摘  要
       
        近年来随着社会经济的持续快速发展，我国建筑行业呈现出蓬勃发展的态势。与此同时，中央空调系统的应用日益普及，由此造成的能源消耗已成为影响国家能源战略的重要方面。因此，研究节约能源、提高能效的技术手段和方法迫在眉睫。文章从中央空调的维护结构、冷热源、系统设计及运行方面研究并分析了促使中央空调系统节能运行，提高能源利用率的各种措施。
       
        关键词  中央空调/节能/耗能/措施
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
        Shallow talk the economy energy path of
        the central air condition system
       
       
        ABSTRACT
       
        Recent years, with the fast and continuous development of China's economy, construction industry in our country also develops vigorously. Meanwhile, as the application of central air-conditioning systems is increasing day by day, energy consumptions by these air-conditioners have significantly affected our country's enemy strategies. Therefore, it is real time to study technical ways and methods in order to save energy and maximize using efficiency. This text will study and analyze various measures of improving energy -saving effect and enhancing efficiency with respect to maintenance structure, energy souse, system design and its running situation.
       
        KEY WORDS   Central air-conditioner; Energy-saving; Energy consumption; Measure
       
       
       
       
       
       
       
       
       
        0 前言
        随着国民经济的发展、人民生话水平的提高，空调应用日益广泛、普及，空调用电占总用电总量的比例在不断上升，空调能耗占总能耗比重也在不断上升，因而空调节能意义巨大[1]。同时，空调系统的设计及设备选型中均以最大负荷作为设计工况，而实际运行中空调负荷则随多种因素而变化，存在很大的能源浪费现象。因此，空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键。建筑中的空调系统节能已成为节能领域中的一个重点和热点，于是降低空调能耗也被纳于建筑节能的任务中，如何更好的利用现在的空调技术服务人类同时又能满足建筑能耗的要求，是现阶段专业技术人员的工作要点[2]。而中央空调设计方案的好坏直接影响着建筑环境的质量和节能状况。随着科学技术的迅速发展以及对节能和环保要求的不断提高，中央空调领域中新的设计方案大量涌现，针对同一个设计项目，往往可以有很多不同的设计方案可供选择，设计人员要进行大量的方案比较和优选工作，设计方案技术经济性比较正在成为影响暖通空调设计质量和效率的一项重要工作。如何对中央空调设计方案进行科学的比较和优选，是中央空调设计人员在实际设计工作中经常遇到的一个重要技术难题。
        中央空调节能主要可从以下几个方面考虑：系统的选择、设备的选配、运行过程中的管理等[2,3,4]。
        1 系统的选择
        1.1 采用变风量系统
        以减少空气输送系统的能耗全空气空调系统设计的基本要求，是要确定向空调房间输送经过一定处理的空气数量，用以吸收室内的余热和余湿，从而维持室内所需要的温、湿度。当室内余热值发生变化而又需要使室内温度保持不变时，可采用两种方法[4]：
        (1)定风量：将送风量固定，而改变送风温度；
        (2)变风量：将送风温度值固定，而改变进风量。
        考虑到现代化楼字的空凋要求，正从集中式控制向各个房间进行独立、个别控制的方面发展。变风量空调(VAV)控制系统可以克服定风量系统的诸多缺点，它可以根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制，通过改变送风量的办法，来满足不同房间(或区域)对负荷变化的需要。同时，采用变风量系统可以使空调系统输送的风量在建筑物中各个朝向的房间之间进行转移，解决一天中同一时间各朝向房间的负荷并不都处于最大值的问题，从而减少系统的总设计风量， 这样，空调设备的容量也可以减小，既可节省设备费的投资，也进一步降低了系统的运行能耗。资料显示，采用变风量系统可节省能源达到30%[5]，并可同时提高环境的舒适性。该系统最适合应用干楼层空间大而且房间多的建筑。尤其是办公楼，更能发挥其操作简单、舒适、节能的效果。因此。变风量系统在运行中是一种节能的空调系统。
