淺談空調裝置的節能問題

摘 要：據有關資料介紹，賓館、辦公室和商場建筑中空調裝置的用電占各自全部用電的35-40%；高層住宅或客房甚至可達50-65%；工廠空調裝置用電量占全廠用電量的相對比例不是很大，但絕對用量不小。因此空調裝置節能意義很大。本文介紹了空調裝置節能的具體方法和節能的有關計算。

關鍵詞：空調；負載；節能；溫度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.010

1 空調裝置的節能計算

空調裝置的選擇應避免容量過大或過小，只有選擇合適，才能達到節能的目的。

1.1 空調通風機容量的選擇計算

Q=qrs/0.29（t1-t2）

式中：Q—供冷時房間所需的風量（m3/h）；qrs——室內顯熱負載（Kcal/h）；t1——室內設計溫度（℃）；t2——排出室外的空氣溫度（℃）。

1.2 熱源裝置與附屬泵容量的計算

A.冷卻盤管的負載： qc=1.2Q（i2-i2）

式中：qc冷卻盤管的負載（Kcal/h），i2冷卻盤管入口處空氣的焓（Kcal/kg干空氣），i2冷卻盤管出口處空氣的焓（Kcal/kg干空氣）。

B.供暖時的加熱負載： qh=1.2Q（i3-i3）

式中：qh供暖時的加熱負載（Kcal/h），i3加熱盤管入口處空氣的焓（Kcal/kg干空氣），i3加熱盤管出口處的空氣的焓（Kcal/kg干空氣）。

C.加濕負載： qw=1.2Q（i4-i4）

式中：qw加濕負載（Kcal/h），i4加濕器入口處空氣的焓（Kcal/kg干空氣），i4加濕器出口處空氣的焓（Kcal/kg干空氣）。

D.制冷機容量： R=1.04∑QC

式中：R制冷機應取得容量（Kcal/h），∑QC制冷過程總容量（Kcal/h）。

E.冷卻塔容量： T=R+860Mr

式中：T冷卻塔容量（Kcal/h），Mr制冷機軸功率（kW）。

F.冷卻泵的流量： Wr=T/60（tw1-tw2）

式中：Wr冷卻泵的流量（L/min），tw1制冷機入口處的冷水溫度（℃）。tw2制冷機出口處的冷水溫度（℃）。

G.冷卻水泵的流量： Wt=T/60（tw1，-tw2，）

式中：Wt冷卻水泵的流量（L/min）， tw1，冷水塔入口處冷卻水的溫度（℃），tw2，冷水塔入口處冷卻水的溫度（℃）。

H.鍋爐的額定容量： B=1.5∑（qh+qw）

式中：B鍋爐的額定容量（Kcal/h）。

2 制冷機的具體節能措施

2.1 制冷機型式的選擇

根據不同用途，結合往復式、透平式和吸收式空調制冷機各自的特點進行選擇。

2.2 同一制冷機的差別選擇

對同一制冷能力的制冷機，應選擇制冷系數高的，因為此類制冷機電動機的功率可以選小。一般情況下，壓縮式制冷機的使用系數為0.4左右，吸收式制冷機為0.6左右。如果有條件相近時，選后者，不選前者。

2.3 控制及部分輔助設施的差別選擇

大多數情況下，我國建筑物供冷設備的使用是在6-10月份間，且負載變化較大，制冷機部分負載運行時間較長，因此需要選擇控制能力特性較好的裝置。對于大中規模的建筑，需要數臺制冷機配合使用，同時將冷卻塔和冷水泵分開，或局部地和單元型空調機組配合使用。

2.4 制冷機的控制

制冷機的控制是指制冷機冷水、冷卻水溫度的變化和制冷能力的控制。如果冷凝溫度恒定，若降低蒸發溫度，則冷水溫度也降低，使用系數也降低了。因此在過度季節負載較低時，可以通過提高冷水溫度來節能。這在使用蓄熱箱的場合是很重要的。由往復式制冷機的樣本數據可以算出，在冷凝溫度為40℃時，如果將蒸發溫度由0℃提高到5℃，所需動力僅增加2%，而制冷能力提高23%。其次，在蒸發溫度恒定時，如果提高冷凝溫度，則降低了制冷能力，使用系數也下降了。因此在使用冷卻塔時，為了使進風口和排風口的空氣再循環，必須檢查封口安裝位置的情況。另外，如果使用井水，與使用冷水塔的情況相比，雖然設備相同，但制冷能力卻加大，同時可以減少動力。

