空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究

鐘玉金

（廣東美的制冷設(shè)備有限公司，廣東 佛山528311）

0 前言

在人們的日常生活和生產(chǎn)過程中，空調(diào)系統(tǒng)成為不可或缺的一部分，空調(diào)能耗問題也成為人們關(guān)注的重要話題。 空調(diào)能耗指的是建筑物內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)中所采用的一切設(shè)備日常運(yùn)轉(zhuǎn)所消耗的能量，包括兩大類，一類是為消除建筑物內(nèi)熱、濕負(fù)荷而導(dǎo)致的能源消耗；另一種是輸送流體設(shè)備運(yùn)行時(shí)引起的能源消耗。 在現(xiàn)代社會(huì)中，國家大力倡導(dǎo)可持續(xù)發(fā)展和能源節(jié)約，因此，在空調(diào)的使用過程中，對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方面，需要采取措施，以達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。

1 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化目前存在的問題

目前來說，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化還存在著一些問題。首先，在設(shè)計(jì)方面，沒有達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。一般來說，一些大型的空調(diào)在設(shè)計(jì)的時(shí)候，格外注重空調(diào)系統(tǒng)的工作能力，但是在設(shè)計(jì)的時(shí)候卻是按照空調(diào)系統(tǒng)的最大制冷量來考慮主機(jī)和水泵的容量，這樣的設(shè)計(jì)過程往往給予空調(diào)系統(tǒng)名義工況下的工作能力，實(shí)際不然。 按照最大制冷量來考慮主機(jī)和水泵的容量，使得在進(jìn)行冷卻水泵、冷凍水泵流量計(jì)算時(shí)，普遍采用最大負(fù)荷時(shí)的工況計(jì)算選擇的。 但是在實(shí)際的運(yùn)行過程中，空調(diào)系統(tǒng)并不是按照最大負(fù)荷的工況運(yùn)行的，通常來說90%的運(yùn)行時(shí)間都是在部分負(fù)荷工況下運(yùn)行的，這樣一來，導(dǎo)致了空調(diào)系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)小溫差、大流量的運(yùn)行狀態(tài)，這種狀態(tài)使得空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水泵能量的大量損耗。 不僅是水泵能量的大量損耗，不合理的設(shè)計(jì)還會(huì)導(dǎo)致空調(diào)水系統(tǒng)溫差的變化，使得空調(diào)主機(jī)的運(yùn)行條件不穩(wěn)定，進(jìn)而造成空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率低下、能耗增大，嚴(yán)重影響空調(diào)主機(jī)的使用壽命和使用安全[1]。

空調(diào)系統(tǒng)在控制方面也存在一定的缺陷，使得空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化存在問題。 隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，空調(diào)系統(tǒng)在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制。現(xiàn)在多數(shù)的空調(diào)器主機(jī)和部分末端裝置都是裝有自動(dòng)控制裝置的，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，但是從整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)來說，還沒有形成一個(gè)完全的集中控制，總體來說，現(xiàn)在空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制水平還處在一個(gè)比較低的階段，影響著空調(diào)其他功能的使用。 這種不完全自動(dòng)控制的空調(diào)系統(tǒng)，在面臨外界環(huán)境變化時(shí)，尤其是環(huán)境中濕度和房間負(fù)荷變化較大時(shí)，控制系統(tǒng)在調(diào)節(jié)空調(diào)功能時(shí)會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。

在空調(diào)的系統(tǒng)優(yōu)化方面，也存在一定的問題，早期的暖通空調(diào)系統(tǒng)中的控制主要滿足負(fù)荷需要，如果不對(duì)這樣的系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，必然會(huì)造成一定的能源浪費(fèi)。

空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化關(guān)注的重點(diǎn)

在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化過程中，有幾點(diǎn)是研究的重點(diǎn)。 在建筑節(jié)能中除了努力減少建筑物的冷熱源的能耗之外，最重點(diǎn)的就是空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化，而對(duì)于這么一個(gè)節(jié)能的過程，人們比較關(guān)注的重點(diǎn)就是變流量技術(shù)、送風(fēng)溫差和供回水溫差技術(shù)的應(yīng)用，通過這兩中技術(shù)能夠有效提高系統(tǒng)的能效，達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。

變流量技術(shù)是現(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的重點(diǎn)，變風(fēng)量空調(diào)的系統(tǒng)就是采用的這種技術(shù)。采取變流量技術(shù)可以通過改變送風(fēng)量的辦法來控制不同房間的溫濕度。 在一般的情況下，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況往往是小于設(shè)計(jì)負(fù)荷的，在這種情況下，采用變流量技術(shù)能夠調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的輸送風(fēng)量大小，可以減少空調(diào)系統(tǒng)多余的輸送風(fēng)量，在一定程度上節(jié)約了能源。 采取變流量技術(shù)能夠有效減小空調(diào)設(shè)備的容量，使得空調(diào)設(shè)備本身的成本有所降低，在運(yùn)行的過程中還能降低空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，節(jié)約了電能等能耗，同時(shí)，空調(diào)輸送風(fēng)量還能節(jié)約一部分處理空氣所需的能量，是一種節(jié)能優(yōu)化的重要技術(shù)[2]。

