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中央空調系統的節能研究
摘要：2005年國家提倡加快建設節約型社會，節能降耗成為全社會關注的焦點，因此對中央空調系統應用節能控制技術與節約型社會的創建有著重要的意義。本文從空調設計中的關鍵環節控制、空調使用過程中的節能措施以及中央空調的管理三個方面，對中央空調系統的節能進行了分析和總結，為中央空調系統的節能提供了有意義的看法。
關鍵詞：中央空調；節能；措施
前言 隨著經濟和社會的發展，中央空調在商業和民用建筑中的應用越來越廣泛，中央空調是現代建筑中不可缺少的能耗運行系統。中央空調系統在給人們提供舒適的生活和工作環境的同時，又消耗掉了大量的能源。隨著設備功率和數量的增加，其能耗也不斷增大。據統計，我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調的建筑物中，中央空調的能耗約占總能耗的 70%，而且呈逐年增長的趨勢[1]。因此，研究中央空調系統節能技術意義重大，除了強調使用功能完善外，還應重視節能因素，降低投資、運行費用。
1．空調設計中的關鍵環節控制
1．1 冷熱負荷設計控制
在中央空調系統施工圖設計階段，必須進行熱負荷和逐項逐時的冷負荷計算。負荷計算應采用動態的計算方法，依據實際負荷情況選擇合適的冷熱源。由于系統冷熱源及設備在部分負荷下的性能對系統節能有重要影響，因此，在設備選型時，一方面要考慮到特定的設計工況，同時還應該強調系統運行工況和部分負荷的系統性能的影響。
設計的空調系統的冷熱負荷設計過大，設備選型沒有充分考慮空調系統的負荷特點和設備性能，空調機組容量、管道直徑、水泵配置、末端設備設計偏大，導致投資、運行費用增大。而很多建筑的空調系統都達不到滿負荷運行，即使在最熱月仍有閑置的空調機組。水泵選型過大或水泵選配電機功率過大，低效率運行，浪費能源。多臺冷凍水泵并聯運行時，沒有根據供冷負荷的變化調整開啟臺數，而是無論冷負荷大小，都是按最大冷負荷開動冷凍水泵，白白浪費了電能。
1．2 空調水系統的設計控制
水系統大多是定流量，設計水流量按最大冷負荷和
設計人員應重視水系統設計，對每個水環路進行水力平衡計算，對壓差相差懸殊的回路要采取有效措施，保證各環路水力平衡，避免水力、熱力失調現象，認真校對和計算空調水系統相關參數，切實落實節能設計標準的要求值，利用電動二通閥對經過空調末端的水流進行控制，使流量隨負荷變化而變化，積極推廣變頻調速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節能措施。近年來的研究結果表明，加大供回水溫差使輸送系統減少的能耗大于由此導致的設備傳熱效率下降所增加的能耗，因此對整個空調系統而言具有一定的節能效益，不僅要杜絕大流量、小溫差現象，還要逐步引入小流量、大溫差的設計方法。由于加大供回水溫差，設備的運行參數發生變化，設計方案要經過技術經濟比較后確定。同時還應該關注冷卻水溫度對空調系統能耗的影響。
（1）降低冷卻水溫度
由于冷卻水溫度越低，冷機的制冷系數就越高。冷卻水的供水溫度甸上升1攝氏度，冷機的COP下降近4%[3]。降低冷卻水溫度就需要加強冷卻塔的運行管理。首先，對于停止運行的冷卻塔，其進出水管的閥門應該關閉。否則，因為來自停開的冷卻塔的水溫度較高，混合后的冷卻水水溫就會提高，冷機的制冷系數就減低了。其次，冷卻塔使用一段時間后，應及時檢修，否則冷卻塔的效率會下降，不能充分地為冷卻水降溫。
（2）提高冷凍水溫度
冷凍水溫度越高，冷機的制冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高1攝氏度，冷機的制冷系數可提高3%，所以在日常運行中不要盲目降低冷凍水溫度。首先，不要設置過低的冷機冷凍水設定溫度。其次一定要關閉停止運行的冷機的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，否則，經過運行中的冷機的水量就會減少，導致冷凍水的溫度被冷機降到過低的水平。
1．3 新風系統的節能設計
