現(xiàn)代大樓中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能探討

陳東武

（廣西榮泰建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545007）

現(xiàn)代大樓中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能探討

陳東武

（廣西榮泰建筑設(shè)計有限責(zé)任公司，廣西 柳州 545007）

中央空調(diào)系統(tǒng)雖然能夠為人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活提供較為舒適的溫度保障，但是卻是以極大的能耗為代價的，特別是大型中央空調(diào)系統(tǒng)的水能、電能及人力成本消耗都較高，因此，相關(guān)專業(yè)人士正在積極進(jìn)行中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的研究和改革。文章首先闡述了中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗構(gòu)成情況，進(jìn)而有針對性的提出了相應(yīng)的解決建議和節(jié)能措施。

中央空調(diào)；節(jié)能；措施

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國城市化進(jìn)程不斷加快，作為現(xiàn)代化的建筑大樓中必不可少的配套設(shè)備，空調(diào)，特別是大型中央空調(diào)對于建筑內(nèi)部氣溫的調(diào)節(jié)，并在為人類提供舒適的生活和工作環(huán)境方面的作用越來越突出。與此同時，中央空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中所消耗的電能、水能等資源量也十分驚人，基本上都在建筑總耗能量的一半左右。因此，十分有必要對現(xiàn)代化的大樓建筑的中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行研究和探討，以期能夠?qū)で蟮胶侠淼目尚行缘慕鉀Q途徑，促進(jìn)我國建筑產(chǎn)業(yè)的朝著節(jié)能、低耗、綠色、環(huán)保的方向穩(wěn)步發(fā)展。

1　中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗構(gòu)成

1.1必要能耗

不論空調(diào)的型號是哪種，也不論空調(diào)體型的大與小，或者空調(diào)工作所依賴的是哪種系統(tǒng)，空調(diào)在運(yùn)行過程中的熱源設(shè)備、輸送設(shè)備和交換設(shè)備的工作都或多或少的消耗了電能資源，電力的消耗我們都能通過電表或其他控電設(shè)備得知，該數(shù)值往往為空調(diào)的制冷、制熱所消耗的電能總和。這些能耗也就是我們常說的顯性消耗，是空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)必要的能量消耗。每一個空調(diào)系統(tǒng)一般都會有其裝機(jī)容量的說明，而這個容量的數(shù)值計算一般需要經(jīng)過一定的過程，具體來講就是先搜集歷年來的逐時氣象信息，并求出標(biāo)準(zhǔn)年的資料，然后以空調(diào)房間進(jìn)行動態(tài)的負(fù)荷量的模擬，計算出逐時的負(fù)荷量，然后利用空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)來進(jìn)行系統(tǒng)模擬和裝置的耗能模擬，最終計算出逐時消耗量即可。在實際能耗模擬時，一般需要負(fù)荷模型、空氣處理模型及裝置能耗模型的建立（見圖2）。

圖1　空調(diào)能耗計算模型關(guān)系圖

需要指出的是，設(shè)備能耗模擬需要對風(fēng)機(jī)、水泵和冷機(jī)等設(shè)備的特性變化事先進(jìn)行了解，這樣才能較為準(zhǔn)確的得出能耗量或裝機(jī)容量。而在實際的空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因受到其他因素的干擾，空調(diào)還會產(chǎn)生一些額外的能量消耗，這些都計到顯性額外能耗之中。

1.2隱性能耗

通俗的講，隱性能耗大多是在空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中看不見摸不著的一些能量消耗。比如有些空調(diào)系統(tǒng)的密封不到位，或者水機(jī)出現(xiàn)故障，極易造成空調(diào)水系統(tǒng)中水能的浪費(fèi)。再如如果空調(diào)的線路出現(xiàn)問題，還可能浪費(fèi)過多的電能，這些都會造成顯性額外能耗增加或者隱性能耗的產(chǎn)生。長期的隱性能耗也在一定程度上加劇了中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗量，這些并不是空調(diào)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中必須的能耗，因此造成了極大的資源浪費(fèi)。

