中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施研究

胡國將

摘 要：中央空調(diào)系統(tǒng)是建筑物中消耗能源的大戶，約占建筑能耗的50%以上，因此，研究中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施展開了研究，從中央空調(diào)主機(jī)、冷卻水系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)及運(yùn)行管理等方面介紹了中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)系統(tǒng)；冷水機(jī)組；建筑能耗；節(jié)能措施

中圖分類號：TU831.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.20.121

文章編號：2095-6835（2016）20-0121-02

隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)在建筑物中的應(yīng)用越來越廣泛，使得建筑物能耗大大增加。近年來，能源緊缺問題日益突出，如何有效節(jié)約能源，提高能源利用率已成為了當(dāng)前亟需解決的重要問題。而中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗在建筑能耗中占據(jù)50%以上，采取有效的措施節(jié)約中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗是當(dāng)前建筑行業(yè)面臨的迫切任務(wù)。鑒于此，筆者進(jìn)行了相關(guān)介紹。

1 中央空調(diào)主機(jī)的節(jié)能措施

1.1 空調(diào)主機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)

中央空調(diào)主機(jī)能耗占系統(tǒng)總能耗的60%左右，因此制冷機(jī)組的節(jié)能是整個系統(tǒng)節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。中央空調(diào)冷、熱負(fù)荷始終處于動態(tài)變化之中，如果夏天設(shè)定溫度過低或冬天設(shè)定溫度過高，房間的冷、熱負(fù)荷越大，系統(tǒng)耗能也越大，能源浪費(fèi)也越嚴(yán)重。夏季，在通常氣溫下，大多數(shù)建筑物每年至少60%時間的冷負(fù)荷在20%～70%范圍內(nèi)波動。而大多數(shù)中央空調(diào)是以最大冷負(fù)荷所需的最大功率作為設(shè)計參數(shù)，而實(shí)際運(yùn)行的制冷負(fù)荷大大低于設(shè)計負(fù)荷，出現(xiàn)了“大馬拉小車”的情況，導(dǎo)致能源極大浪費(fèi)。主機(jī)采用變頻調(diào)速技術(shù)就能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行負(fù)荷實(shí)時跟蹤，并自動調(diào)節(jié)運(yùn)行工況，有效提高了空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率。

1.2 風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速技術(shù)

中央空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)的給風(fēng)量和水泵的給水量以前也是通過調(diào)節(jié)出、入口的擋板和閥門開度來調(diào)節(jié)，其輸入功率大量消耗在擋板、閥門的截流過程中。由于風(fēng)機(jī)、水泵的軸功率與轉(zhuǎn)速成三次方關(guān)系，因此，風(fēng)機(jī)、水泵采用變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速是最有效的節(jié)能措施，根據(jù)溫度、濕度、壓差和流量的設(shè)定值，實(shí)現(xiàn)冷媒系統(tǒng)變頻智能控制運(yùn)行，使中央空調(diào)能耗隨末端負(fù)荷變化而變化，達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。

2 冷卻水系統(tǒng)的流量優(yōu)化控制

2.1 冷卻水系統(tǒng)的功能

冷卻水系統(tǒng)的功能是將冷水機(jī)組的熱量排放到室外大氣環(huán)境中，冷卻水溫度越低，冷水機(jī)組的制冷效率就越高。如果冷卻塔停開，冷卻水溫度升高，混合后的冷卻水水溫也會提高，冷水機(jī)組的制冷效率就會降低。因此，對于停止運(yùn)行的多聯(lián)冷卻塔，其進(jìn)、出水管的閥門必須關(guān)閉。冷卻水額定流量是按照滿負(fù)荷時的散熱量設(shè)計的，通常就是所需的最大流量。而在實(shí)際運(yùn)行中，大多數(shù)時間都是在不滿負(fù)荷的工況下運(yùn)行，如果冷卻水系統(tǒng)始終保持固定流量運(yùn)行，不僅會造成能源浪費(fèi)，還會導(dǎo)致整個制冷系統(tǒng)運(yùn)行不協(xié)調(diào)。因此，冷卻水流量也應(yīng)該跟蹤調(diào)節(jié)，做到優(yōu)化控制，以變流量方式運(yùn)行，不僅使冷卻水系統(tǒng)與冷媒水系統(tǒng)、冷水機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行，而且還實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能降耗。

