概述中央空调系统的优化与节能措施

概述中央空调系统的优化与节能措施

吴明轩

广东博意建筑设计院有限公司广东佛山528000

摘要：中央空调，是目前大中型建筑工程中常用的室内调节设备，由冷热源系统和空气调节系统组成，中央空调的使用，能够极大的满足人们对建筑环境的需求，保证工作生活的整体质量。随着我国科技技术的不断发展，能源消耗也与日俱增，对我国可持续发展战略带来了较为严重的影响，因此，作为我国“能耗大户”的建筑能耗必须得到有效的改善和降低，来推动我国节能工作的有效开展。

关键词：中央空调；节能控制；系统

1.中央空调系统的概述

1.1中央空调系统的定义

中央空调系统是指：在整个建筑物内，整合各房间、楼层和有效部位，通过集中制冷或制热主机，经过排风通道统一调配各用户端所需的温度和水蒸气，达到提高建筑物内每个部分舒适程度的目的。

1.2中央空调系统的优点

首先，中央空调系统具有经济性，可以将整个建筑物有效整合，有效降低单位能耗，节约功能成本。其次，中央空调系统的具有适应性，对于各种需求不同的客户可以提供各种有效的服务。其三，中央空调系统具有集约性，中央空调系统可以减少建筑物内空调系统的占地空间，提高了建筑物室内的使用面积。最后，中央空调系统具有易操作性，主机和各用户端由计算机控制，用户只需根据需要做出调控动作即可完成操作。

2.中央空调系统的节能措施

2.1空调的冷热源

中央空调常见的冷热源配置为：水冷冷水机组+锅炉、热泵型机组、嗅化锉吸收式机组、蓄冷空调。

（1）水冷冷水机组+锅炉这种配置，夏季用水冷冷水机组制冷，冬季用锅炉供热。用水冷冷水机组制冷时消耗电能。在设计工况的能效比（制冷量／耗电量）较高。水冷冷水机组要有一个冷却水系统，包括冷却塔和水泵等，机组运行时有一定的耗水量，在水源比较充足的地区使用水冷冷水机组比较合适。国内外均有使用冷却塔造成“军团菌”感染的情况，冷却塔不能置于新风进口和临近窗处，以免成为“军团菌”的感染源。冬季的供热锅炉有燃煤、燃油、燃气锅炉和电锅炉，其中燃煤锅炉为多。我国虽然煤的储量较大，但燃煤锅炉运行产生的SO2等有害气体对环境有较为严重的影响，且大量排放的CO2气体对地球会产生“温室效应”。与燃煤相比，燃油、燃气对环境的影响较小，但使用燃油锅炉要考虑储油罐安放处的安全问题。对于天然气丰富的地区可适当使用燃气锅炉，根据我国目前的电力供应状况，不应提倡使用电锅炉。

（2）热泵型机组的使用可以大大降低能耗，其中风冷热泵冷热水机组在中央空调中使用的较多。这种机组一机两用，夏季制冷，冬季供热。夏季制冷时采用风冷冷却制冷系统的冷凝器，省去了水冷机组的水系统，特别适用于缺水地区。

（3）另一种冷热源为溴化锂吸收式机组，这类机组分为外燃式和直燃式机组，外燃式机组制冷动力为热能，可利用废热或余热。对于有废余热的地方，使用外燃式漠化锉机组，既利用了废热、余热，又达到了制冷的目的，是非常合适的；对于缺电而无废热或余热的地区可考虑使用直燃式机组。

（4）蓄冷空调系统：随着电力供应的紧张，夏季电力供需矛盾突出，空调用电负荷呈现“爆发性”增长，供需矛盾表现为用电总量和高峰用电负荷两个方面，特别是高峰用电的供需矛盾。蓄冷空调在电网负荷很低的夜间用电低谷期，采用电动制冷机制冷，采用水蓄冷或相变材料蓄冷，在电力负荷较高的白天，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调或生产工艺的需要。可见，蓄冷空调能起到“移峰填谷”平衡电网负荷的作用。同时，由于在夜间电力低谷段电价便宜，所以与常规空调白天制冷相比，蓄冷空调夜间制冷能够节约运行费用，能够带来显著的经济效益。

