調的智能化控制優化時，要把系統最低的能耗當成是空調系統節能評測的依據，如此才可以使空調系統實現最優的節能優化目標。在進行空調系統的智能化控制優化過程中，受到電子電力技術和智能化控制技術發展的影響，變頻器等逐步的被應用于空調系統中，通過對變頻器的使用，讓空調系統中各個類別的機組均可以實現自我調節與控制的目的。同時可以依照不同的環境條件改變，而隨時的對制冷機組工況進行調控，從而保障了整個空調系統可以一直處于最優的工作狀態，以實現節約能源的目標。

3 結語

在社會與科技快速發展的過程中，我們對于生活的需求不斷增多，并且也更加清晰的意識到對于資源以及能源保護的重要性。空調作為我們生活與生產中必備的物品，在為我們提供了舒適條件的同時，我們也應當重視其對于能源的節約。對空調系統的節能優化，應當從不同空調設備節能優化調節入手，并逐步的擴展到整個空調系統的節能優化。同時，還應當采用科學的自動化調控手段，以實現空調系統整體的最優節能目標。

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Study on energy-saving optimization of air-conditioning system

Chen Yue

(Taiyuan Technology University Building Design Academy, Taiyuan 030024, China)

The paper analyzes problems existing in air-conditioning system energy-saving design, and explores air-conditioning system energy saving and optimizing measures from three aspects of variable water volume cold water chiller, recycling water pump and air-conditioning system, with a view to reduce air-conditioning system energy consumption and to realize energy-saving and environment-protecting goals.

air-conditioning system, energy saving, cold water chiller, circulating water pump

1009-6825(2016)34-0195-02

2016-09-29

陳 躍(1984- )，男，工程碩士，工程師

TU831.3

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