中央空調系統運行管理中的節能探討

蔣愛軍

（蘇州科士達印務有限公司，江蘇 蘇州 215129）

中央空調已經成為人們生活中不可或缺的一個部分，無論是在普通的居民家中，還是車站、酒店、商場或者是圖書館等多種公共場所，都有中央空調的影子。但是，中央空調在被應用得越來越廣泛的同時，也暴露出了耗能量大的特點，這與目前提倡的節能環保理念相沖突。因此，探討中央空調中的節能管理是很有必要的。

1 在空調系統運行中進行節能管理的重要意義

中央空調系統的結構是復雜而且龐大的，在對中央空調系統進行設計的時候，其中有關最大冷量負荷的設計在很大程度上依賴于最高氣溫。我國大部分地區的最高氣溫持續時間基本都是一個月左右，并且平均每天最高氣溫也就幾個小時，因此，很多時候中央空調的系統運行狀態都沒有達到滿負荷的情形，導致出現嚴重的過剩問題（如表1 所示，不同的室內設計溫度下節能效果存在較大差異）。所以，一些專家評估得出，我國廣泛應用的中央空調，其中的節能空間至少還有30%左右。中央空調在正常運行的情況下對于能源的消耗都是非常大的，在空調的運行過程中進行有效合理的節能管理，能夠在很大程度上降低空調系統運行過程中對于能源的消耗，從而讓能源在各個領域中的應用更加良好，提高能源利用的效率，在一定程度上解決了國家所面臨的能源問題。除此之外，在空調系統的運行過程中采取節能手段，還能夠更好的將能源投入到大量實際的領域中，從而造就更大的經濟效益，進一步提高人們的生活水平以及社會的性能。

表1 室內設計溫度改變的節能效果（kW/m2·a）

2 中央空調節能運行的管理對策

2.1 制冷主機維護和設定

中央空調系統中耗水量以及耗電量比較大的配套設備主要有制冷主機、冷卻水塔和水泵等。制冷機組一般情況下是采用變頻驅動的模式，來實現對電機轉速以及導流葉片的開關度進行同步的調節，這樣不僅能夠保障機組運行過程中的節能效果，還能夠讓空調系統在冷卻水溫度極低和負荷運行這兩種相對極端狀態下的節能作用得到有效實現。除此之外，對制冷主機進行相應的設定和維護可以使冷凍機組的啟動性能得到一定程度上的優化，增加設備的使用壽命，中央空調系統在安靜運行的過程中，不僅有效防止了喘振，還提高了機組的可靠性。

空調系統在使用的過程中，需要定期的對制冷主機進行維護和保養，同時要及時清洗冷凝器以及冷卻水管路、更換潤滑油、清潔水處理儀和過濾器、維修檢查水塔風扇以及潔凈接水盤和填料等，只要做到這些，就能夠在很大程度上提高制冷主機的工作效率，并且減少對能源的消耗。例如，當有一些污垢存在于冷凝器中時，會嚴重影響冷凝器的換熱效率（見表2），所以定期對冷凝器進行清潔是很有必要的。在對中央空調系統進行整體上的設計時，大多數情況都會以系統最大的負荷能力為依據，如果能夠保證制冷主機的運行是沿著最優工況曲線附近進行，那么制冷主機的運行情況將會達到最佳。冷凍水的出水溫度會影響到制冷主機的出力情況，溫度每升高1%，出力就會降低6%～8%左右，因此，設置一個合理、科學的主機運行數值，再將冷凍水出水的溫度設定成一個比較恰當的參數，這樣能夠最大限度的實現節能運行目標。綜上所述，設定中央空調主機運行的溫度參數時，需要結合實際的需求，不僅要考慮為人們提供更好的舒適度，更要迎合節能環保的社會發展趨勢。