2　現(xiàn)代大樓中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能措施

2.1水系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

空調(diào)在設(shè)計和生產(chǎn)時為了節(jié)約水能消耗，大多也都進(jìn)行了較為合理的水系統(tǒng)設(shè)計，以最大限度的控制其顯性水系統(tǒng)的能耗，因此水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化應(yīng)當(dāng)以降低水系統(tǒng)的隱性消耗為主。中央空調(diào)的水系統(tǒng)大多由冷卻水和冷凍水兩大系統(tǒng)構(gòu)成，這也是節(jié)能的主要部位?？照{(diào)水系統(tǒng)消耗水量較大，而且會增加水壓。

對于冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能方面，冷凍水系統(tǒng)是通過空間載冷來調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的，水資源會通過管路保溫的冷量消耗，還可能會通過冷凍水消融而流失。這些隱性能耗主要是由旁通閥或者排污閥失靈或者不牢固造成的。在實際的空調(diào)系統(tǒng)檢查和調(diào)試運(yùn)行時，如果發(fā)現(xiàn)對膨脹水箱過于頻繁的進(jìn)行補(bǔ)水或者空調(diào)機(jī)身漏水現(xiàn)象的話，則應(yīng)當(dāng)警惕排污閥或者旁通閥是否關(guān)好，并及時排除故障，降低由于冷凍水的流失而造成的水資源浪費(fèi)和設(shè)備電能的消耗。

針對冷卻水系統(tǒng)，其節(jié)能應(yīng)當(dāng)從其水能消耗的重點(diǎn)方面抓起。首先，對于蒸發(fā)消耗的水能，空調(diào)制冷主要通過冷卻塔中熱水蒸發(fā)達(dá)到冷卻目的，在這一過程中，一些冷卻水分就會散發(fā)到空氣中。水分蒸發(fā)所吸收的熱量除了冷卻塔內(nèi)的熱水還有一部分來自空氣，如果空調(diào)風(fēng)量不變，冷卻負(fù)荷降低的話，其實際干球溫度就會下降。此外，風(fēng)機(jī)運(yùn)行能夠大大降低冷卻塔出水口的溫度，但也因此增加了風(fēng)機(jī)和水機(jī)的電能消耗，綜合來講也不能達(dá)到節(jié)能的目的。

另外，還可以通過減少冷卻廢水來減少水耗。有些空調(diào)系統(tǒng)可能存在循環(huán)水量過多的問題，在設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時很可能造成水滴的帶出，因此，必須要對播水器的循環(huán)角度進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，及時清潔散水槽，進(jìn)行適宜的風(fēng)機(jī)葉片角度調(diào)節(jié)，降低廢水能耗?？照{(diào)使用過程中都需要進(jìn)行排污換水，但是通過提高水系統(tǒng)的清潔度可以有效減少操作次數(shù)，也能在一定程度上節(jié)約水耗。

2.2風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化措施

風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化主要通過改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計來進(jìn)行。

首先，要對風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)外分區(qū)，以減少兩個部位之間冷熱傳遞，提高能量利用率，應(yīng)當(dāng)根據(jù)風(fēng)系統(tǒng)形式及分區(qū)特點(diǎn)，盡量使用天然冷源，或者全新風(fēng)，提高冷卻效率。

其次，要通過革新風(fēng)比系統(tǒng)來進(jìn)行節(jié)能，該方式對于風(fēng)系統(tǒng)的內(nèi)外分區(qū)系統(tǒng)節(jié)能都有促進(jìn)，內(nèi)區(qū)節(jié)能效果更佳明顯。新風(fēng)系統(tǒng)主要依靠內(nèi)循環(huán)，而利用風(fēng)比系統(tǒng)則能有效降低空調(diào)能耗。對于一些人流量較大的場所，比如大型的商超及辦公大樓，空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時可以根據(jù)室內(nèi)人員變動情況通過控制檢測二氧化碳含量來及時動態(tài)調(diào)整風(fēng)量，在保證環(huán)境舒適的基礎(chǔ)上，最大限度降低能耗，特別是在室內(nèi)沒有人員活動時，盡可能的關(guān)閉所有設(shè)備，只運(yùn)行換氣風(fēng)扇即可。如果使用全新風(fēng)，則可及時觀測外界空氣及氣溫情況，合理運(yùn)行系統(tǒng)。

