摘  要
       
        近年來隨著社會經濟的持續快速發展，我國建筑行業呈現出蓬勃發展的態勢。與此同時，中央空調系統的應用日益普及，由此造成的能源消耗已成為影響國家能源戰略的重要方面。因此，研究節約能源、提高能效的技術手段和方法迫在眉睫。文章從中央空調的維護結構、冷熱源、系統設計及運行方面研究并分析了促使中央空調系統節能運行，提高能源利用率的各種措施。
       
        關鍵詞  中央空調/節能/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
        隨著國民經濟的發展、人民生話水平的提高，空調應用日益廣泛、普及，空調用電占總用電總量的比例在不斷上升，空調能耗占總能耗比重也在不斷上升，因而空調節能意義巨大[1]。同時，空調系統的設計及設備選型中均以最大負荷作為設計工況，而實際運行中空調負荷則隨多種因素而變化，存在很大的能源浪費現象。因此，空調系統如何適應在低負荷下高效節能運行及在系統設計中對設備進行節能選配就成為空調節能的關鍵。建筑中的空調系統節能已成為節能領域中的一個重點和熱點，于是降低空調能耗也被納于建筑節能的任務中，如何更好的利用現在的空調技術服務人類同時又能滿足建筑能耗的要求，是現階段專業技術人員的工作要點[2]。而中央空調設計方案的好壞直接影響著建筑環境的質量和節能狀況。隨著科學技術的迅速發展以及對節能和環保要求的不斷提高，中央空調領域中新的設計方案大量涌現，針對同一個設計項目，往往可以有很多不同的設計方案可供選擇，設計人員要進行大量的方案比較和優選工作，設計方案技術經濟性比較正在成為影響暖通空調設計質量和效率的一項重要工作。如何對中央空調設計方案進行科學的比較和優選，是中央空調設計人員在實際設計工作中經常遇到的一個重要技術難題。
        中央空調節能主要可從以下幾個方面考慮：系統的選擇、設備的選配、運行過程中的管理等[2,3,4]。
        1 系統的選擇
        1.1 采用變風量系統
        以減少空氣輸送系統的能耗全空氣空調系統設計的基本要求，是要確定向空調房間輸送經過一定處理的空氣數量，用以吸收室內的余熱和余濕，從而維持室內所需要的溫、濕度。當室內余熱值發生變化而又需要使室內溫度保持不變時，可采用兩種方法[4]：
        (1)定風量：將送風量固定，而改變送風溫度；
        (2)變風量：將送風溫度值固定，而改變進風量。
        考慮到現代化樓字的空凋要求，正從集中式控制向各個房間進行獨立、個別控制的方面發展。變風量空調(VAV)控制系統可以克服定風量系統的諸多缺點，它可以根據各個房間溫度要求的不同進行獨立溫度控制，通過改變送風量的辦法，來滿足不同房間(或區域)對負荷變化的需要。同時，采用變風量系統可以使空調系統輸送的風量在建筑物中各個朝向的房間之間進行轉移，解決一天中同一時間各朝向房間的負荷并不都處于最大值的問題，從而減少系統的總設計風量， 這樣，空調設備的容量也可以減小，既可節省設備費的投資，也進一步降低了系統的運行能耗。資料顯示，采用變風量系統可節省能源達到30%[5]，并可同時提高環境的舒適性。該系統最適合應用干樓層空間大而且房間多的建筑。尤其是辦公樓，更能發揮其操作簡單、舒適、節能的效果。因此。變風量系統在運行中是一種節能的空調系統。
        1.2 利用能量回收系統
        壓縮機工作過程中會排放大量的廢熱，熱量等于空調系統從空間吸收的總熱量加壓縮機電機的發熱量。水冷機組通過冷卻水塔，風冷機組通過冷凝器風扇將這部分熱量排放到大氣環境中去。熱回收技術利用這部分熱量來獲取熱水，實現廢熱利用的目的[6,7]。熱回收技術應用于水冷機組，減少原冷凝器的熱負荷，使其熱交換效率更高；應用風冷機組，使其部分實現水冷化，使其兼具有水冷機組高效率的特性；所以無論是水冷、風冷機組，經過熱回收改造后，其工作效率都會顯著提高。根據實際檢測，進行熱回收改造后機組效率一般都是提高5%~15%[7]。由于技術改造后負載減少，機組故障減少，壽命延長。目前該項技術廣泛應用于活塞式、螺桿式冷水機組。
        1.3 合理選擇冷熱源
        在制冷機組的選用中，根據“提高電力在終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氣資源”的國家能源政策，鼓勵采用電制冷機組，限制采用燃煤鍋爐的產品。同時，可積極發展太陽能空調與燃氣空調，合理利用其他熱源。
        (1)太陽能空調：建立在太陽能熱水器應用的基礎L的太陽能空調，可充分利用夏天的太陽能，具有很好的經濟性。利用太陽能供冷與供熱，不僅可以節省電力和常規能源，對環境保護尤其有重要意義[8]。
