中央空调节能措施

中央空调的节能措施探讨摘要：目前民用、公用及商用建筑中中央空调日益普及，极大的改善了人们的工作生活环境，随之也带来了十分严重的能耗问题。

本文应用不同的节能途径，从中央空调建筑围护结构、系统设计和运行管理等几方面探讨节能措施。

在当今提倡不断提高环保意识、节约资源的形势下，将起到积极的作用。

关键词：中央空调能耗节能study on energy-saving of central air conditioningby liu yulingguangdong echo engineering ltdabstract：the rapid development of civil, institutional and commercial central air conditioning systems has greatly improved people’s living environment, but it also brings a very serious energy consumption problem. various practical energy-saving measures are proposed from exterior-protected construction, the design of system and the operation of the central air conditioning. it will play a positive role on resource conservation and improving environmental consciousness.key words: central air conditioning, energy-saving, energy consumption引言随着社会经济的发展和科学技术的进步，在各种大中型企业、民用建筑、娱乐场所和购物中心等建筑中，采用先进设备和相应配套设施而成的中央空调系统日益普及。

它极大的改善了工作和生活环境，给人们带来诸多便利，但随之也引发了十分严重的高能耗问题。

在有中央空调的公共建筑中, 大约有70%的能耗来自中央空调系统[1]，而且呈逐年增长的趋势。

中央空调系统所采用的能源基本上是不可再生能源，我国近年来能源紧缺的现实，已经迫使我们把节能提到一个重要的位置上来，而中央空调节能被视作最重要、最有价值的节能项目之一，引起了广泛的关注和探讨。

对于中央空调系统而言，要达到合理使用能源，不断提高能源利用率的节能目标，一方面需要从系统本身的设计上考虑整体的能耗；另一方面，在使用和维护过程中，要进行科学管理，延长系统的使用寿命，并减少不必要的物资、能源浪费。

本文主要将从中央空调建筑、系统设计和运行管理等几方面探讨中央空调的节能措施。

一、中央空调建筑的节能措施当今，通过优化诸如墙体和屋面一般建筑物中的围护结构的设计已成为了降低中央空调的能耗一种有效手段。

下面将从建筑体形、门窗结构等方面讨论中央空调的节能措施。

1、从建筑体形来说，对于同样面积的建筑物，接近立方体的外表面面积最小，最有利于节能。

而对于长方形的建筑物，朝向对空调负荷有相当大的影响，长边（主要面）朝向西或东的比朝向南或北的大，最大设计冷负荷大25%左右。

2、通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35 %～45 % ,在保证室内采光的前提下，合理确定窗墙比十分重要。

窗的构造应能起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积比，一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25 %，东向30 %，南向35 %[2]。

对于窗户面积比较大的建筑物, 应考虑采用吸热玻璃、热反射玻璃或遮阳措施, 如遮阳板、屋檐、挑檐、挑阳台、百叶板、窗帘等。

在室外温度较低的时候可以直接利用自然空气作为能源，所以窗的构造应能开启或在其上设置可以开启的自然通风口。

3、提高门窗气密性。

研究表明，房间换气次数由0.8h- 1降到0.5h- 1，建筑物的耗冷可降低8%左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。

加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。

4、对于供冷负荷较大的建筑物，其表面颜色以浅色为好。

建筑物的外围护结构设计时，要把热容量大的材料放在外围护层的室内侧，而把热容量小的保温材料放在外侧以减少围护结构的蓄热负荷。

5、选择更合理的室内空气参数。

若空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。

在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度, 不要盲目迫求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。

二、中央空调系统设计的节能措施图1不同建筑设施内空调的能耗分析图1给出了一个不同建筑设施的空调的能耗分析的例子。

一般来说，中央空调能耗一般包括三部分,即：空调冷热源、空调机组及末端设备以及水或空气输送系统[3]。

下面我们将从这几方面分别探讨节能措施。

1、冷热源中央空调的冷热源能耗约占总能耗的50% 左右，它是中央空调节能的重要内容。

从中央空调的单位能耗角度考虑，对于夏季制冷来说，采用离心式、螺杆式的冷水机组能耗最低，而采用吸收式冷水机组能耗最高；对于冬季供热，采用螺杆式、活塞式的冷水机组能耗最高。

