中央空调系统的节能研究及改善措施

摘　要：随着我国建筑行业的发展，中央空调系统的应用也日益普及。但由于中央空调系统的耗能量巨大， 所以在如何节约能源以及提高效率方面就成为迫切需要解决的关键点。本文从中央空调系统的设备选配、系统运行调节控制以及运行管理等方面提出了若干节能措施。

关键词：中央空调;节约;改善措施;调节控制
0.绪论
　　中国地域广阔，自然资源丰富，毫无疑问是一个能源大国，但由于人口基数大，能源人均占有量就显得比较低。所以，如何减少能源的消耗，提高能源使用效率是社会发展需要解决的首要问题。随着我国社会经济的发展以及人民生活水平的不断提高，空调已经进入了千家万户的日常生活当中，空调用电量占国民用电总量的比例在不断上升，因此，空调系统的节能研究更有着重要的意义。与此同时，在空调系统的设计以及设备选型中通常以最大负荷作为设计需要，而实际运行中空调负荷则灵活多变，最小需求时甚至不到原设计负荷的10%，这就造成能源浪费严重的现象。所以空调系统应该如何适应在低负荷需求下高效节能运行以及在系统设计中如何对设备进行节能选配这就成为空调节能研究的关键点。
1.空调系统设计中的节能技术
　　于空调系统设计之初，即应把节能作为重要实现目标之一。实现空调系统节能的根本途径，就在于能够巧妙地运用室内外条件、维护结构以及空调设备间的相互作用关系，选择满足设备节能要求的方案，既要营造出舒适的室内环境，同时又要实现大幅度节能的最终目的。
　　1.1 空调系统冷热负荷设计控制
　　在中央空调系统的设计图制作阶段，必须进行热负荷以及单独的冷负荷计算。对负荷进行计算应该采用动态的计算方法，根据实际负荷需求情况选择适当的冷热源。由于空调系统冷热源以及设备在部分负荷下的性能对整体系统节能有着重要影响，所以在设备最初选型时，一方面要考虑到实际的设计需要，同时还应该着重考虑系统运行情况以及部分负荷时系统性能的影响。
　　假如空调系统的冷热负荷设计偏大，设备选型欠缺充分考虑空调系统的实际负荷特点以及设备性能，空调机组容量、水泵配置、管道直径、末端设备设计偏大等情况，都会导致投资、运行费用的增大。实际上很多建筑的空调系统都远达不到满负荷运行，即便是在最热月份仍会有闲置的空调机组。水泵选型过大亦或者水泵选配电机功率过大，在低效率状态下运行，浪费极大能源。在多台冷冻水泵并联运行时，如果没有根据供冷负荷的变化而调整开启台数，而是无论冷负荷多大，都是按照最大冷负荷开动冷冻水泵，同样会白白浪费了电能。
　　1.2 合理设置室内温度、湿度设计参数
　　由于每个人对于舒适感的要求都有比较大差别，所以对于空调舒适性可以设定一个范围比较宽的舒适区。在夏季供冷时，选取较高的室内的温度以及相对湿度；在冬季供热时，选取较低的室内温度以及相对湿度，这样就可以相应减少围护结构的传热负荷以及新风负荷，从而降低了空调系统能量消耗。
　　1.3 空调水系统设计控制
　　一般空调的水系统是定流量，设计水流量按最大冷负荷以及5 ℃的供回水温差来确定。而实际上普遍存在大流量小温差的现象，最大负荷出现的情况很少。绝大部分时间空调系统在部分负荷下运行，实际温差要小于设计温差，实际流量也比设计流量超过1.5倍以上，大大超过实际需要流量，因此导致水泵电耗大大增加。具体改善措施有一下两点：
　　（1）降低冷却水的温度。由于冷却水的温度越低，冷水机组的制冷系数相应就越高。一般情况下冷却水的供水温度每上升1 ℃， 冷水机组制冷系数就会下降4 ％。而降低冷却水温度就需要加强对于冷却塔的运行管理。首先，对于处在停止运行的冷却塔，其进出水管的阀门应该及时关闭。否则的话，因为来自停开的冷却塔的水温较高，混合后的冷却水水温就会相应提高，冷水机组的制冷效率就减低了。其次，在冷却水塔使用一段时间后，应及时进行检修，否则冷却塔的效率也会下降，不能有效地为冷却水降温。