2.2空调水系统

水泵既包括冷冻水泵也包括冷却水泵，其耗能较大。据统计，在某些星级宾馆的空调系统中，水泵的耗电量占到了整个建筑总耗电的8％～16％，占整个空调系统耗电量的15％～30％。因此，做好泵的节能设计具有重要意义。减少水泵能耗除了做好水管的保温外还要从以下方面着手：

（1）尽量减少阀门、滤器的阻力

阀门是调节管路阻力特性的主要部件，由于阀门阻力会增加水泵的扬程和电耗，应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。

（2）设定合适的水流量

水流量是与水泵电耗成一定比例的。空调系统中水流量是由空调冷热负荷和空调供回水温差决定的，供回水温差越大，空调水流量越小，水泵电耗越小。

（3）提高水泵效率

水泵效率是指原动机轴功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0～最大效率变化。在输出功率相同的条件下，如果水泵的效率降低，水泵的能耗也会增大。因此．空调系统设计时要选用合适的水泵，使其工作在高效率状态点。

目前，空调水系统存在的主要问题是有些设计者不对每个水环路进行水力平衡计算，对压差相差悬殊的回路也未采取有效措施。大流量，小温差现象普遍存在。设计中供、回水温差一般取5℃，为了节能我们可以采取加大供回水温差的措施，把供回水温差加大到8℃，这样就可以在保证换热量不变的情况下减小水流量，这样就对水泵的要求降低了，从而达到节能的目的。加大供回水温差有两种方式：（1）是低温供水，就是说降低供水温度。（2）是高温回水，就是说保证供水温度不变还是7℃，而回水温度适当提高可以使回水温度达到15℃一17℃。大温差设计由于节约了系统循环水量，相应减少了水泵扬程及耗电量，但低温供水同时也带来了蒸发温度下降从而要改造或更换蒸发器等问题。而高温回水避免了蒸发温度下降，所以可以避免改造和更换蒸发器。

2.3设备和管道的保温

空调设备和管道的保温，对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的。如果保温效果不好或在维修后保温层修复不好，不但过多消耗冷量，也会由于所供冷水温度的过大温升以致空调系统在对空气的处理过程中因无法保证其机器露点而使空调房间相对湿度超标。

2.4空调系统的运行节能

（1）新风量的调节。新风负荷一般要占整个空调负荷的20％～40％，甚至更大。在满足室内卫生要求的前提下，减少新风量，有显著的节能效果。

（2）合理确定开停机及新风供应时间。对于空调，应根据围护结构热工性能、气候变化、房间使用功能进行预测控制，确定最适合的启动和停机时间，在保证舒适的条件下节约空调能耗。如果设备容量已经确定，则应按其额定出力考虑预冷或预热时间，可以提高冷、热源的运行效率，又可以缩短预冷或预热的时间。

（3）过渡季节取用室外空气作为自然冷源。在空调运行时间内保证卫生条件的基础上，只有在夏季室外空气热焓大于室内空气热焓时，或冬季室外空气热焓小于室内空气热焓时，适当减少新风量有节能意义。当供冷期间出现室外热焓小于室内空气热焓时（过渡季节），应该采用全新风运行，这不仅可缩短制冷机的运行时间，减少新风耗能量，同时可以改善室内环境的空气质量。

（4）自动控制系统。自动控制系统可以对空调系统进行集中管理和最佳控制。包括冷热源的能量控制，空调系统的焓值控制、新风来控制、设备的启、停时间和运行方式控制、温湿度设定控制、送风温度控制等。可通过预测室内、室外空气状态参数：温度、湿度、热焓、CO2浓度等，以维持室内舒适环境为约束条件，把最小能耗作为评价函数，来判断和确定所需提供的冷热量和空调机、风机、水泵的运行台数，和运行时间及空调系统各环节的运行方式，以达到最佳节能运行效果。

3.结语

提高中央空调系统能源使用率，提高中央空调系统的节能效率，对于降低建筑能耗来说具有非常积极的意义，对于降低我国整体能源消耗来说也是非常重要的，因此，我们在实际工作过程中，要积极寻求合理的节能措施，在保证室内环境质量的同时，达到节能环保的目的，促进我国可持续化发展战略的实施，促进我国社会经济的健康发展。

参考文献：

[1]罗江涛.商用中央空调智能控制系统节能问题研究[J].信息通信，2014（04）.

[2]刘磅，李信洪.中央空调系统优化与节能整体解决方案[J].机电工程技术，2015（02）