新風系統的合理使用，也可以有效地控制能耗使用量。在滿足衛生條件的情況下，減少新風量或根據實際需要采用變風量系統進行調節。有排風系統的，利用室內能量對新風進行預熱與預冷處理（即熱回收技術）等都能夠有效減少空調系統的能耗。
2．空調使用過程中的節能措施
2．1 空調建筑的節能
（1）合理設計圍護結構的構造。建筑物內的冷熱量可以通過房間的墻壁、門窗等傳遞出處，因此建筑物圍護結構保溫性能在建筑的節能中起著很重要的作用。特別是窗的構造，應能起控制日光照射的作用并要限制窗戶墻體的面積；對于窗戶面積比較大的建筑物應考慮采用吸熱玻璃、熱反射玻璃或遮陽措施如遮陽板、屋檐、挑檐、窗簾等阻止熱量的吸收。在室外溫度較低的時候可以直接利用自然空氣作為能源，所以窗的構造應能開啟或在其上設置可以開啟的自然通風口[4]。
（2）提高門窗氣密性。特別是在夏天，減少房間換氣次數。比如，設計中可采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。
（3）對于供冷負荷較大的建筑物。其表面顏色以淺色為好。建筑物的外圍護結構設計時要把熱容量大的材料放在外圍護層的室內側.而把熱容量小的保溫材料放在外側以減少圍護結構的蓄熱負荷。
（4）選擇更合理的室內空氣參數。若空調室外計算參數為定值時，夏季空調室內空氣計算溫度和濕度越低，房間的計算冷負荷就越大，系統耗能也越大。在滿足舒適要求的條件下，要盡量提高夏季的室內設計溫度和相對濕度，盡量降低冬季的室內設計溫度和相對濕度，不要盲目迫求夏季室內空氣溫度過低、過干，冬季室內設計溫度過高。
2．2 合理利用環境因素
室外溫度較低時（尤其在夜間），注意房間的通風、白天注意采用遮陽措施、空調運行時盡量關閉門窗等都是節約能耗的有效措施。
2．3 建立智能系統控制技術
應用智能集成系統控制技術對中央空調系統進行時時節能控制，是目前較為有效的電子控制手段。特別是智能集成控制系統模塊的出現，降低了技術應用門檻，一般應根據建筑耗能的實際情況，采用不同的智能集成系統控制解決方案達到節能目的。它能夠依據空調的實際運行情況，而自動的對空調的運行參數進行自適應的最優調節，達到降低能耗的目的[5]。
同時，隨著智能建筑的發展，建立與之配套的空調智能自控系統也是不可缺少的，它對空調系統的運行起著關鍵作用�？照{自控系統雖然增加了投資，但可以在保持良好的室內環境的基礎上節省運行費用。一個設計合理和運行管理良好的自控系統既可以大幅度地節省運行費用，使業主在較短的時間內收回投資，也可以提高自動化服務質量，降低對外部環境的影響。
3．加強中央空調的管理
日常管理是中央空調節能是否實際有效的關鍵。一個設計再好的空調系統，如果管理不善，一樣達不到節能的目的。就空調的節能目的來說，日常管理的節能措施包括：
（1）加強對空調操作人員的培訓，提高管理人員素質。懂得根據室外參數的變化進行合理而有效的調節。積極推廣水環路熱泵，采用熱回收、變風量、變水量系統等節能技術。
（2）加強日常和定期的對設備和系統地維護和清洗。例如空調構件等的維護，冷凝器等換熱設備傳熱表面的定期除垢或除灰，過濾器、除污器等設備定期清洗。
（3）常檢查自控設備和儀表，保證其正常工作。對系統的運行參數進行監測，從不正常的運行參數中發現系統的問題，進行合理的改造。經常出現的問題有設備選擇過大，運行能耗高等。盡可能的縮短預冷的時間。
（4）當過渡季節中室內有冷負荷時，應盡量采用室外新風的自然冷卻能力，節省人工冷源的冷量。
中央空調的節能涉及的范圍非常廣泛較廣，從空調的設計，空調的安裝以及運行管理等各方面都有值得改進的地方。無論如何提高節能性，都應從提高能量利用效率來采取對策解決問題，這才是科學的空調節能途徑。
參考文獻：
[1] 楊昌智等，《暖通空調工程設計方法與系統分析》[J]，中國建筑工業出版社，2000
[2] 勞文慧，空調節能技術分析[J]，制冷，2004（3）
[3] 陳源祥，中央空調冷熱源問題探討[J]，山西建筑，2004
[4] 武靜燕，空調系統的節能運行[J].能源工程，2002（1）
[5] 張 蕾，辦公樓類建筑空調系統運行現狀淺析[J]，暖通空調，2000（12）
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