下面就冰蓄冷系统谈谈主机的节能，冰蓄冷系统是指建筑物使用空调时所需冷负荷的全部或者一部分在非使用空调时间内，将其能量蓄存起来供空调使用。

该系统主机所耗的总能量变化不大,但是可以在用电低峰时用电，而在高峰时少用或不用电能来平衡电网峰谷荷，减缓电厂和供配电设施的建设，是一种值得推荐的节能方法。

这种方式常常用于改建工程中利用原有的冷水机组，只需加设蓄冷设备和有关的辅助装置，但需注意原有冷水机组是否适用于冰蓄冷系统[4,5]。

这种方式也适用于特殊建筑物，需要瞬时大量释冷,如体育馆建筑物。

在新建的建筑中，部分蓄冷系统是最实用的，也是一种投资有效的负荷管理策略。

在这种负荷均衡的方法中，冷水机组连续运行，它在夜间用来制冷蓄存，在白天利用蓄存的制冷量为建筑物提供制冷。

将运行时数从14 h 扩展到24 h，可以得到最低的平均负荷。

需电量费用大大地减少，而冷水机组的制冷能力也可减少50 %～60 %或者更多一些。

2、空调机组及末端设备风机盘管主要由离心式风机和换热盘管组成，是最常用的空调机组和末端设备。

近年来，我国风机盘管制造业发展迅速。

从总体水平看,与国外同类产品相比差不多，但与国外先进水平比较，主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。

因此设计中一定要注意选用重量轻、单位风机功率供冷(热)量大的机组。

空调机组应该选用机组风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系数大的机组[6]。

3、水或空气输送系统空调系统中水和空气的主要输送设备是水泵和风机。

输送过程的能耗包括：通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。

对于输送冷量的管路系统，克服流动阻力的能量又转变成热量导致冷量损失。

水泵既包括冷冻水泵也包括冷却水泵，其耗能较大。

从图1中给出的数据，可以看到在空调系统中，水泵的耗电量占到了整个空调系统耗电量的11％～40％；风机包括空调风机以及其他的送风机、排风机等，这些设备的能耗在整个空调系统中的比例也是比较大的。

因此，做好泵和风机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。

减少风机能耗和减少水泵能耗的方法相似，如采用外保温，大温差送风，提高风机效率等，当系统所需风量减少时要能及时调节送风量，减少风机能耗，达到节能的目的，常用的方法是变频调节[7]。

三、中央空调系统的运行和管理节能措施1、进行新风量的调节一般来说，新风负荷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，进行新风量的调节，减少新风量，能够达到显著的节能效果[8]。

2、合理确定中央空调的开停机及新风供应时间应该根据中央空调的围护结构热工性能、气候变化、房间使用功能进行预测控制，确定出最适合的中央空调的启动和停机时间，在保证舒适的条件下节约空调能耗。

如果已经确定了设备容量，那么就应该按照中央空调的额定功率考虑预冷或预热时间，不仅能够提高冷、热源的运行效率，而且能够缩短预冷或预热的时间。

3、在过渡季节选取室外空气作为自然冷源在中央空调的运行时间内保证卫生条件的基础上，只有当夏季室外空气的热焓大于室内空气的热焓时，或者当冬季室外空气的热焓小于室内空气的热焓时，进行新风量的调节，适当减少新风量才有一定的节能意义。

在过渡季节，当供冷期间出现室外热焓小于室内空气热焓时，应该采用全新风运行，这样做不仅能够达到缩短制冷机的运行时间、减少新风耗能量的目的，而且，也可以使室内环境的空气质量得到改善。

4、定期处理中央空调系统的水质图2 水垢对溴化锂冷水机组影响（其中横轴表示水垢厚度，单位为mm）中央空调制冷系统受水侧污垢、腐蚀及青苔的影响，水侧污垢、腐蚀及青苔的累积容易导致中央空调能耗高[9]。

表1和图2给出了水垢对中央空调制冷机组的影响，随着水垢厚度的增加，水垢热阻对制冷机性能影响很大。

另一方面，冷却系统是敞开式设备，冷却循环水的散热过程是通过冷却塔强制蒸发而带走热量。

由于空气与冷却循环水接触，大气中的尘埃、细菌、氧气及某些有害酸性气体从冷却塔进入冷却管道系统。

冷却水在运行过程中的蒸发,会导致水中溶解的盐类浓度增加，最后以积垢的形式从水中沉淀出来。

水中的溶解氧与金属器壁的氧化反应,会造成金属设备和管道的腐蚀。

而水中大量的溶解物、充足的溶解氧以及合适的温度又是菌藻繁殖的极好场所。

经过中央空调的长时间运行，中央空调设备就会积累很多污垢、锈蚀、锈渣和微生物繁殖所产生的生物污泥，导致管道堵塞、制冷功能降低、能耗增加。

通过理论计算发现，中央空调冷凝器的污垢每增加0.1mm，同时就会降低30% 的热交换效率，相应地，增加5%~8% 的耗电量。

因此，必须定期处理中央空调系统的水质。

5、操作培训为了使中央空调能够正常运行，采用一定的计量方法加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质，实行空调操作人员操作证制度。