        (2)燃氣空調：燃氣空調具有削減夏季電力高峰、填補夏季燃氣低谷的益處。
        (3)土壤熱源的有效利用：目前我國南方地區空調系統主要用空氣源熱泵作為冷熱源，由于其“室外機”受環境空氣季節性溫度變化規律的制約，夏季供冷負荷越大時對應的冷凝溫度越高，眾所周知，制冷系統冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響，一般推算，在水量一定情況下，進水溫度提高l℃ ，壓縮機主機電耗約增加為2%，溴化鋰主機能耗提高約6%[9]。為此若能尋找到更理想的新熱源形式取代或部分取代目前多采用的空氣熱源，無疑將有廣泛的應用前景和明顯的節能效果。與地面上環境空氣相比，地下5米以下全年土壤溫度穩定且約等于年平均溫度，可以分別在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發溫度。所以從原理上講，土壤是一種比環境空氣更好的熱泵系統的冷熱源。
        土壤熱源熱泵的主要優點有[10,11]：節能效果明顯，可比空氣源熱泵系統節能約20%[6]；埋地換熱器不需要除霜，減少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有較好的蓄熱性能，可與太陽能聯用改善冬季運行條件；埋地換熱器在地下靜態的吸放熱，可減小空調系統對地面空氣的熱污染及噪音污染。
        2 空調系統中設備的節能選配方案
        2.1 末端設備
        國產風機盤管從總體水平看與國外同類產品相比差不多，但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此設計中一定注意選用重量輕、單位風機功率供冷(熱)量大的機組。空調機組應該選用機組風機鳳量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系數大的機組。
        2.2 冷凍水泵
        一般空調水系統的輸配用電，在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20%~25%，夏季供冷期間約占l2%~24%[12]，因此水系統節能具有重要意義。目前，空調水系統存在著許多問題，如以下幾點[12,13]：
        (1)選擇水泵是按設計值查找水泵樣本的銘牌參數確定，而不是按水泵的特性曲線選定水泵號。普片存在“大馬拉小車 的現象；
        (2)對每個水環路進行水力平衡計算。對壓差相差懸殊的回路也未采取有效措施，因此水力、熱力失調現象嚴重；
        (3)大流量、小溫差現象普遍存在，設計中供、回水溫差一般均取5℃ ，但經實測夏季冷凍水系統供回水溫差較好的為4℃ ，較差的只有2℃ ~2.5℃ ，造成實際水流量比設計水量大1.5倍以上，使水系電耗大大增加。
        水系統節能應從如下方面著手：設計人員應重視水系統設計，認真進行水系統各環路的設計計算，并采取相應措施保證各環路水力平衡。認真核對和計算空調水系統相關系數。切實落實節能設計標準的要求值，積極推廣變頻調速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節能措施。
        資料表明[14]，空調水系統采用變流量運行具有很大的節能潛力，變頻器投資在1年至2年內即可收回。冷卻水泵變速驅動和風機起停控制是兩種較為有效的節能運行方式。
        2.3 冷卻塔
        制冷系統冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響。
        目前國產玻璃鋼冷卻塔主要存在如下問題[15]：
        (1)冷卻效率低，達不到產品樣本規定的冷幅；
        (2)漂水嚴重，它不僅污染環境，而且浪費水源；
        (3)噪聲大，噪聲影響周圍居民生活的環境。因此，從節能角度看，我們應盡量避免選用國產玻璃鋼冷卻塔為宜。
        3 運行過程中的節能
        3.1 加強中央空調的運行管理，采用一定的計量方法
        在空調能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的。各項調節和節能措施的實施，亦與操作人員的技術素質直接相關。故應加強對空調操作人員的培訓，提高管理人員素質，實行空調操作人員操作證制度。另外，集中空調實行計量收費，是建筑節能的一項基本措施。目前在歐美等國家熱量計量已是成熟的技術，據國外調查資料表明：實行集中空調計量收費后，其節能率在8%~l5%[16]。我國在計量方面也已取得了一定的成就，還有待進一步完善。
