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中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究
摘要：2005年國(guó)家提倡加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，節(jié)能降耗成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，因此對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用節(jié)能控制技術(shù)與節(jié)約型社會(huì)的創(chuàng)建有著重要的意義。本文從空調(diào)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制、空調(diào)使用過(guò)程中的節(jié)能措施以及中央空調(diào)的管理三個(gè)方面，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能進(jìn)行了分析和總結(jié)，為中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能提供了有意義的看法。
關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；節(jié)能；措施
前言 隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，中央空調(diào)在商業(yè)和民用建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，中央空調(diào)是現(xiàn)代建筑中不可缺少的能耗運(yùn)行系統(tǒng)。中央空調(diào)系統(tǒng)在給人們提供舒適的生活和工作環(huán)境的同時(shí)，又消耗掉了大量的能源。隨著設(shè)備功率和數(shù)量的增加，其能耗也不斷增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調(diào)的建筑物中，中央空調(diào)的能耗約占總能耗的 70%，而且呈逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì)[1]。因此，研究中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)意義重大，除了強(qiáng)調(diào)使用功能完善外，還應(yīng)重視節(jié)能因素，降低投資、運(yùn)行費(fèi)用。
1．空調(diào)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制
1．1 冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)控制
在中央空調(diào)系統(tǒng)施工圖設(shè)計(jì)階段，必須進(jìn)行熱負(fù)荷和逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷計(jì)算。負(fù)荷計(jì)算應(yīng)采用動(dòng)態(tài)的計(jì)算方法，依據(jù)實(shí)際負(fù)荷情況選擇合適的冷熱源。由于系統(tǒng)冷熱源及設(shè)備在部分負(fù)荷下的性能對(duì)系統(tǒng)節(jié)能有重要影響，因此，在設(shè)備選型時(shí)，一方面要考慮到特定的設(shè)計(jì)工況，同時(shí)還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況和部分負(fù)荷的系統(tǒng)性能的影響。
設(shè)計(jì)的空調(diào)系統(tǒng)的冷熱負(fù)荷設(shè)計(jì)過(guò)大，設(shè)備選型沒(méi)有充分考慮空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷特點(diǎn)和設(shè)備性能，空調(diào)機(jī)組容量、管道直徑、水泵配置、末端設(shè)備設(shè)計(jì)偏大，導(dǎo)致投資、運(yùn)行費(fèi)用增大。而很多建筑的空調(diào)系統(tǒng)都達(dá)不到滿負(fù)荷運(yùn)行，即使在最熱月仍有閑置的空調(diào)機(jī)組。水泵選型過(guò)大或水泵選配電機(jī)功率過(guò)大，低效率運(yùn)行，浪費(fèi)能源。多臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有根據(jù)供冷負(fù)荷的變化調(diào)整開啟臺(tái)數(shù)，而是無(wú)論冷負(fù)荷大小，都是按最大冷負(fù)荷開動(dòng)冷凍水泵，白白浪費(fèi)了電能。
1．2 空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)控制
水系統(tǒng)大多是定流量，設(shè)計(jì)水流量按最大冷負(fù)荷和