2.2 提高冷水機(jī)組蒸發(fā)溫度

表1列出了某公共建筑中央空調(diào)主機(jī)制冷性能隨著蒸發(fā)溫度的變化情況?？梢钥闯?，實(shí)際運(yùn)行的冷水機(jī)組蒸發(fā)溫度每增加1 ℃，機(jī)組單位制冷量的功耗約降低2%.因此，在滿足舒適性的前提下，應(yīng)盡量提高蒸發(fā)溫度。

2.3 降低冷水機(jī)組冷凝溫度

實(shí)際運(yùn)行的水冷式冷水機(jī)組冷凝溫度每增加1 ℃，機(jī)組單位制冷量的功耗約增加3%～4%.因此，應(yīng)盡量降低冷凝溫度，冷凝溫度與冷卻塔冷卻效果、冷凝器換熱效果以及室外空氣溫濕度有關(guān)，可采取提高冷卻塔冷卻效果、冷凝器冷卻水側(cè)自動清洗等技術(shù)來降低冷凝溫度。

隨著冷水機(jī)組運(yùn)行年數(shù)的增加，冷凝器冷卻水側(cè)的污垢會越來越厚，換熱熱阻將不斷增加，最終影響機(jī)組能效。冷凝器冷卻水側(cè)污垢如圖1所示。在冷水機(jī)組日常運(yùn)行中，應(yīng)密切關(guān)注冷凝器端差的變化，及時清洗冷卻水側(cè)水垢，提高換熱效果，降低冷凝溫度，水垢清洗方法有橡膠海綿球自動清洗法、在冷凝器水側(cè)安裝擾流片法、化學(xué)清洗法等。

3 冷卻塔的節(jié)能

冷卻塔的能耗在冷水系統(tǒng)所占的比例雖然不大，但由于使用頻率高，能耗較大。

3.1 冷卻塔運(yùn)行溫度的合理設(shè)置

溫度控制是冷卻塔節(jié)能的關(guān)鍵。利用溫度調(diào)節(jié)器控制冷卻塔風(fēng)機(jī)電源的通斷，熱負(fù)荷變化時，通過熱敏電阻的檢測，發(fā)信號給溫度計，控制風(fēng)機(jī)的開停。當(dāng)熱負(fù)荷低到臨界線時，風(fēng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)熱負(fù)荷升高時，風(fēng)機(jī)重新啟動，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

3.2 風(fēng)機(jī)臺數(shù)及其功率的合理配置

對于并聯(lián)配置的冷卻塔，通過風(fēng)機(jī)臺數(shù)和功率配置來實(shí)現(xiàn)風(fēng)量的調(diào)節(jié)。在實(shí)際運(yùn)行時，可以根據(jù)回水溫度自動開停風(fēng)機(jī)運(yùn)行的臺數(shù)。例如，某酒店冷卻塔風(fēng)機(jī)開啟臺數(shù)是根據(jù)冷卻水回水溫度來確定起停的——當(dāng)回水溫度達(dá)到28 ℃時，冷卻風(fēng)機(jī)自動開啟1臺；當(dāng)回水溫度達(dá)31 ℃時，冷卻風(fēng)機(jī)自動開啟2臺；當(dāng)回水溫度達(dá)到29 ℃時，冷卻風(fēng)機(jī)自動停止1臺；當(dāng)回水溫度達(dá)到26 ℃時，冷卻風(fēng)機(jī)自動停止2臺。采用這種模式運(yùn)行，5年來運(yùn)行效果良好，空調(diào)系統(tǒng)配置了4個冷卻塔，每個冷卻塔配有2臺7.5 kW的散熱電機(jī)，在每年的冷熱過渡季節(jié)，冷卻塔的散熱電機(jī)節(jié)能效果十分顯著。