        1.2 利用能量回收系统
        压缩机工作过程中会排放大量的废热，热量等于空调系统从空间吸收的总热量加压缩机电机的发热量。水冷机组通过冷却水塔，风冷机组通过冷凝器风扇将这部分热量排放到大气环境中去。热回收技术利用这部分热量来获取热水，实现废热利用的目的[6,7]。热回收技术应用于水冷机组，减少原冷凝器的热负荷，使其热交换效率更高；应用风冷机组，使其部分实现水冷化，使其兼具有水冷机组高效率的特性；所以无论是水冷、风冷机组，经过热回收改造后，其工作效率都会显著提高。根据实际检测，进行热回收改造后机组效率一般都是提高5%~15%[7]。由于技术改造后负载减少，机组故障减少，寿命延长。目前该项技术广泛应用于活塞式、螺杆式冷水机组。
        1.3 合理选择冷热源
        在制冷机组的选用中，根据“提高电力在终端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重，有效利用石油和天然气资源”的国家能源政策，鼓励采用电制冷机组，限制采用燃煤锅炉的产品。同时，可积极发展太阳能空调与燃气空调，合理利用其他热源。
        (1)太阳能空调：建立在太阳能热水器应用的基础L的太阳能空调，可充分利用夏天的太阳能，具有很好的经济性。利用太阳能供冷与供热，不仅可以节省电力和常规能源，对环境保护尤其有重要意义[8]。
        (2)燃气空调：燃气空调具有削减夏季电力高峰、填补夏季燃气低谷的益处。
        (3)土壤热源的有效利用：目前我国南方地区空调系统主要用空气源热泵作为冷热源，由于其“室外机”受环境空气季节性温度变化规律的制约，夏季供冷负荷越大时对应的冷凝温度越高，众所周知，制冷系统冷却水进水温度的高低对主机耗电量有着重要影响，一般推算，在水量一定情况下，进水温度提高l℃ ，压缩机主机电耗约增加为2%，溴化锂主机能耗提高约6%[9]。为此若能寻找到更理想的新热源形式取代或部分取代目前多采用的空气热源，无疑将有广泛的应用前景和明显的节能效果。与地面上环境空气相比，地下5米以下全年土壤温度稳定且约等于年平均温度，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。所以从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。
        土壤热源热泵的主要优点有[10,11]：节能效果明显，可比空气源热泵系统节能约20%[6]；埋地换热器不需要除霜，减少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有较好的蓄热性能，可与太阳能联用改善冬季运行条件；埋地换热器在地下静态的吸放热，可减小空调系统对地面空气的热污染及噪音污染。
        2 空调系统中设备的节能选配方案
        2.1 末端设备
        国产风机盘管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凤量、风压匹配合理，漏风量少，空气输送系数大的机组。
        2.2 冷冻水泵
        一般空调水系统的输配用电，在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%~25%，夏季供冷期间约占l2%~24%[12]，因此水系统节能具有重要意义。目前，空调水系统存在着许多问题，如以下几点[12,13]：
        (1)选择水泵是按设计值查找水泵样本的铭牌参数确定，而不是按水泵的特性曲线选定水泵号。普片存在“大马拉小车 的现象；
        (2)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，因此水力、热力失调现象严重；
        (3)大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般均取5℃ ，但经实测夏季冷冻水系统供回水温差较好的为4℃ ，较差的只有2℃ ~2.5℃ ，造成实际水流量比设计水量大1.5倍以上，使水系电耗大大增加。
        水系统节能应从如下方面着手：设计人员应重视水系统设计，认真进行水系统各环路的设计计算，并采取相应措施保证各环路水力平衡。认真核对和计算空调水系统相关系数。切实落实节能设计标准的要求值，积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。
        资料表明[14]，空调水系统采用变流量运行具有很大的节能潜力，变频器投资在1年至2年内即可收回。冷却水泵变速驱动和风机起停控制是两种较为有效的节能运行方式。
        2.3 冷却塔
        制冷系统冷却水进水温度的高低对主机耗电量有着重要影响。
        目前国产玻璃钢冷却塔主要存在如下问题[15]：
        (1)冷却效率低，达不到产品样本规定的冷幅；
        (2)漂水严重，它不仅污染环境，而且浪费水源；