設(shè)計(jì)人員應(yīng)重視水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)每個(gè)水環(huán)路進(jìn)行水力平衡計(jì)算，對(duì)壓差相差懸殊的回路要采取有效措施，保證各環(huán)路水力平衡，避免水力、熱力失調(diào)現(xiàn)象，認(rèn)真校對(duì)和計(jì)算空調(diào)水系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)，切實(shí)落實(shí)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的要求值，利用電動(dòng)二通閥對(duì)經(jīng)過(guò)空調(diào)末端的水流進(jìn)行控制，使流量隨負(fù)荷變化而變化，積極推廣變頻調(diào)速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節(jié)能措施。近年來(lái)的研究結(jié)果表明，加大供回水溫差使輸送系統(tǒng)減少的能耗大于由此導(dǎo)致的設(shè)備傳熱效率下降所增加的能耗，因此對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)而言具有一定的節(jié)能效益，不僅要杜絕大流量、小溫差現(xiàn)象，還要逐步引入小流量、大溫差的設(shè)計(jì)方法。由于加大供回水溫差，設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)發(fā)生變化，設(shè)計(jì)方案要經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。同時(shí)還應(yīng)該關(guān)注冷卻水溫度對(duì)空調(diào)系統(tǒng)能耗的影響。
（1）降低冷卻水溫度
由于冷卻水溫度越低，冷機(jī)的制冷系數(shù)就越高。冷卻水的供水溫度甸上升1攝氏度，冷機(jī)的COP下降近4%[3]。降低冷卻水溫度就需要加強(qiáng)冷卻塔的運(yùn)行管理。首先，對(duì)于停止運(yùn)行的冷卻塔，其進(jìn)出水管的閥門應(yīng)該關(guān)閉。否則，因?yàn)閬?lái)自停開的冷卻塔的水溫度較高，混合后的冷卻水水溫就會(huì)提高，冷機(jī)的制冷系數(shù)就減低了。其次，冷卻塔使用一段時(shí)間后，應(yīng)及時(shí)檢修，否則冷卻塔的效率會(huì)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(jī)的制冷效率就越高。冷凍水供水溫度提高1攝氏度，冷機(jī)的制冷系數(shù)可提高3%，所以在日常運(yùn)行中不要盲目降低冷凍水溫度。首先，不要設(shè)置過(guò)低的冷機(jī)冷凍水設(shè)定溫度。其次一定要關(guān)閉停止運(yùn)行的冷機(jī)的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，否則，經(jīng)過(guò)運(yùn)行中的冷機(jī)的水量就會(huì)減少，導(dǎo)致冷凍水的溫度被冷機(jī)降到過(guò)低的水平。
1．3 新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)
新風(fēng)系統(tǒng)的合理使用，也可以有效地控制能耗使用量。在滿足衛(wèi)生條件的情況下，減少新風(fēng)量或根據(jù)實(shí)際需要采用變風(fēng)量系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。有排風(fēng)系統(tǒng)的，利用室內(nèi)能量對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱與預(yù)冷處理（即熱回收技術(shù)）等都能夠有效減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗。
2．空調(diào)使用過(guò)程中的節(jié)能措施
2．1 空調(diào)建筑的節(jié)能
（1）合理設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。建筑物內(nèi)的冷熱量可以通過(guò)房間的墻壁、門窗等傳遞出處，因此建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)保溫性能在建筑的節(jié)能中起著很重要的作用。特別是窗的構(gòu)造，應(yīng)能起控制日光照射的作用并要限制窗戶墻體的面積；對(duì)于窗戶面積比較大的建筑物應(yīng)考慮采用吸熱玻璃、熱反射玻璃或遮陽(yáng)措施如遮陽(yáng)板、屋檐、挑檐、窗簾等阻止熱量的吸收。在室外溫度較低的時(shí)候可以直接利用自然空氣作為能源，所以窗的構(gòu)造應(yīng)能開啟或在其上設(shè)置可以開啟的自然通風(fēng)口[4]。
（2）提高門窗氣密性。特別是在夏天，減少房間換氣次數(shù)。比如，設(shè)計(jì)中可采用密閉性良好的門窗。加設(shè)密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。
（3）對(duì)于供冷負(fù)荷較大的建筑物。其表面顏色以淺色為好。建筑物的外圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要把熱容量大的材料放在外圍護(hù)層的室內(nèi)側(cè).而把熱容量小的保溫材料放在外側(cè)以減少圍護(hù)結(jié)構(gòu)的蓄熱負(fù)荷。