3 空調裝置和輸熱設備節能問題

我們知道，在夏季，空調器將在室內的回風與抽進的新風混合和過濾后，再經過降溫和減少濕度送入室內，送入的空氣獲得室內的顯熱后，達到室內的設計溫度。同時，送入的空氣獲得室內的潛熱（水蒸氣）后達到室內設計濕度。在冬季，用空調器加熱和加濕。在這種情況下，理想的空調用通風設備是由通風機、回風機和排風機組成的。然而由于建筑費用的原因，大多數場合只安裝了通風機，在這種場合下不能進行室外空氣供冷。在空調設備中，例如單元式空調機組，有的備有制冷機及通風機。為了減少室內的冷負載，降低顯熱負載，以便保持室內設計溫度。在進行空調時，采用通風（定風量方式）和使通風的空氣溫度保持恒定而改變通風量的方式（變風量的方式）。因此，空調設備的節能措施需要全面考慮到通風機、風道、冷（熱）水泵及自動控制裝置。

3.1 減少通風機風量的方法

采用定風量方式時減少通風量。為此應該減少室內冷負載的顯熱負載；降低排出室外空氣溫度或者提高室內的預定溫度。

采用變風量方式降低通風量。對于室內人員變動較大的建筑物，當人員減少時，可通過減少通風量而降低通風機的風量，在這時應注意以下幾點：（1）在減少通風量時，如果關小風道中的風門，在某中程度上將會減小電動機的功率，這樣會減小通風機的效率，因此如果電動機具有變速裝置，就能夠高效地大幅度地減少功率。（2）如果大幅度地減少通風量，就會使室內的空氣的分布情況變差，因此應有一定限度。在一般情況下，減少的風量不超過50%是沒有問題的。（3）在控制風量的同時，如果還要調節回風和新風量，需要使用自動控制裝置。

3.2 停止再加熱

為了常年使室內的溫度和濕度保持在舒適的范圍內，在供冷時有時需要再加熱。但是除了室內溫度和濕度條件很嚴格的恒溫和恒濕房間等特殊的情況外，如果不能利用剩余能量的話，普通空調房間不必進行再加熱。

3.3 控制新風量及室外空氣供冷

如前所述，新風負載在空調負載中占的比率最大。因此在供暖和供冷時，必須使新風量減到最低程度。但是，在過渡季節，如果多送入些低溫空氣用于處理室內的顯熱，則可以減少制冷機的負載和運行時間，這被稱為室外空氣供冷。在商店及超高層等場合，采用這種方法較多。這時，為了增加新風量，減少室內的回風量并增加排氣量，需要安裝回風機，而且還要切換風門。如前所述，對于百貨公司及超級市場等客流變化較大的建筑物，有的也采用二氧化碳濃度調節計來控制供冷及供暖時的換氣量。

3.4 減少新風負載

通過回收排氣廢熱減少新風負載。為了在送入的新風及室內排風之間進行熱交換，在超高層建筑及旅館，使用安全交換器等方式。使用全熱交換器后，新風負載減少70%左右，從而減少了制冷機、冷卻水泵及冷水泵等的功率。另外，在供暖時，會進一步增加其效果，大大減少顏料的消耗。

另外，在可能的情況下，廣泛的采用自動控制裝置、采用中心控制裝置，加強運行的管理力度加大設備的日常維護，這對節能都是十分有利的。

參考文獻：

[1]李曉燕等.制冷空調節能技術[M].中國建筑工業出版社，2017（01）.

[2]余曉平.制冷空調裝置節能原理與技術[M].機械工業出版社，2016

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[3]李聯友.暖通空調節能技術[M].中國電力出版社，2014（01）.

作者簡介：牛軼霞（1963-），女，河南開封人，本科，副教授，主要從事電氣自動化方面的教學科研工作。