現代大樓中央空調系統節能探討

陳東武

（廣西榮泰建筑設計有限責任公司，廣西 柳州 545007）

現代大樓中央空調系統節能探討

陳東武

（廣西榮泰建筑設計有限責任公司，廣西 柳州 545007）

中央空調系統雖然能夠為人們日常生產生活提供較為舒適的溫度保障，但是卻是以極大的能耗為代價的，特別是大型中央空調系統的水能、電能及人力成本消耗都較高，因此，相關專業人士正在積極進行中央空調系統節能的研究和改革。文章首先闡述了中央空調系統的能耗構成情況，進而有針對性的提出了相應的解決建議和節能措施。

中央空調；節能；措施

隨著社會經濟的快速發展，我國城市化進程不斷加快，作為現代化的建筑大樓中必不可少的配套設備，空調，特別是大型中央空調對于建筑內部氣溫的調節，并在為人類提供舒適的生活和工作環境方面的作用越來越突出。與此同時，中央空調運轉過程中所消耗的電能、水能等資源量也十分驚人，基本上都在建筑總耗能量的一半左右。因此，十分有必要對現代化的大樓建筑的中央空調系統節能進行研究和探討，以期能夠尋求到合理的可行性的解決途徑，促進我國建筑產業的朝著節能、低耗、綠色、環保的方向穩步發展。

1　中央空調系統的能耗構成

1.1必要能耗

不論空調的型號是哪種，也不論空調體型的大與小，或者空調工作所依賴的是哪種系統，空調在運行過程中的熱源設備、輸送設備和交換設備的工作都或多或少的消耗了電能資源，電力的消耗我們都能通過電表或其他控電設備得知，該數值往往為空調的制冷、制熱所消耗的電能總和。這些能耗也就是我們常說的顯性消耗，是空調運轉必要的能量消耗。每一個空調系統一般都會有其裝機容量的說明，而這個容量的數值計算一般需要經過一定的過程，具體來講就是先搜集歷年來的逐時氣象信息，并求出標準年的資料，然后以空調房間進行動態的負荷量的模擬，計算出逐時的負荷量，然后利用空調系統正常運轉來進行系統模擬和裝置的耗能模擬，最終計算出逐時消耗量即可。在實際能耗模擬時，一般需要負荷模型、空氣處理模型及裝置能耗模型的建立（見圖2）。

圖1　空調能耗計算模型關系圖

需要指出的是，設備能耗模擬需要對風機、水泵和冷機等設備的特性變化事先進行了解，這樣才能較為準確的得出能耗量或裝機容量。而在實際的空調系統的運轉過程中，因受到其他因素的干擾，空調還會產生一些額外的能量消耗，這些都計到顯性額外能耗之中。

1.2隱性能耗

通俗的講，隱性能耗大多是在空調系統正常運轉過程中看不見摸不著的一些能量消耗。比如有些空調系統的密封不到位，或者水機出現故障，極易造成空調水系統中水能的浪費。再如如果空調的線路出現問題，還可能浪費過多的電能，這些都會造成顯性額外能耗增加或者隱性能耗的產生。長期的隱性能耗也在一定程度上加劇了中央空調系統的能耗量，這些并不是空調系統正常運轉過程中必須的能耗，因此造成了極大的資源浪費。

2　現代大樓中央空調系統節能措施

2.1水系統節能優化措施

空調在設計和生產時為了節約水能消耗，大多也都進行了較為合理的水系統設計，以最大限度的控制其顯性水系統的能耗，因此水系統的節能優化應當以降低水系統的隱性消耗為主。中央空調的水系統大多由冷卻水和冷凍水兩大系統構成，這也是節能的主要部位?？照{水系統消耗水量較大，而且會增加水壓。

對于冷凍水系統的節能方面，冷凍水系統是通過空間載冷來調節空調系統的，水資源會通過管路保溫的冷量消耗，還可能會通過冷凍水消融而流失。這些隱性能耗主要是由旁通閥或者排污閥失靈或者不牢固造成的。在實際的空調系統檢查和調試運行時，如果發現對膨脹水箱過于頻繁的進行補水或者空調機身漏水現象的話，則應當警惕排污閥或者旁通閥是否關好，并及時排除故障，降低由于冷凍水的流失而造成的水資源浪費和設備電能的消耗。