        (3)噪声大，噪声影响周围居民生活的环境。因此，从节能角度看，我们应尽量避免选用国产玻璃钢冷却塔为宜。
        3 运行过程中的节能
        3.1 加强中央空调的运行管理，采用一定的计量方法
        在空调能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的。各项调节和节能措施的实施，亦与操作人员的技术素质直接相关。故应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。另外，集中空调实行计量收费，是建筑节能的一项基本措施。目前在欧美等国家热量计量已是成熟的技术，据国外调查资料表明：实行集中空调计量收费后，其节能率在8%~l5%[16]。我国在计量方面也已取得了一定的成就，还有待进一步完善。
        3.2 通过控制设备进行调节控制
        随着用能计量收费体制的改革，室内空调系统装配温控阀后整个空调系统如何正确配备控制设备是非常重要的。每一个有效节能的空调系统都应配置相应的调节控制设备，如自力式流量控制阀、压差控制阀、温度控制阀等等。在控制模式上需根据建筑物的具体功能、气候条件、使用状况等灵活处理，无统一的模式可循。如[17,18]：
        (1)年运行管理问题，主要应考虑过渡季节的运行：室外新风的利用、新风量的确定等；
        (2)日管理问题，主要应考虑随室外温度的变化采取不同的日节能运行模式，这可采用合理的自控系统及一定的手动调节装置来实现；
         (3)建筑预冷预热时间的合理选择。建筑预冷预热时间的选择将直接影响冷热设备的大小，从而影响初期投资。特别是对于大空间的体育场馆等蓄热量较大的建筑，如何做到既不影响正常使用，又能实现节能或节约投资，预冷预热时间的合理选择是关键。
        4 建筑构造实现节能
        4.1 合理控制面墙比
        通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%~45%[19]，故在进行前期建筑设计时，在保证室内采光的前提下，合理确定窗墙比将十分重要。窗的构造应既起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积比。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。
        4.2  提高门窗的气密性
        资料表明[20]，房间换气次数由每小时0. 8次到0.5次时，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之一。
        4.3 外墙外保温建筑的推广应用
        经过多年的实际应用，证明采用该类保温系统的建筑，无论是从建筑物外装饰效果还是居住的舒适程度，是一项值得在全球范围内推广应用的节能新技术[21]。
        5 其他方面的节能
        5.1 做好设备及管道的保温
        作好设备及管道的保温，对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的。如果保温效果不佳或在维修后保温层修复不好，不但过多地消耗了冷量，也会由于所供冷水温度的过大温升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。
        5.2 定期对空调系统水质处理
        水侧污垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大，也是空调能耗高的重要原因。大气中的尘埃、水分、细菌氧气及某些有害酸性气体不断地由冷却塔进入冷却水系统中，冷冻系统虽然密闭较好，但水中溶解氧对冷冻管材也会产生腐蚀作用，日积月累，空调设备将由于垢、锈蚀、锈渣和微生物不断繁殖所产生的生物污泥，使管道堵塞、制冷量下降、浪费电能[22]。
        6 总结
        节能和环保是实现可持续发展的关键。空调领域作为一用能大户，其能耗已占总能耗的2 0[23]左右，故节能意义十分巨大。而从可持续发展理论出发，空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键，这对于节约能源、降低运行费用、促进国民经济发展具有十分重要的意义。作为一个暖通专业的一员，在空调系统的设计、管理过程中，均应将对节能降噪问题引起足够的重视，在各个环节均应积极地争取挽回所有可能挽回的能量,将能源消耗作为衡量系统优劣的一项重要指标。随着我国城市化程度的不断提高,以及产业结构的调整,建筑能耗的比例将继续提高,最终接近发达国家的水平。于中国国民经济的发展和以煤炭为主的能源结构在较长时间内不可改变,尽管我国已经做出了多方面努力,但温室气体排放量仍在快速增长,现在已成为世界上仅次于美国的温室气体第二排放大国,而且还将继续增加[24]。目前，普遍认为建筑节能是各种节能途径中潜力最大、最为直接有效的方式，而其中中央空调节能责任最大。所以，加强中央空调节能是实现“节能减排”、可持续发展的有效措施之一。
       
       
       
       
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