在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化中還有另外一種技術(shù)也是目前關(guān)注的重點(diǎn)，這種技術(shù)就是增大送風(fēng)溫差和供回水溫差。增大空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫差和供回水溫差，根據(jù)流量計(jì)算，能夠有效降低流量，從而能夠更有效地降低管路的損耗，節(jié)能效果非常明顯。 因此，在空調(diào)設(shè)備的使用過程中，在保證空調(diào)精度、舒適度和工藝要求的前提下，可以適量的增大送風(fēng)溫差和供回水溫差，能夠有效地達(dá)到節(jié)能的目的，但是在實(shí)際的運(yùn)行中，供回水溫差一般不宜大于8℃。

2 空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的措施

在空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的研究中，多種措施都可以達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。首先，對(duì)冷、熱源設(shè)備進(jìn)行合理選擇和優(yōu)化配置能夠達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。在進(jìn)行冷、熱源設(shè)備的選型和配置方面，應(yīng)當(dāng)根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)所在地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)、 系統(tǒng)負(fù)荷等多種具體環(huán)境條件進(jìn)行綜合考慮，選出最適合空調(diào)系統(tǒng)環(huán)境條件的冷、熱源設(shè)備的機(jī)型和配置。 選型和配置方面的優(yōu)化主要是靠設(shè)備的性能系數(shù)來達(dá)到節(jié)能優(yōu)化的目的。在空調(diào)水系統(tǒng)的輸送方面，可以通過降低水系統(tǒng)輸送方面的能耗來降低空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能。 在空調(diào)變水量冷水機(jī)組方面，可以通過多臺(tái)冷水機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，并且優(yōu)化冷水機(jī)組的運(yùn)行使得每臺(tái)冷水機(jī)組的冷凍水出水溫度達(dá)到一致， 這種組合方式是空調(diào)變水量冷水機(jī)組的最優(yōu)控制。在空調(diào)系統(tǒng)的循環(huán)水泵方面，應(yīng)盡可能地使用變頻調(diào)速技術(shù)，因?yàn)槟壳暗囊恍┛照{(diào)系統(tǒng)中，循環(huán)水泵一般在工頻運(yùn)行，無法根據(jù)負(fù)荷的變化而進(jìn)行調(diào)整，而變頻調(diào)速技術(shù)有效地解決了這一問題，減少了不必要的能量浪費(fèi)。 在空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化方面，僅僅研究空調(diào)某個(gè)設(shè)備的節(jié)能優(yōu)化是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的， 因?yàn)槎鄠€(gè)設(shè)備組合之后在運(yùn)行的過程中，還是可以相互影響的，因此需要對(duì)空調(diào)的全系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。對(duì)于空調(diào)全系統(tǒng)的優(yōu)化， 需要綜合考慮各個(gè)設(shè)備之間的優(yōu)化方式帶來的影響，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行一定的調(diào)控，才能保證系統(tǒng)的節(jié)能[3]。

不僅是空調(diào)的各個(gè)設(shè)備以及全系統(tǒng)需要優(yōu)化，空調(diào)的自動(dòng)控制對(duì)于空調(diào)節(jié)能優(yōu)化有著重要的影響。空調(diào)的自動(dòng)控制包括冷熱源的能量控制、新風(fēng)量控制、焓值控制、設(shè)備的起停時(shí)間控制、系統(tǒng)運(yùn)行方式的控制、空調(diào)溫濕度設(shè)定的控制、自動(dòng)顯示、記錄等等，可謂是一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中自動(dòng)化應(yīng)用最高的一個(gè)系統(tǒng)，關(guān)系著空調(diào)的使用性能，以及使用過程中的能耗問題。 空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)將空調(diào)的最小消耗量作為空調(diào)節(jié)能優(yōu)化的評(píng)價(jià)函數(shù)，這樣才能達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化運(yùn)行的最佳效果。 在空調(diào)的自動(dòng)控制系統(tǒng)中，隨著電力技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展， 變頻器在空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用逐漸廣泛。變頻器在空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用使得不同類型的機(jī)組都能夠完成一定的自我控制調(diào)節(jié)功能，并且能夠根據(jù)周圍環(huán)境的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行工況， 使得整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)都處于高效率的運(yùn)行過程中，達(dá)到了節(jié)能優(yōu)化目的。

3 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與科技的進(jìn)步， 人們對(duì)于生活水平的要求越來越高，但同時(shí)人們對(duì)于節(jié)約能源及環(huán)保意識(shí)也增強(qiáng)了很多。 空調(diào)是人們生活和生產(chǎn)中不可或缺的設(shè)備，在給人們帶來舒適環(huán)境的同時(shí)，人們可開始關(guān)注到空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化研究。 在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究中，不僅需要對(duì)各個(gè)設(shè)備裝置進(jìn)行優(yōu)化，還要對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并且采取合理的空調(diào)控制技術(shù)，從而達(dá)到整體節(jié)能優(yōu)化的目的。

［1］王偉，劉鋼.空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究[J].改革與開放，2010(10).

［2］曾俊.大型公共建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗監(jiān)測(cè)探討[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2011(04).

［3］朱立.中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方案探討[J].武漢商業(yè)服務(wù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010(01).