中央空調系統節能運行控制的優化研究

張新 張磊 龐松梅

摘要：隨著社會的快速發展和進步，人們的生活水平日益提高，空調已經成為人們生活和工作中必不可少的電器之一，與此同時越來越多的建筑在規劃的時候也開始引入了中央空調的使用。眾多空調的使用雖然能夠給人們提供清涼，但是在使用的時候能源問題也不容忽視。本文通過分析中央空調系統節能運行控制內容深入了解中央空調系統中的節能問題，希望能夠找出一些節能的方案在未來的使用中既能節約資源又能延長中央空調的使用壽命。

Abstract： With the rapid development and progress of society， people's living standards are improving day by day. Air conditioners have become one of the indispensable electrical appliances in people's lives and work. At the same time， more and more buildings have begun to introduce the central air conditioning during planning. Although the use of many air conditioners can provide people with coolness， the energy problem cannot be ignored. This paper analyzes the energy-saving operation and control content of the central air-conditioning system and has a deep understanding of the energy-saving problems in the central air-conditioning system， hoping to find some energy-saving solutions that can save resources and prolong the service life of the central air-conditioning in future use.

關鍵詞：中央空調系統;節能;運行控制

Key words： central air-conditioning system;energy-saving;operation control

中圖分類號：TU831.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）29-0160-02

0? 引言

目前能源問題已經成為全世界重點關注的問題之一，能源雖然是一個國家發展的動力，但是在發展的過程中卻出現了越來越多的能源浪費情況。隨著中央空調的廣泛使用，人們在研究的時候需要重點考慮中央空調的節能問題，只有這樣才能更好的讓國民經濟朝著可持續的方向發展。

1? 中央空調系統的組成

中央空調系統主要有四部分組成，這四部分包括：風機盤管系統、制冷機組、冷卻水系統、冷凍水系統。

1.1 風機盤管系統? 在中央空調系統中最末端的裝置就是風機盤管系統，風機盤管系統主要負責室內的空氣循環，同時把空氣中的熱量引到冷凍水系統中，最終滿足人們對屋子濕度和溫度的需求。

1.2 制冷機組? 整個中央空調系統中最重要的就是制冷機組，制冷機組主要負責空調的制冷，制冷機組在進行工作的時候一方面負責把冷量傳遞給冷凍水循環系統，另一方面負責把熱量傳遞給冷卻水循環系統。

1.3 冷卻水系統? 冷卻水循環系統主要負責把熱量排出到室外空氣中，冷卻水經過冷卻、降溫之后在進行熱交換。

1.4 冷凍水系統? 中央空調系統中的載冷劑回路就是冷凍水循環系統，冷凍水循環系統主要負責把冷量傳遞到風機盤管系統中，然后再把熱量傳遞到制冷機組中。

中央空調系統的制冷過程就是一個把熱量從室內傳遞到室外的過程，在整個過程進行的時候冷量和熱量不斷的進行交換。整個系統中最關鍵的就是冷凍水系統和冷卻水系統。在整個系統中冷凍水系統和冷卻水系統也是最消耗能源的兩個部分，所以在進行節能控制的時候需要以這兩部分為主。

2? 中央空調系統運行負荷的組成

2.1 維護結構冷負荷? 維護結構冷負荷占總冷負荷的35%，雖然能夠通過遮陽的方式來減少太陽輻射的冷負荷，但是也會受到一些外界因素的限制。

2.2 室內人員冷負荷? 室內人員的冷負荷占總冷負荷的30%左右。因為室內人員冷負荷會隨著人流的變化而變化，所以在控制該負荷的時候一定要重點注意。

2.3 燈光、設備冷負荷? 燈光、設備冷負荷屬于固定負荷，大概占總冷負荷的35%。

3? 中央空調能耗分析

通過分析能夠發現整個中央空調能耗中幾個重要設備的能耗是總系統能耗的90%。

3.1 設備的能耗? ①制冷機組使用的時候主要的能耗體現在壓縮機消耗的電能上;②冷凍水泵在使用的時候冷凍水和風機盤管里面的空氣會進行消耗，消耗的過程中也會出現能源消耗;③冷卻水泵和冷卻塔風機在工作的時候冷卻水和制冷劑交換的時候會消耗能源;④風機盤管系統在進行工作的時候當風機把冷凍水的冷量帶到室內的時候也會消耗一定的電能。

3.2 設備能源消耗的解決方法? ①首先可以通過提高中央空調系統管理的方式來減少中央空調的工作量，減少不必要的設備啟動，進而達到降低能源消耗的目的;②其次根據中央空調實際的負荷需求通過控制技術和變頻調速技術使用的方式來減少設備能源的消耗;③然后通過改良管道系統的方式來降低水泵的輸出;④最后通過選擇和管理設備的方式來提高設備運行的效率。

4? 中央空調系統節能運行管理方法研究

在空調系統運行的過程當中，需要消耗許多能量。甚至有一些發達國家的空調消耗量占到了總消耗量的1/3。許多國家甚至能占到總消耗量的45%。例如，在科威特，每年的空調耗電量就可以達到70%，在世界范圍之內，從1945年開始，空調的消耗量每年都在增長，平均會以4-5%的速度增長。