再次，要積極采用先進(jìn)的變風(fēng)量系統(tǒng)即空調(diào)的VAV系統(tǒng)。傳統(tǒng)的空調(diào)機(jī)通常會采用全年最小新風(fēng)量來設(shè)計，以便于控制，并且一般只能按照冬季和夏季兩種模式進(jìn)行設(shè)定，而對于過渡季節(jié)大多沒有過多的設(shè)計，這樣增加了冷水機(jī)的運(yùn)行時間和能量消耗。而新型的VAV空調(diào)系統(tǒng)通過全新風(fēng)供冷能夠有效降低冷水機(jī)運(yùn)行時長， 降低了設(shè)備容量值。對于采用定風(fēng)量系統(tǒng)的空調(diào)而言，為了滿足各個房間的不同負(fù)載需求，一般其送風(fēng)量是各房間熱量或者冷量的和。相比較而言，VAV系統(tǒng)則可以獨(dú)立控制風(fēng)量和制冷制熱量，為每一個房間設(shè)定相同的送風(fēng)量，這種設(shè)計模式，大大降低了空調(diào)機(jī)組的耗能，其總的風(fēng)量和制冷或者制熱量要比采用定風(fēng)量系統(tǒng)輸送的總風(fēng)量小，進(jìn)而減少了整個建筑的冷風(fēng)機(jī)容量，達(dá)到節(jié)能低耗的目的。最后，風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能還可以通過對排風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的熱能進(jìn)行回收來減少能耗。當(dāng)室內(nèi)排風(fēng)需要對新風(fēng)進(jìn)行熱處理或者冷卻時，空調(diào)機(jī)組新風(fēng)負(fù)荷就會降低，提高節(jié)能效率。

2.3綜合利用能源及設(shè)備

現(xiàn)代大樓的中央空調(diào)系統(tǒng)大多是一項較為繁雜和龐大的工程，因此，要對中央空調(diào)系統(tǒng)自身及附加的設(shè)備和所需的能源進(jìn)行綜合且高效的利用。比如，有些空調(diào)系統(tǒng)在滿足夏季供冷的需求之外，還通過冷水機(jī)組的直燃吸收來為居民生活提供熱水，并且對于居民生活產(chǎn)生的廢熱還可以通過冷水機(jī)組進(jìn)行吸收利用，雙向節(jié)能。

2.4強(qiáng)化自動控制系統(tǒng)的合理設(shè)置

隨著科技水平和工業(yè)的快速發(fā)展，設(shè)備的自動化程度越來越高。中央空調(diào)系統(tǒng)也逐步配備了相應(yīng)的自動化控制系統(tǒng)來保證運(yùn)行的穩(wěn)定和高效。因此，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化空調(diào)的自動控制系統(tǒng)的合理設(shè)置，逐步減少手動運(yùn)行控制可能帶來的高消耗。

3　結(jié)束語

隨著時代的進(jìn)步，大樓中央空調(diào)的應(yīng)用越來越多，人們對其依賴程度越來越烈，對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，提升其節(jié)能水平已經(jīng)成為其系統(tǒng)應(yīng)用的重要內(nèi)容。相關(guān)人員要積極探索相應(yīng)的節(jié)能措施，讓中央空調(diào)的應(yīng)用與社會的生態(tài)發(fā)展建設(shè)相互協(xié)調(diào)。

［1］吳俊峰，張秀平，等.中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造方案的節(jié)能量測量及驗證方法初探［J］.制冷與空調(diào)，2013，（9）：78-83.

［2］程立權(quán)，吳俊峰，孔曉鳴，蔡松素，等.某展廳中央空調(diào)系統(tǒng)改造及節(jié)能效果分析［J］. 制冷與空調(diào)，2015，（1）：65-69.

［3］張圓明，楊茹，何軍飛，等.中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能潛力及途徑分析［J］.應(yīng)用能源技術(shù)，2015，（11）：30-34.

S210.4

A

1671-3818（2016）09-0113-02

陳東武（1987-），男，本科，廣西柳州人，助理工程師，主要從事建筑暖通空調(diào)設(shè)計的工作。