針對冷卻水系統，其節能應當從其水能消耗的重點方面抓起。首先，對于蒸發消耗的水能，空調制冷主要通過冷卻塔中熱水蒸發達到冷卻目的，在這一過程中，一些冷卻水分就會散發到空氣中。水分蒸發所吸收的熱量除了冷卻塔內的熱水還有一部分來自空氣，如果空調風量不變，冷卻負荷降低的話，其實際干球溫度就會下降。此外，風機運行能夠大大降低冷卻塔出水口的溫度，但也因此增加了風機和水機的電能消耗，綜合來講也不能達到節能的目的。

另外，還可以通過減少冷卻廢水來減少水耗。有些空調系統可能存在循環水量過多的問題，在設備運轉時很可能造成水滴的帶出，因此，必須要對播水器的循環角度進行動態調整，及時清潔散水槽，進行適宜的風機葉片角度調節，降低廢水能耗。空調使用過程中都需要進行排污換水，但是通過提高水系統的清潔度可以有效減少操作次數，也能在一定程度上節約水耗。

2.2風系統節能優化措施

風系統的節能優化主要通過改進系統設計來進行。

首先，要對風系統進行內外分區，以減少兩個部位之間冷熱傳遞，提高能量利用率，應當根據風系統形式及分區特點，盡量使用天然冷源，或者全新風，提高冷卻效率。

其次，要通過革新風比系統來進行節能，該方式對于風系統的內外分區系統節能都有促進，內區節能效果更佳明顯。新風系統主要依靠內循環，而利用風比系統則能有效降低空調能耗。對于一些人流量較大的場所，比如大型的商超及辦公大樓，空調系統設計時可以根據室內人員變動情況通過控制檢測二氧化碳含量來及時動態調整風量，在保證環境舒適的基礎上，最大限度降低能耗，特別是在室內沒有人員活動時，盡可能的關閉所有設備，只運行換氣風扇即可。如果使用全新風，則可及時觀測外界空氣及氣溫情況，合理運行系統。

再次，要積極采用先進的變風量系統即空調的VAV系統。傳統的空調機通常會采用全年最小新風量來設計，以便于控制，并且一般只能按照冬季和夏季兩種模式進行設定，而對于過渡季節大多沒有過多的設計，這樣增加了冷水機的運行時間和能量消耗。而新型的VAV空調系統通過全新風供冷能夠有效降低冷水機運行時長， 降低了設備容量值。對于采用定風量系統的空調而言，為了滿足各個房間的不同負載需求，一般其送風量是各房間熱量或者冷量的和。相比較而言，VAV系統則可以獨立控制風量和制冷制熱量，為每一個房間設定相同的送風量，這種設計模式，大大降低了空調機組的耗能，其總的風量和制冷或者制熱量要比采用定風量系統輸送的總風量小，進而減少了整個建筑的冷風機容量，達到節能低耗的目的。最后，風系統的節能還可以通過對排風機產生的熱能進行回收來減少能耗。當室內排風需要對新風進行熱處理或者冷卻時，空調機組新風負荷就會降低，提高節能效率。

2.3綜合利用能源及設備

現代大樓的中央空調系統大多是一項較為繁雜和龐大的工程，因此，要對中央空調系統自身及附加的設備和所需的能源進行綜合且高效的利用。比如，有些空調系統在滿足夏季供冷的需求之外，還通過冷水機組的直燃吸收來為居民生活提供熱水，并且對于居民生活產生的廢熱還可以通過冷水機組進行吸收利用，雙向節能。

2.4強化自動控制系統的合理設置

隨著科技水平和工業的快速發展，設備的自動化程度越來越高。中央空調系統也逐步配備了相應的自動化控制系統來保證運行的穩定和高效。因此，應當強化空調的自動控制系統的合理設置，逐步減少手動運行控制可能帶來的高消耗。

3　結束語

隨著時代的進步，大樓中央空調的應用越來越多，人們對其依賴程度越來越烈，對其進行優化設計，提升其節能水平已經成為其系統應用的重要內容。相關人員要積極探索相應的節能措施，讓中央空調的應用與社會的生態發展建設相互協調。

［1］吳俊峰，張秀平，等.中央空調系統節能改造方案的節能量測量及驗證方法初探［J］.制冷與空調，2013，（9）：78-83.

［2］程立權，吳俊峰，孔曉鳴，蔡松素，等.某展廳中央空調系統改造及節能效果分析［J］. 制冷與空調，2015，（1）：65-69.

［3］張圓明，楊茹，何軍飛，等.中央空調系統節能潛力及途徑分析［J］.應用能源技術，2015，（11）：30-34.

S210.4

A

1671-3818（2016）09-0113-02

陳東武（1987-），男，本科，廣西柳州人，助理工程師，主要從事建筑暖通空調設計的工作。