關(guān)于中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計方面的研究

趙 慧 玲

(山西財貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006)

0 引言

隨著社會的發(fā)展與人民生活水平的提高，許多住宅建筑、商業(yè)建筑及大型公共建筑都安裝了中央空調(diào)。根據(jù)大量調(diào)查結(jié)果顯示，中央空調(diào)的能耗占到其所在建筑所有能耗的約50%，當下日益緊縮的能源問題及日漸嚴重的環(huán)境問題，不得不讓我們對節(jié)能減排進行深度的研究，并提出一系列的設(shè)計策略。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)中的技術(shù)設(shè)計

技術(shù)設(shè)計在降低中央空調(diào)能耗消耗方面起著基礎(chǔ)性的作用，如何能提高中央空調(diào)在節(jié)能方面的技術(shù)，是我們當下重點研究的內(nèi)容。

1.1 變頻技術(shù)在中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1.1電機轉(zhuǎn)速的控制

電機轉(zhuǎn)速的控制為中央空調(diào)變頻技術(shù)的核心。在過去的中央空調(diào)制冷過程中，之所以能耗大，最主要的是由于定頻控制。主要表現(xiàn)在實際運行的水溫差遠小于設(shè)計值，在高負荷低能效的狀態(tài)下運行在所難免。如果采用變頻技術(shù)，將對于中央空調(diào)系統(tǒng)中的熱負荷情況進行實時監(jiān)測，從而改變電機的供電頻率，采用最合理的電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)溫度的控制。

1.1.2制冷壓縮機的應(yīng)用

制冷壓縮作為中央空調(diào)制冷系統(tǒng)中的重要構(gòu)件，其所消耗的電量約占整個空調(diào)耗電量的45%。因此壓縮機的使用功效必須根據(jù)空調(diào)的實際運行情況而進行相應(yīng)的調(diào)整，以保障其始終處于一種高效運行的狀態(tài)，提高壓縮機的運行效率，進而對提升中央空調(diào)整體效能上將有很大的幫助。而中央空調(diào)在實際使用過程中應(yīng)根據(jù)實際情況，可以通過采用螺旋式、離心式或活塞式等不同類型，以適應(yīng)環(huán)境要求來確保壓縮機結(jié)構(gòu)設(shè)計起到積極作用。

1.1.3冷凍水與冷卻水系統(tǒng)的控制與調(diào)節(jié)冷卻水與冷凍水循環(huán)系統(tǒng)在整個中央空調(diào)系統(tǒng)中有著不可替代的作用，同時其在運行過程中所消耗的能量也是不容忽視的。一些使用定頻技術(shù)的中央空調(diào)無法對水泵進行有效控制，會使水泵在一些情況下處于低效率的工作狀態(tài)，這樣便會導(dǎo)致空調(diào)的整體能耗增加。例如，當中央空調(diào)在熱負荷較低時，冷卻水與冷凍水系統(tǒng)的水泵還如往常一樣運行，便會帶來不必要的能量消耗。若此時采用變頻技術(shù)，根據(jù)實際熱負荷的需求來調(diào)整冷卻水與冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的運行狀態(tài)，將會使中央空調(diào)整體節(jié)能減排起到積極作用。

1.2 PLC在中央空調(diào)節(jié)能改造中的應(yīng)用

PLC也稱可編程序控制器，一些繼電器控制的中央空調(diào)的實際制冷效果并不好，同時耗能很大，是因為其冷卻泵與冷凍泵在運行過程中沒有得到有效控制，因此對一些傳統(tǒng)中央空調(diào)進行PLC改造，具有一定的實際意義。

1.2.1PLC控制器的原理

PLC控制器通過變頻控制實時監(jiān)測溫度變化，而調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，進一步來調(diào)節(jié)水流量，根據(jù)冷凍水與冷卻水的進水與回水溫差來調(diào)節(jié)水泵運行頻率。

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1.2.2冷凍泵與冷卻泵的變頻改造

冷卻水在整個中央空調(diào)系統(tǒng)的制冷環(huán)節(jié)所起到的作用，主要是用來冷卻制冷機在制冷過程中所釋放的熱量，通過冷卻塔將其迅速降溫，并通過不斷循環(huán)來維持中央空調(diào)的制冷。冷卻水泵與冷凍水泵的變頻原理大體一致，首先通過安裝在空氣調(diào)節(jié)箱內(nèi)的溫度傳感器，并經(jīng)過計算得出溫差值，再由這個溫差值來控制變頻器的運行頻率，進而調(diào)節(jié)冷凍水泵與冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，控制熱交換速度。例如當溫度差較大時，則說明制冷機組負荷量大，需要加大冷卻水泵及冷凍水泵變頻器頻率，加快其循環(huán)量，帶走制冷機組更多熱量；當溫差較小時，則可降低頻率，冷卻水泵與冷凍水泵低速運行，達到變頻節(jié)能的目的。

PLC控制器、切換器及變頻調(diào)速器的原理大體一致，都可以實現(xiàn)對中央空調(diào)冷凍水和冷卻水系統(tǒng)的控制，進而提高機組的使用效率，降低能量消耗。

