浅谈中央空调系统的节能设计

  本文从空调设计中的关键环节控制、空调使用过程中的节能措施以及中央空调的管理三个方面，对中央空调系统的节能进行了分析和总结，为中央空调系统的节能提供了有意义的看法。
    空调设计中的关键环节控制
    1.1. 冷热负荷设计控制
    在中央空调系统施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。负荷计算应采用动态的计算方法，依据实际负荷情况选择合适的冷热源。由于系统冷热源及设备在部分负荷下的性能对系统节能有重要影响，因此，在设备选型时，一方面要考虑到特定的设计工况，同时还应该强调系统运行工况和部分负荷的系统性能的影响。
    设计的空调系统的冷热负荷设计过大，设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点和设备性能，空调机组容量、管道直径、水泵配置、末端设备设计偏大，导致投资、运行费用增大。而很多建筑的空调系统都达不到满负荷运行，即使在最热月仍有闲置的空调机组。水泵选型过大或水泵选配电机功率过大，低效率运行，浪费能源。多台冷冻水泵并联运行时，没有根据供冷负荷的变化调整开启台数，而是无论冷负荷大小，都是按最大冷负荷开动冷冻水泵，白白浪费了电能。
    1.2.空调水系统的设计控制
    水系统大多是定流量，设计水流量按最大冷负荷和5℃的供回水温差确定。而实际普遍存在大流量小温差现象，最大负荷出现的时间很少，绝大部分时间在部分负荷下运行，实际温差小于设计温差，实际流量比设计流量大1．5倍以上，大大超过设计流量，水泵电耗大大增加。
    设计人员应重视水系统设计，对每个水环路进行水力平衡计算，对压差相差悬殊的回路要采取有效措施，保证各环路水力平衡，避免水力、热力失调现象，认真校对和计算空调水系统相关参数，切实落实节能设计标准的要求值，利用电动二通阀对经过空调末端的水流进行控制，使流量随负荷变化而变化，积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。近年来的研究结果表明，加大供回水温差使输送系统减少的能耗大于由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗，因此对整个空调系统而言具有一定的节能效益，不仅要杜绝大流量、小温差现象，还要逐步引入小流量、大温差的设计方法。由于加大供回水温差，设备的运行参数发生变化，设计方案要经过技术经济比较后确定。同时还应该关注冷却水温度对空调系统能耗的影响。
    1.2.1.降低冷却水温度
    由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数就越高。冷却水的供水温度每上升1摄氏度，冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度就需要加强冷却塔的运行管理。首先，对于停止运行的冷却塔，其进出水管的阀门应该关闭。否则，因为来自停开的冷却塔的水温度较高，混合后的冷却水水温就会提高，冷机的制冷系数就减低了。其次，冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温。
    1.2.2.提高冷冻水温度
    冷冻水温度越高，冷机的制冷效率就越高。冷冻水供水温度提高1摄氏度，冷机的制冷系数可提高3%，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。首先，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度。其次一定要关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，否则，经过运行中的冷机的水量就会减少，导致冷冻水的温度被冷机降到过低的水平。
    1.3.新风系统的节能设计
    新风系统的合理使用，也可以有效地控制能耗使用量。在满足卫生条件的情况下，减少新风量或根据实际需要采用变风量系统进行调节。有排风系统的，利用室内能量对新风进行预热与预冷处理（即热回收技术）等都能够有效减少空调系统的能耗。
    空调使用过程中的节能措施
    2.1.空调建筑的节能
    2.1.1.合理设计围护结构的构造。建筑物内的冷热量可以通过房间的墙壁、门窗等传递出处，因此建筑物围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。特别是窗的构造，应能起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积；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、窗帘等阻止热量的吸收。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。
    2.1.2.提高门窗气密性。特别是在夏天，减少房间换气次数。比如，设计中可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。
    2.1.3.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。
    2.1.4.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。
    2.2.建立智能系统控制技术
    随着智能建筑的发展，建立与之配套的空调智能自控系统也是不可缺少的，它对空调系统的运行起着关键作用。空调自控系统虽然增加了投资，但可以在保持良好的室内环境的基础上节省运行费用。一个设计合理和运行管理良好的自控系统既可以大幅度地节省运行费用，使业主在较短的时间内收回投资，也可以提高自动化服务质量，降低对外部环境的影响。
    加强中央空调的管理
    3.1.加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质。懂得根据室外参数的变化进行合理而有效的调节。积极推广水环路热泵，采用热回收、变风量、变水量系统等节能技术。
    3.2.加强日常和定期的对设备和系统地维护和清洗。例如空调构件等的维护，冷凝器等换热设备传热表面的定期除垢或除灰，过滤器、除污器等设备定期清洗。
    3.3.当过渡季节中室内有冷负荷时，应尽量采用室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷量。

    中央空调的节能涉及的范围非常广泛较广，从空调的设计，空调的安装以及运行管理等各方面都有值得改进的地方。无论如何提高节能性，都应从提高能量利用效率来采取对策解决问题，这才是科学的空调节能途径。