表2 不同厚度的污垢對冷凝器換熱效率的影響

2.2 空調水系統

一般情況下，空調的水系統實行輸配用電模式，其中冬季供暖就占據了整個建筑大約20%～25%的動力，而夏季供暖同樣也占據了大約12%～24%，由此可知，對空調的水系統進行相關節能研究，有著很大的發展空間。在整個空調系統中，實現水體輸送功能的設備是水泵，在輸送水體的過程中，會產生大量的能源消耗，主要包括流動的阻力損耗以及傳熱造成的冷量損耗等。針對管路系統而言，其最主要的功能就輸送冷量，而這個過程中減小流動阻力所產生的能量會轉變成熱量，從而造成冷量的損失。要想有效的降低水泵能源消耗，除了需要做好水管保溫工作之外，還需要做好以下幾個方面的工作。

2.2.1 盡量減少閥門、濾器的阻力

所謂的閥門，是對管路阻力特性進行有效調節的重要部件，文偉閥門存在阻力，會在一定程度上增加水泵的電耗與揚程，所以，應該盡量減少應用閥門來進行阻力調節的工作。

2.2.2 設定合適的水流量

水泵的電耗與水流量之間有著一定的比例關系。空調系統中，水的流量主要是由空調的供回水溫度差以及冷熱負荷來共同決定的，其中，供回水的溫度差越大，空調中的水流量就會越小，進而使得水泵的電耗也就相應的變小。

2.2.3 提高水泵效率

所謂的水泵效率，大體上指的是原流體利用動力軸所產生功率的程度，水泵的效率會跟隨水泵的工作狀態點而發生變化。當有著一樣的輸出功率時，如果水泵效率降低了，那么水泵所產生的能耗將會有增大。因此。在進行空調系統的設計過程中需要選購合適的水泵，這樣才能夠讓水泵的工作能夠有更高的效率。

2.3 變頻調速

可以使用專業化程度相對更高的冷卻泵變頻技術，來完成循環水系統的精準調節，保證水流量能夠達到最佳。變頻控制系統可以以制冷機組出水和回水之間的溫度差作為相關依據，有效調節循環水泵的運轉速度，也就是調節循環水泵中水的流量，從而讓制冷機組出水和回水之間的溫度差保持恒定。對水泵使用變頻控制的過程中，流量和消耗的功率是正向比例關系，這就意味著，一旦水泵中的流量減少，那么消耗的功率也就會隨之變小。

空調系統中的循環水流量和制冷量有著密切的關系，當制冷量發生變化，那么循環水流量也就會有相應的變化，進而影響到循環水泵所產生的能耗，而應用閥門來進行水泵流量的調節，所消耗的能量是沒有多大變化的。使用變頻進行控制之后，水泵就實現了軟啟動和軟停止，這個過程所產生的電流都比額定的電流要小，也就不會對電網造成沖擊。如果能夠減小停泵時出現的水錘效應，那么就能夠有效消除水錘給空調系統管網造成的沖擊。同時，還可以降低設備出現的故障率，在一定程度上減少了設備的維修和保養，延長了設備使用的年限。

2.4 冷卻塔的節能運行

達到冷卻水機組的負荷限度前提下，可以適當的進行循環水流量調整，并找準播水器的角度，將散水槽清理干凈，并合理調節風機葉片角度，把飛水量盡量減少，從而達到控制飛水、減少水資源浪費的目的。在冷卻塔中，熱水需要經由蒸發作用來釋放其潛在熱量從而達成降低自身溫度的作用，不過在冷卻負荷降低且風量未發生變動時，蒸發水分所須取得熱量有部分是源于空氣之中，導致空氣干球溫度相較于進口溫度變低。就系統層面分析，經過風機大幅度輸送風可以降低冷卻塔的出水溫度，對于提升機組性能有著較大幫助，不過同時也會導致冷卻塔的風機與水泵電能使用量變高，機組冷凝溫度的下降在提升機組性能方面的積極作用并非是必然有效的，大風量促使出水溫度降低并無法起到節能效果，反而會導致大量水資源因蒸發而消耗。

3 結語

在暖通行業，在實行中央空調系統的設計與運行管理工作中，必須要多加考慮節能降耗方面的問題，要盡可能的開發空調所有運行環節中的節能潛力，使得運行能量能夠被最大程度的挽回。并且，還要把能源消耗量設為判定系統優劣的關鍵指標，提高人們對節能的重視性。