（2）提高冷水的温度。由于冷水的温度越高，冷水机组的制冷效率也就越高。当冷水供水温度每提高 1 ℃，冷水机组的制冷系数就相应提高3 ％，所以在日常系统运行中不要随便降低冷水温度。首先，在系统中不要设置过低的冷水机组冷水温度。其次，一定要及时关闭停止运行的冷水机组的水阀，防止部分冷水通过旁通管路。否则的话，经过冷水机组运行中的冷水量就会大大的减少，导致冷水温度被冷水机组降到过低的程度。
　　1.4 合理控制以及利用室外风量
　　在有人员长期滞留的空调房间里，由于人们呼出二氧化碳气体量的不断增加，这将会逐渐破坏室内空气的正常比例，从而对人体呼吸道健康产生不良影响。所以，从满足室内人员卫生条件出发，必须保证为每个人提供一定量的室外新风。将新风从室外状态处理到送风状态下就需要一定的冷量或者热量，而这部分能量就被称做新风冷( 热) 负荷。在整个空调系统的总冷( 热) 负荷中，新风冷( 热) 负荷占有的比例很大，比如在我国主要空调使用地区的大型商场中，随着客流密度的变化，新风冷负荷于总冷负荷中所占有比例可以高达21%到42%。所以，在尽量满足室内人员卫生条件的前提下，减少新风冷( 热) 负荷是空调系统节能的重要举措之一。
　　在满足卫生条件的前提下，减少新风量或者依据实际需要采取变风量系统进行调节。有排风系统的条件下，可以利用室内能量对新风进行预热或者预冷处理，这都能够有效地减少空调系统的能耗。
2.空调设备的节能
　　2.1 风机、水泵类变频控制
　　由于在过去交流电机本身不能进行调速，所以中央空调系统对于空气以及水流量的调控只能依赖挡板以及阀门来调节，许多的电能都被浪费在挡板以及阀门的控制上。如果采取对风机、水泵进行变频调速，将浪费在挡板以及阀门上的能量节约下来，这样每台水泵平均节能效果也会将可观。
　　2.2 压缩机的变频控制
　　空调系统制冷量和压缩机电机的频率成正比例关系。变频压缩机的基本原理是通过调节压缩机的转速来调节压缩机在单位时间内的排气量，继而达到调节制冷量的目的。采取变频控制的压缩机则实现了软起动、软制动的形式，这大大降低了起动的电流，运行时噪声减小、 温度降低、机器振动减小，能够检测到负载的轻微变化，并迅速做出调整。其功耗是以冷媒流量降低量的三次方比例降低， 并且运行时参数的控制精确度更高，可以让机组始终处于最佳的运行状态。
3.空调系统的运行管理节能
　　首先是加强对于中央空调的运行管理以及控制设备的调节控制。在空调的能耗中，有很大比例是由于管理不当所引起的，所以应该加强对空调使用人员的培训，提高管理者的素质。另外，对空调实行计量收费也是建筑节能的一项有效措施，目前在欧美等国家该措施已经比较成熟。
　　其次是加强设备以及管道的保温、水质处理。做好设备以及管道的保温可以减少能量的过多耗费。空调设备以及管道的保温，对于节省能源消耗、降低运行费用同样是相当重要的，同时，空调系统中水管存在的污垢、 腐蚀以及青苔对制冷系统影响极大，这也是空调能耗较高的重要原因。
4.结语
　　节能以及环保是实现可持续发展的关键所在。空调是我们的能耗大户，合理的设计、精心施工以及科学的管理对于空调节能都是至关重要的。节能技术的研究开发以及运用是中央空调系统节能研究的基础。在中央空调系统领域，舒适以及节能将成为当今建筑设计的基本课题。
　　



【参考文献】
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