中央空调系统节能技术探讨

廖庆红

广西建工集团第一安装有限公司，广西南宁 530000

所谓节能，就是应用技术上现实可靠、经济上可行合理、环境和社会都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能设备或工艺的能量利用效率。当前，随着社会的不断进步与科学技术的不断发展，人们越来越来越认识到环境对人类发展的重要性，对于能源需求与节约的认识逐渐加强，建设节约型社会的要求逐渐提高。从世界范围内来看，建筑一直是耗能大户，全世界有将近30%的能源消耗在了建筑物上，我国建筑能耗在能源总消费量中所占的比例己经从上世纪70年代末的10%，上升到近年的27.45%，而空调能耗在总能耗中约占50%左右，且呈继续上涨趋势。因此，从可持续发展战略和能源发展战略出发，在满足舒适度的基础上，做好中央空调的节能降消，是每个暖通空调工作者义不容辞的责任与追求。

1 中央空调系统节能的现实意义

1.1 建筑节能法规要求空调系统降低能耗

长期以来，当季节变化、昼夜温差变化、温室效应和空调实际使用工况发生变化时，中央空调系统在传统的运行模式下，能源浪费很大。就我国情况而言，现代建筑中采用中央空调的民用、公用及商用建筑，中央空调能耗约占整个建筑总能耗的50%左右，商场和综合大楼等的能耗甚至可能高达60%以上。我国属能源消耗大国，能源有限，利用率不高且依赖性强。近年来能源短缺的现实迫使国家把公共建筑节能提升到战略高度，相应制定了节约能源法，对公共建筑能耗国家发布实施国家节能标准。

1.2 产业办公楼宇的发展对空调系统节能提出了更高的要求

现阶段，产业办公楼从发展初期的以“产权式商铺”为主要销售模式逐渐被经营持有型物业所取代，从投资者的经济效益来说，过去一段时间由于利润的实现，产业办公楼多以出售为主，受短期利益的驱动，往往只追求建设阶段的低成本和销售时的高收益，对后期实际使用阶段的效果和运营成本很少考虑，后期往往中央空调系统效率低、能耗大。而目前越来越多的项目——主要为商业办公地产，以持有物业持续经营为主要赢利模式，这势必使投资者及发展商从一开始就关注能耗问题。

2 现阶段我国中央空调能耗现状概述

我国现阶段中央空调系统的应用中，更多的关注的是空调系统温湿度控制效果及空气品质控制效果，往往忽略了空调系统的能耗情况，整体来说，我国中央空调系统能效并不高，其原因主要有以下3个方面：

1）设计过程重投资成本核算，轻能耗指标计算

缺乏节能引导中央空调系统的经济性分析。在系统方案设计中，初投资与运行费用通常是矛盾的两个方面。一般节能、运行费用低的系统方案其初投资比较大。用户或投资者由于对中央空调系统的性能指标，尤其是初投资和运行费用的综合经济性指标缺乏专业认识，容易忽略综合投资收益计算，这导致工程建设方对采用高成本的节能方案没有积极性，往往采用成本小、初投资低的设计方案，以较低的竞争价格赢取工程项目。这使很多初投资低但能耗大、运行费用高的中央空调系统大行其道。

2）政策上缺乏系统的、全局性能效指标

2004年8月23日，国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了三项空调能效国家标准，规定了房间空气调节器、单元式空气调节机和冷水机组的能源效率限定值及能效等级。但中央空调是一项复杂的系统工程，中央空调能源有效利用的评价不能单纯地停留在对机器设备的评价上，对整个系统的评价更为重要，是否节能不仅与空调设备有关，而且与系统设计思想、管网设计、各部分匹配、施工优劣，运行管理水平以及建筑物热特性等因素有关。

3）缺乏高素质运行管理人员和节能监控

多数空调运行管理人员由非专业人员组成，由于专业知识的限制，无法承担中央空调节能运行和管理的任务。同时，投资方与建设方目标不同， 实际使用中，不同方案之间的经济性比较一般只是理论分析比较，无法也不会进行实物、实验比较，无法做到很好的监控。