        3.2 通過控制設備進行調節控制
        隨著用能計量收費體制的改革，室內空調系統裝配溫控閥后整個空調系統如何正確配備控制設備是非常重要的。每一個有效節能的空調系統都應配置相應的調節控制設備，如自力式流量控制閥、壓差控制閥、溫度控制閥等等。在控制模式上需根據建筑物的具體功能、氣候條件、使用狀況等靈活處理，無統一的模式可循。如[17,18]：
        (1)年運行管理問題，主要應考慮過渡季節的運行：室外新風的利用、新風量的確定等；
        (2)日管理問題，主要應考慮隨室外溫度的變化采取不同的日節能運行模式，這可采用合理的自控系統及一定的手動調節裝置來實現；
         (3)建筑預冷預熱時間的合理選擇。建筑預冷預熱時間的選擇將直接影響冷熱設備的大小，從而影響初期投資。特別是對于大空間的體育場館等蓄熱量較大的建筑，如何做到既不影響正常使用，又能實現節能或節約投資，預冷預熱時間的合理選擇是關鍵。
        4 建筑構造實現節能
        4.1 合理控制面墻比
        通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%~45%[19]，故在進行前期建筑設計時，在保證室內采光的前提下，合理確定窗墻比將十分重要。窗的構造應既起控制日光照射的作用并要限制窗戶墻體的面積比。對于窗戶面積比較大的建筑物，應考慮采用吸熱玻璃、熱反射玻璃或遮陽措施，如遮陽板、屋檐、挑檐、挑陽臺、百葉板、窗簾等。在室外溫度較低的時候可以直接利用自然空氣作為能源。所以窗的構造應能開啟或在其上設置可以開啟的自然通風口。
        4.2  提高門窗的氣密性
        資料表明[20]，房間換氣次數由每小時0. 8次到0.5次時，建筑物的耗冷可降低8% 左右，因此設計中應采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。
        4.3 外墻外保溫建筑的推廣應用
        經過多年的實際應用，證明采用該類保溫系統的建筑，無論是從建筑物外裝飾效果還是居住的舒適程度，是一項值得在全球范圍內推廣應用的節能新技術[21]。
        5 其他方面的節能
        5.1 做好設備及管道的保溫
        作好設備及管道的保溫，對于節省能量消耗、降低運行費用也是相當重要的。如果保溫效果不佳或在維修后保溫層修復不好，不但過多地消耗了冷量，也會由于所供冷水溫度的過大溫升致空調系統在對空氣的處理過程中因無法保證其機器露點而使空調房間相對濕度超標。
        5.2 定期對空調系統水質處理
        水側污垢、腐蝕及青苔對制冷系統影響極大，也是空調能耗高的重要原因。大氣中的塵埃、水分、細菌氧氣及某些有害酸性氣體不斷地由冷卻塔進入冷卻水系統中，冷凍系統雖然密閉較好，但水中溶解氧對冷凍管材也會產生腐蝕作用，日積月累，空調設備將由于垢、銹蝕、銹渣和微生物不斷繁殖所產生的生物污泥，使管道堵塞、制冷量下降、浪費電能[22]。
        6 總結
        節能和環保是實現可持續發展的關鍵。空調領域作為一用能大戶，其能耗已占總能耗的2 0[23]左右，故節能意義十分巨大。而從可持續發展理論出發，空調系統如何適應在低負荷下高效節能運行及在系統設計中對設備進行節能選配就成為空調節能的關鍵，這對于節約能源、降低運行費用、促進國民經濟發展具有十分重要的意義。作為一個暖通專業的一員，在空調系統的設計、管理過程中，均應將對節能降噪問題引起足夠的重視，在各個環節均應積極地爭取挽回所有可能挽回的能量,將能源消耗作為衡量系統優劣的一項重要指標。隨著我國城市化程度的不斷提高,以及產業結構的調整,建筑能耗的比例將繼續提高,最終接近發達國家的水平。于中國國民經濟的發展和以煤炭為主的能源結構在較長時間內不可改變,盡管我國已經做出了多方面努力,但溫室氣體排放量仍在快速增長,現在已成為世界上僅次于美國的溫室氣體第二排放大國,而且還將繼續增加[24]。目前，普遍認為建筑節能是各種節能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，而其中中央空調節能責任最大。所以，加強中央空調節能是實現“節能減排”、可持續發展的有效措施之一。
       
       
       
       
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