1.3 中央空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能措施分析

循環(huán)水系統(tǒng)是中央空調(diào)的重要組成部分，據(jù)研究表明其能耗值約占到整個空調(diào)系統(tǒng)能耗總值的18%，因此進一步控制及優(yōu)化整個循環(huán)水系統(tǒng)對于整體降低中央空調(diào)能耗具有積極意義。

1)合理選擇循環(huán)水泵。

合理的配置水泵對于中央空調(diào)系統(tǒng)的高效運行同樣十分重要。科學(xué)合理的循環(huán)水泵配置可以實現(xiàn)，當中央空調(diào)的負荷量隨其運行時段、室外氣候等條件變化出現(xiàn)波動時，循環(huán)水量也可以隨之而變。

2)水系統(tǒng)管路阻力損失控制。

通常可以從局部阻力與沿程阻力兩個方面采取有效措施，減少其阻力損失，進而減少水系統(tǒng)管路的阻力損失，提高系統(tǒng)的運行效率。

減少局部阻力的措施，通常可以通過在設(shè)計之初減少彎頭、三通等關(guān)鍵部件的應(yīng)用，在水泵運行中，盡量使閥門全開，最大限度減少節(jié)流阻力損失。減少沿程阻力損失的方法，應(yīng)當考慮在水泵管路設(shè)計安裝之初，在滿足生產(chǎn)工藝的前提下，最大限度的縮短管路長度，并且也應(yīng)當通過經(jīng)濟性分析采用相對合理的管徑，以減少沿程阻力損失。

3)改善循環(huán)水的水質(zhì)。

循環(huán)水應(yīng)當在操作過程中加強水質(zhì)處理并進行定期換水，否則塔池的長期使用通常會產(chǎn)生微生物與污垢，造成結(jié)垢與被腐蝕的情況。此外還會使得系統(tǒng)換熱器水側(cè)污垢熱阻值的增加，嚴重影響傳熱能力，使得空調(diào)系統(tǒng)效能下降。

總之，水系統(tǒng)在中央空調(diào)制冷時起到?jīng)Q定性的作用，同時一些未經(jīng)優(yōu)化的環(huán)節(jié)必將帶來由于設(shè)計不合理而造成的能源浪費，通過科學(xué)的設(shè)計以及日后合理的維護使用，對于其整體的節(jié)能減排將起到重要作用。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)中的建筑設(shè)計

除了中央空調(diào)系統(tǒng)自身節(jié)能技術(shù)之外，中央空調(diào)在選擇時應(yīng)當盡可能考慮到建筑的功能面積及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，主機的安裝位置應(yīng)當在安裝之前根據(jù)實際情況進行合理放置，出風(fēng)口的排風(fēng)量也應(yīng)當為了最大限度降低能耗而得到合理設(shè)定。在使用過程當中，中央空調(diào)的溫度設(shè)定只要能滿足實際需求即可，以免造成不必要的能源浪費。此外，為了進一步降低風(fēng)機能耗，應(yīng)當考慮減少送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量。與此同時，還應(yīng)當對送風(fēng)系統(tǒng)進行合理優(yōu)化，在安裝時對管路和風(fēng)管尺寸進行合理設(shè)計，來實現(xiàn)對能源的利用率。設(shè)計的不合理通常會造成風(fēng)壓的增大，或局部阻力的損失，進而增大能耗。

3 國家與企業(yè)對于中央空調(diào)節(jié)能方面的積極引導(dǎo)作用

對國家而言，應(yīng)當明確中央空調(diào)節(jié)能技術(shù)的節(jié)能標準，完善中央空調(diào)在節(jié)能標準上的相關(guān)法律法規(guī)，對中央空調(diào)的行業(yè)市場進行規(guī)范。對于未能實現(xiàn)技能效果的中央空調(diào)企業(yè)應(yīng)進行相應(yīng)處罰，同時對于積極提升自身節(jié)能技術(shù)、積極提倡節(jié)能理念的企業(yè)應(yīng)當進行鼓勵和表彰。對企業(yè)而言，應(yīng)當積極響應(yīng)國家的節(jié)能降耗政策，積極提升自身節(jié)能技術(shù)，將節(jié)能理念融入到中央空調(diào)的研發(fā)、制造過程當中，加快相關(guān)技術(shù)人才的培養(yǎng)及相關(guān)制度的完善。通過國家和企業(yè)的合力共為，會在中央空調(diào)行業(yè)的發(fā)展之路上，創(chuàng)造出一條健康的導(dǎo)向之路。

4 結(jié)語

中央空調(diào)的使用目前已經(jīng)十分廣泛，在當前資源匱乏的現(xiàn)狀下，其節(jié)能方案與措施的合理性至關(guān)重要。要在最大限度上實現(xiàn)中央空調(diào)的節(jié)能降耗應(yīng)從技術(shù)層面，建筑層面及國家與企業(yè)的積極引導(dǎo)三個層次上綜合來實現(xiàn)中央空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計。