（4）選擇更合理的室內(nèi)空氣參數(shù)。若空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)為定值時(shí)，夏季空調(diào)室內(nèi)空氣計(jì)算溫度和濕度越低，房間的計(jì)算冷負(fù)荷就越大，系統(tǒng)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(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度，盡量降低冬季的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度和相對(duì)濕度，不要盲目迫求夏季室內(nèi)空氣溫度過(guò)低、過(guò)干，冬季室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度過(guò)高。
2．2 合理利用環(huán)境因素
室外溫度較低時(shí)（尤其在夜間），注意房間的通風(fēng)、白天注意采用遮陽(yáng)措施、空調(diào)運(yùn)行時(shí)盡量關(guān)閉門窗等都是節(jié)約能耗的有效措施。
2．3 建立智能系統(tǒng)控制技術(shù)
應(yīng)用智能集成系統(tǒng)控制技術(shù)對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)時(shí)節(jié)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(tǒng)模塊的出現(xiàn)，降低了技術(shù)應(yīng)用門檻，一般應(yīng)根據(jù)建筑耗能的實(shí)際情況，采用不同的智能集成系統(tǒng)控制解決方案達(dá)到節(jié)能目的。它能夠依據(jù)空調(diào)的實(shí)際運(yùn)行情況，而自動(dòng)的對(duì)空調(diào)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行自適應(yīng)的最優(yōu)調(diào)節(jié)，達(dá)到降低能耗的目的[5]。
同時(shí)，隨著智能建筑的發(fā)展，建立與之配套的空調(diào)智能自控系統(tǒng)也是不可缺少的，它對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行起著關(guān)鍵作用�？照{(diào)自控系統(tǒng)雖然增加了投資，但可以在保持良好的室內(nèi)環(huán)境的基礎(chǔ)上節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。一個(gè)設(shè)計(jì)合理和運(yùn)行管理良好的自控系統(tǒng)既可以大幅度地節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，使業(yè)主在較短的時(shí)間內(nèi)收回投資，也可以提高自動(dòng)化服務(wù)質(zhì)量，降低對(duì)外部環(huán)境的影響。
3．加強(qiáng)中央空調(diào)的管理
日常管理是中央空調(diào)節(jié)能是否實(shí)際有效的關(guān)鍵。一個(gè)設(shè)計(jì)再好的空調(diào)系統(tǒng)，如果管理不善，一樣達(dá)不到節(jié)能的目的。就空調(diào)的節(jié)能目的來(lái)說(shuō)，日常管理的節(jié)能措施包括：
（1）加強(qiáng)對(duì)空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員素質(zhì)。懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進(jìn)行合理而有效的調(diào)節(jié)。積極推廣水環(huán)路熱泵，采用熱回收、變風(fēng)量、變水量系統(tǒng)等節(jié)能技術(shù)。
（2）加強(qiáng)日常和定期的對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)地維護(hù)和清洗。例如空調(diào)構(gòu)件等的維護(hù)，冷凝器等換熱設(shè)備傳熱表面的定期除垢或除灰，過(guò)濾器、除污器等設(shè)備定期清洗。
（3）常檢查自控設(shè)備和儀表，保證其正常工作。對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，從不正常的運(yùn)行參數(shù)中發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的問(wèn)題，進(jìn)行合理的改造。經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題有設(shè)備選擇過(guò)大，運(yùn)行能耗高等。盡可能的縮短預(yù)冷的時(shí)間。
（4）當(dāng)過(guò)渡季節(jié)中室內(nèi)有冷負(fù)荷時(shí)，應(yīng)盡量采用室外新風(fēng)的自然冷卻能力，節(jié)省人工冷源的冷量。
中央空調(diào)的節(jié)能涉及的范圍非常廣泛較廣，從空調(diào)的設(shè)計(jì)，空調(diào)的安裝以及運(yùn)行管理等各方面都有值得改進(jìn)的地方。無(wú)論如何提高節(jié)能性，都應(yīng)從提高能量利用效率來(lái)采取對(duì)策解決問(wèn)題，這才是科學(xué)的空調(diào)節(jié)能途徑。
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