中央空调系统节能技术的关注与思考

随着社会经济建设迅速发展，人民的生活条件得到了改善，对物质生活条件要求也越来越高，对综合大楼和商场可能更高一些，中央空调系统的使用也推广开来。中央空调系统一般超过建筑能耗的二分之一以上，大概在70%左右，正因为如此，在中央空调空前普及的大背景下，空调节能具有很大的现实意义。 1引言 空调系统主要有两个方面的能耗，一方面是制冷、制热的能耗，用来供给空气处理设备的冷量和热量；另一方面是为空调区域提供循环水的水泵、循环风的风机使用的电能源。 建筑需要的供热量和供冷量决定了冷热源的使用消耗，建筑物的热量和冷量所需受室外气象数据、门窗的传热特点，照明、散湿情况、新风量、室内人员、以及设备散热状况等影响，水泵、风机输送所需能耗受水量、风系统、水系统空气量的阻力所影响，风水系统的阻力与流量的影响有风温差、水温差、系统形式、水流速、送风、效率、冷热源设施所受阻力以及空气所用的处理设备等，依据这些影响空调使用的因素，大致可以把现阶段用于中央空调节能的方法、措施、技术归结为五种：增强冷、热源的使用效率、降低冷、热负荷、充分使用自然冷源、自动控制调节水泵和风机的耗电量、改善气流组织。 2常用中央空调节能技术分析 2.1提高冷源效率 空调是依据冷热负荷系统设计的，水泵循环、风机盘管、新风和制冷机组、新风机组等都是根据冷热负荷来选择规格型号的，如若能够降低建筑负荷，就能够节约投资、减小配电功率，减少空调系统的耗电量以及配电投资，节约运行成本，降低冷热负荷是节约建筑成本的最有效的方法，具体的降低负荷方法有以下几点： （1）改善保温性能。房间里的冷热量会经过门窗墙体往外传递，减小建筑物的冷热负荷量最有效的方法就是提高建筑的保温隔热能力，改善隔热保温可以从建筑的几个地方着手：设计合理的窗户遮阳；掌握墙窗的面积比例；要合理设计玻璃幕墙和窗户；设计合理的室内参数。使用空调的目的是为了创造一个更加舒适的室内环境，可以满足人们学习、娱乐、办公、卫生、舒适的环境要求。在不同季节设定空调温度太高或太低都会加大空调的负荷量，一般在能够满足舒适要求的情况下，把冬夏季节空调的室内温度与湿度相协调，节约能源。 （2）及时排除热源。考虑到空调局部发热量比较大，在热源附近设置排风，把空调设备所散热量直接排到室外，以防热量排到室内，减少夏天使用空调的冷负荷。 （3）正确控制新风使用。新风负荷占据建筑物负荷总量的15～30%，如果使用和控制新风的方法得当，会节约一定的能耗，要严格的控制负荷使用量，合理的运用新风，有些房子在冬季还有过渡季还需要供冷，当室内空气大于室外空气焓值的时候，可以利用室外的新风降低室内的温度，这种方法减少主机开启的频率，节约能耗。 2.2降低冷热负荷 在条件相同的情况下，制冷机的制冷系数与蒸发温度和冷凝温度有关，在使用过程中空调冷冻水和冷却水温度过低或过高，都会影响制冷系数，如果冷凝系数过低，就会消耗过多的能量，增加耗电量和建筑成本，想要进一步提高能源的使用效率，可以采取一些可行性的方法： （1）降低冷却水温度。冷却水温度的上升与制冷系数的下降是息息相关的，要加强降低冷却水温度的管理，管理冷却塔水管的阀门，一旦与冷却塔温度高的水相混合，就会引起水温升高，造成制冷系数下降，在用过冷却塔一段时间后，要进行及时的保养，否则冷却效率降低，影响使用。 （2）提高冷冻水温度。冷冻水的温度降低与制冷机制有关，与制冷系数也有很大关系，同样冷冻水每升高一度制冷系数就可能升高2%―4%，所以降低冷冻水的温度要适可而止，要设置适合的冷却水温度，为了防止冷冻水流入其他管路，要管理好冷冻水系统的阀门，保持制冷机组的水量，如果制冷机组把冷冻水的温度降到过低，会影响机组的使用效率。 