4.1 末端變風量節能? 變風量控制系統可以進行靈活的調節，在風機耗能上變風量系統要比定風量系統至少節省1/3的能耗。即便是采取最簡單的定靜壓來控制，也能夠使整個系統穩定的運行，對于系統來說，能耗的節省是非常可觀的。綜合目前我們國內的一些變風量系統來看，主要問題還是體現在整個系統的運行以及控制上面，只要保證整個系統的控制跟運行是簡單可靠的，那么變風量技術就可以廣泛的使用在我國的空調系統節能當中，勢必會對我國未來的節能建筑的發展產生更加深遠的影響。

4.2 合理地確定空調房間的運行參數? 空調房間的主要控制參數就是室溫的舒適度。對于一個空調房間來說，整個空調房間內的冷負荷越大，代表其系統的耗能也越大。如果是工藝性空調，一般來說，空調房間的空氣的溫度以及濕度都必須控制在一個波動范圍之內。室內溫度的控制每減少1℃就相當于耗能相差5-10%。對于民用的建筑的舒適性來說，由于每一個人對舒適感的需求都是不一樣的，而且其標準也是不相同的，所以說民用空調的舒適性的范圍是比較寬的。

4.3 采用大溫差送風? 風機運行的過程當中，可以有效地采取一些方式來減少風機的電能消耗。比方說，可以選擇減少風機的送風量，然后增加變頻調速裝置。降低風機管路的阻礙力，然后提高風機的運行效率。在滿足空調房間內的衛生需求以及工藝條件的前提之下，選擇加大送風的溫差，這樣能夠有效的減少系統當中的送風量，在一定程度上能夠達到節約電能的目的。

4.4 冷卻塔的節能運行? 冷卻塔的冷卻能力在使用的時候會受到很多外界因素的影響，這些外界因素包括：循環水量、風量、溫濕度等。這些因素大部分都可以通過控制手段來進行改變，在使用控制手段之前只需要找出這些外界因素的最佳工作時間，就可以達到控制節能的目的。冷卻塔的能源消耗雖然占總消耗比例并不大，但是因為使用的頻率比較高，所以還是會積累非常多的能耗。冷卻塔在設計的時候一般都是以年工況為主進行設計，所以在設計的時候一定要隨時改變工作狀態，只有這樣才能真正達到節能的目的。

4.5 溫度控制? 在控制溫度的時候可以用熱敏電阻和溫度調節器進行連接，進而控制冷卻塔的使用。當中央空調中的熱負荷發生變化的時候熱敏電阻會把收到的信號傳遞給調溫計，調溫計的信號能夠控制風機的啟動和停止。溫度控制方法也是目前所有節能方法中應用最多的一種方法。

4.6 控制風機的臺數? 在控制節能的時候還可以通過控制風機臺數的方法來控制風量，進而達到節能的目的。

4.7 加強中央空調的管理? 在平時工作的時候還需要注意定期的對中央空調的操作人員進行培訓，通過培訓來提高操作人員的素質，所有的工作人員都需要持證上崗。同時還需要定期的對所有的設備和系統進行維護，在維護的時候一定要由專業的工作人員進行，因為在維護的時候會需要很多和中央空調有關的制冷理論和實踐經驗，最終達到保證機組正常運行和設備的使用效率的目的。自從我們意識到空調系統的運行會帶來大量的能源消耗之后，已經有大部分的地區采取了分區多工況的方式來調節空調的系統運行。所以說，完成空調系統的運行管理自動化是非常重要的一個環節?？梢酝ㄟ^預測來對室內外空氣的狀態，包括室內環境進行檢測，把最小的耗能量作為評價的基礎來判斷空調的供熱以及供冷量。

4.8 用余熱來代替電加熱器加熱? 在空調系統運行過程當中，電加熱器的耗能是非常大的，目前我國的電力供應還是比較緊張的，因此節電運行也是一個非常重要的任務。所以我們有必要使用再熱系統。可以用余熱或者是回收的熱量來代替電加熱器的使用。一般來說，對于一些全年供熱都比較方便的地方，其空調的精準度要大于等于零點五攝氏度。在這樣的情況下，其房間內的溫控可以使用熱水加熱器來代替電加熱器，也可以達到節能的目的。

4.9 減少系統運行時的漏風量? 其實在空調系統的運行過程當中，空調由于漏風而導致的能量損失是一個非常龐大的數字。按照相關條件進行運算，漏風量可以按照10%來進行計算，那么在空調系統運行的過程當中，就會多消耗10%的能量。除此之外，如果空調在運行的時候，其熱處理設備以及濕處理設備處在一個負壓區的話。而且熱處理設備跟濕處理設備都存在漏風現象，這就很難保證整個空調系統在運行時期送風的設計參數。所以我們必須要對空調系統在運行時的漏風量采取一定的措施，減少空調的漏風情況，這樣才能夠減少空調系統的能耗問題，降低空調運行時的費用。

5? 結束語

總而言之，雖然中央空調在使用的時候能夠給人們的生活帶來很多的方便，但是在使用的時候還需要注意節能問題，只有合理的利用資源才能真正的達到提高中央空調節能效果的目的。節能不僅能夠給用戶減少使用的費用，還能給國家節約資源，真正的對國民起到非常大的重要意義。

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