3 中央空调系统节能技术分析

3.1 选择合理的室内设计参数

中央空调系统设计参数的取值不仅直接影响中央空调系统的造价，也影响着中央空调系统的运行效率和运行能耗。在满足要求的前提下，适当降低设计标准；在舒适度相同的情况下，参考ASHRAE 62 标准，根据实际情况，在允许范围内调整室内温湿度的取值等方法都可以减少空调系统能耗。

3.2 科学合理地设计机房位置

在公共建筑中，空调的设备的机房最多，有制冷机房、热交换机房、空调机房、排风机房等。国外建筑物的机房位置一般分布则是冷热源集中布置，即冷冻机房和热交换间大都设在地下室，而空调机房都分散专用，靠近被调的房间。空调机房适当分散之后，随之而来的是风道短，段面小，空间省投资少。在风量相等的情况下，风道短风机的压头就可以选得低，功率也相应较小，运行能耗就越省。

3.3 空调设备的节能

中央空调能耗一般包括3部分，即空调冷热源、空调机组及末端设备、水或空气输送系统。因此，可针对性地从这3方面进行节能研究。

3.3.1 空调冷热源的节能

1）减少冷热负荷。冷热负荷是空调系统最基础的数据，减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低；

2）提高冷源效率。评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数，是指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却物的温度 T0 ’和冷却剂温度 Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系数越高。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。

3.3.2 水或空气输送系统节能

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%，夏季供冷期间占12%～24%，因此水系统节能非常重要。目前，空调水系统在设计上存在着一些问题：1）选择水泵是按设计值查找水泵样本铭牌参数确定，而不是按水泵的特性曲线选定水泵型号；2）未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，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、回水温差一般取5℃，但经实测，夏季冷冻水回水温差较好的为35℃，较差的只有1.5℃～2℃，造成实际水流比设计水量大1.5 倍以上，使水泵电耗增加。对此，可从如下方面考虑水系统节能：1）重视水系统设计，认真进行水系统各环路的计算，并采取相应措施保证各环路水力平衡；2）认真校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；3）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，进水温度高1℃，溴化锂冷水机组能耗高6%。

3.3.3 空调机组末端设备节能

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。

3.4 运行管理节能

3.4.1 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，节能效果显著。

3.4.2 合理确定开停机及新风供应时间

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。

3.4.3 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。

3.4.4 空调系统自控

空调自动控制能较大程度地提高建筑环境的舒适度，最大限度地节约能源。随着自控技术的发展以及自控设备价格的降低，自动控制将更广泛地应用于空调行业。具体可以从4个方面考虑：1）考虑过渡季全新风的可能及新风量变化的要求，采用双风机系统；2）送、回风机采用变频调速风机；3）水系统设电动二通阀，水流量自动调节；4）新、回风阀为电动调节阀，调节新回风比。

4 关于中央空调节能问题的建议

1）建筑空调系统的设计和运行管理是否采用节能技术措施，与技术、经济、政策等多方面因素息息相关。因此，各级主管部门、工程技术人员应克服因循守旧思想，正确认识空调系统中一次投资与运行费用两者之间的关系，保证空调节能技术的推广应用；

2）制定适合我国实际情况的有关节能标准与规范，包括通风、空调、制冷系统的建筑节能标准与规范，以改善目前建筑空调能量使用的落后的状况；

3）积极引进国外先进的节能技术和成果，开发适合我国使用的新型空调节能设备和材料，提高使用效率；加强对新能源的利用和开发，例如热泵技术、太阳能技术和风能的利用，使我国的空调节能工作进入一个新的台阶；

4）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。

[1]沈月勇.因地制宜发展中央空调节能技术的探讨[J].中国科技博览，2009(7).

[2]贺利娜.中央空调系统的节能措施[J].中国新技术新产品，2010(1).

[3]高军，王丽，耿永军.浅论中央空调系统节能[J].科技信息，2008(21).