2.3降低水泵电耗 受建筑物灯光、电脑设施、人员的影响，当春秋季节室内温度高于室外温度时，房间还需要持续的供冷，特别是在没有外窗和外墙的房间，如果在寒冷的冬季，室内没有好的途径散发热量，就必须开启制冷开关，给室内供冷，这就增加了能源的消耗，降低机组的效率，这种情况也可以运用自然的条件供冷给房间。有两种途径可以供给自然冷源，地下水和室外的冷空气，地下水一般常年会保持在大概19℃左右，它自身的条件，可以让它不管在夏季还是冬季都能发挥作用，夏天的时候可以作为冷却水，提供给空调系统的所需，冬天又可以当作经水源热泵机提供给空调系统所需的热量，这就是我们经常说的那个地源热泵机空调系统，此外，在冬季和过渡季一般室外的温度都要低于室内温度，可以直接用室外过低的温度给空调设备供冷。 利用室外的冷空气同样也有两种不同的方法，在冬天和春秋季节，可以直接把室外低温空气引入到室内，降低室内温度，为了充分利用春秋季节的室外低温，做新风道的时候充分地考虑到了如何把室外新风引进，还有一种方法就是如何利用冷却塔供冷，先把水温经冷却塔处理降至最低，再利用换热器把循环水冷冻，把处理后的循环水送到设备末端，像空调机组和风机盘管，再转送到每个需供冷房间。 还有一个办法就是利用全热交换器把冷热量回收，也会起到节约能耗的作用.随着生活水平的提高，人们对舒适性要求也不断提升，这就要求保证空气的新鲜感，经过全热交换器，引进一定量的新鲜空气，把室内污染过的空气排出，空调设计的室内参数就是排风的湿度和温度参数，冬天室内温度要比室外温度高，夏天室内温度又要比室外低，将排风经交换器将冷热量输送给新风，能够回收近50%～80%左右的冷热量，节能作用最明显。 2.4改善中央空调控制系统 （1）冷却水开式系统改为闭式系统。在开式冷水系统中，冷却水泵一方面要提供把冷却水送往高位冷却塔的能量，一方面要克服水在管道的流动阻力，如果把冷却水池取消，把冷却塔的水管与冷却泵的入口相连，这种被称作关闭式冷却水系统，这就减少了冷却水泵还要给冷却塔提供能量的环节，只需要提供水流管道阻力即可，所以可以降低水泵的扬程。（2）减小过滤器阀门阻力。过滤器和阀门是组成空调水系统的主要部件，空调在使用的过程中要定期进行过滤，以免造成空调堵塞，要是沉淀物堵塞了过滤器，就会增加循环水的阻力。阀门主要是用来调节管路阻力和各支路平衡的，保证满足各支路的所需水流量，因为阀门阻力对水泵电耗和扬程有一定影响，所以一般不建议使用阀门调节来调节阻力，在实际的工作中，有很多不合理的使用阀门调节的情况，浪费了大量的水泵电耗。 （3）提高水泵效率。原动机在泵轴上被流体使用的程度，就叫做水泵效率。一般水泵的工作效率在0～80%左右变化，在相同要求下输送流体时或者在输出功率相同时输送流体，如果水泵效率过低，所需输入功率就大，就会消耗大量能耗，为了保持水泵的高效率运作，在设计空调时选择水泵要合适，才能达到最好的工作效率，在管理空调系统时，选择水泵高效率时进行管理。 （4）设定合适水流量。空调系统的水温差和冷热负荷决定了空调系统的水流量，水泵所消耗的电量与空调水流量、水温温差相关，空调水流量过小会降低蒸发器流速，降低换热系数，增大换热面积，增加金属耗材，事实证明，冷冻水温度在4～6℃时，是最经济合理的，空调热水的温差保持在9℃是最合理的，大部分的空调系统设计都是按照10℃调热温差和5℃冷冻温差来设计的。 根据相关的信息得出，水流量和水泵的循环量是成正比的，有些工程实际工作中的水温差只有1～3℃，如果把水温差调节到5℃，水流量就会和原来相比降低50%，耗电量也较少了90%，节能效果差别很大，在部分工程中，水流量的较少，可能会造成夏季室内温度居高不下，这些情况的出现，是因为水系统阻力控制不平衡造成的，必须降低温差和提高水流。水流过小时，小水流在阻力大的支路上满足不了需要，导致房间内过热，这种系统设计有一定的缺陷，他是以耗电量和增加流量为代价，这就提醒我们在设计的时候，一定要考虑到阻力平衡的问题，避免水流失衡的现象出现。水泵变频使用得当也会产生节能效益，室内外空气的温度也在不断地变化中，空调系统的负荷在一年之中变化也很大，一年之中最大负荷占50%以上，如果使用变频调节空调冷热负荷，全年的水流量也会减少40%以上，水泵能耗也只有原来的13.5%，节能效果显着，在使用变频技术的时候，要先查看制冷机组有什么样的要求，要是机组需要定流量工作的话，就要设置旁通支路或阀门；现在很多空调厂家的流量范围都比较广泛，只要稍微注意一下这个机组的流量运行范围即可。 2.5改善气流组织 定期检修、定期过滤、风机变频、皮带松紧程度、工作位置有无倾斜、送风状态良好与否都是为了降低风机能耗的方法。 设置空调的回、送风口要合理，避免短路发生，回风尽量不要采用吊顶回风，吊顶会使冷负荷增加，加大了机体的能耗。 现在许多空调都没有设计自控系统，即使有的设计了自控系统，也因为年久失修不能使用，这增加了空调管理的难度，尤其对于大型的商业建筑，管理人员每天启停机组的经历都没有，实时的调整机组的运行参数调整就更不用说了，所以许多商业化的建筑不得不全天运行，如果空调都能够加装控制系统，即使只有启停控制功能，也会节约较多的空调能耗。 3中央空调节能技术实践应用 空调系统的设计强调舒适、节能、可靠。在舒适基础上进行节能，根据用户的要求和建筑物概况确定新风量、湿度、温度。如果忽视空调使用的舒适度去谈节能是没有任何什么现实意义的。 3.1确定系统负荷 依据建筑的不同情况、用户所需、应用功能来确定空调的使用负荷。冷热负荷大小会直接影响空调投资和使用功能，更会涉及到运行费用和系统能耗，在设计空调系统前要精确地计算好冷热负荷，在新项目中，要先计算每个房间的负荷，再逐个进行累加，并不是说把最大负荷相加，最后把各个相加的负荷值确定空调冷热负荷。在改造的建筑项目中，有的用户不能提供设计的原图纸，有些用户也会觉得空调系统设置得不合理，这就要求我们在改造之前，一定要清楚空调配置和形式，把握好运行的实际数据，确定空调冷热负荷再进行改造。 3.2选择热、冷源 依照建筑物附近的能源状况、地理位置、需求和应用功能确定热、冷源。选择热、冷源是设计空调系统中比较重要的步骤，空调设备的能效比是由热、冷源决定的，空调设备的可靠性也受其影响，同时热、冷源还决定了空调设备的能源消耗，所以热、冷源的选择对空调系统设计成功至关重要。热、冷源的选择不是固定的，没有适合所有项目的热、冷源，根据不同系统的条件和特点，选择适宜的热、冷源，以便取得最佳效果。 3.3末端设备的水系统和流量调节设计 通过电动三通或者两通实现流量调节，末端系统的流量根据负荷量进行调节，取得节能的目的。当设计水系统的管道时，平衡水系统能够使支路的阻力保持平衡，使每个支路的水流量得到满足。一方面在条件不同的情况下设计尽量同程式；另一方面利用阻力计算取得合理变径；同时，管道流量还可以通过阀门调节。 4结语 在设计空调系统的过程中，需要灵活应用不同节能措施和新技术，根据不同项目的实际情况，找到提高空调设备经济性和可靠性的最佳设计。譬如，制冷机组采用回收冷凝热，空气系统考虑回收排风热，另外空调节能还可以合理利用太阳能等自然资源，可以带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。