4 通風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能

通風(fēng)系統(tǒng)中大量的灰塵和顆粒物在送、回風(fēng)管道的內(nèi)壁上聚集，增加了風(fēng)閥和風(fēng)管的阻力，從而降低了送、回風(fēng)速度和送、回風(fēng)量，增加了風(fēng)機(jī)的能耗。風(fēng)機(jī)盤管換熱器長期通過室內(nèi)空氣冷熱交換循環(huán)，致使空氣中的灰塵、煙灰、細(xì)菌等聚集在風(fēng)機(jī)盤管的鋁翅片上，纖維狀物等臟物積聚堵塞換熱器，引起風(fēng)量下降，嚴(yán)重影響了中央空調(diào)冷熱交換效率。此外，換熱器通常安裝在陰暗潮濕的地方，容易使細(xì)菌繁殖，而且有霉菌味和軍團(tuán)菌，使空氣污染，對人體健康有害。已清洗的中央空調(diào)風(fēng)機(jī)盤管換熱器顯示，風(fēng)機(jī)盤管換熱器系統(tǒng)使用多年后，灰塵堆積，換熱翅片上有積聚成團(tuán)的塵埃，有的換熱器出風(fēng)口幾乎被堵死，已無空調(diào)的冷、熱風(fēng)吹出，嚴(yán)重影響了通風(fēng)量和制冷效率。所以，定期檢查和清理風(fēng)機(jī)盤管換熱器，并定期更換過濾網(wǎng)，是節(jié)約能耗、提高制冷效率、提升空氣潔凈度最有效的手段。

5 運(yùn)行管理節(jié)能

5.1 過渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理

在日常運(yùn)行管理中，要根據(jù)室外溫度變化，采用合理的自控（BA）系統(tǒng)及必要的手動調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)不同的節(jié)能運(yùn)行模式。房間內(nèi)預(yù)冷預(yù)熱時間的合理選擇將直接影響冷熱設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，特別是在過渡季節(jié)，室外新風(fēng)的利用和新風(fēng)量的確定都需要人工調(diào)節(jié)。當(dāng)夏季室外空氣熱焓大于室內(nèi)空氣熱焓，或冬季室外空氣熱焓小于室內(nèi)空氣熱焓時，要適當(dāng)減少新風(fēng)量。過渡季節(jié)供冷期間，如果出現(xiàn)室外熱焓小于室內(nèi)空氣熱焓的情況，應(yīng)該采用全新風(fēng)運(yùn)行，不僅可以縮短制冷機(jī)的運(yùn)行時間，減少空調(diào)能耗，同時可以改善室內(nèi)的空氣質(zhì)量。過渡季節(jié)盡量利用新風(fēng)，必要時可以全新風(fēng)運(yùn)行，充分利用空氣潛能。

5.2 建立能源考核管理和計量收費(fèi)制度

在空調(diào)能耗中，各項(xiàng)調(diào)節(jié)和節(jié)能技術(shù)的操作與操作人員的技術(shù)水平及責(zé)任心直接相關(guān)，管理到位至關(guān)重要，因此，除了持證上崗?fù)?，還應(yīng)加強(qiáng)對空調(diào)操作人員的技術(shù)培訓(xùn)和持續(xù)教育，提高空調(diào)管理人員的技術(shù)水平與節(jié)能意識。實(shí)行空調(diào)能耗當(dāng)班考核制，并按空調(diào)覆蓋區(qū)域分段考核，實(shí)行計量收費(fèi)，也是空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的有效措施。實(shí)踐表明，實(shí)行各區(qū)域空調(diào)計量（考核）收費(fèi)后，其節(jié)能率可提高10%～15%.

6 結(jié)語

綜上所述，當(dāng)前中央空調(diào)系統(tǒng)在建筑工程中得到了廣泛的應(yīng)用，采取有效的措施減少中央空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗，對實(shí)現(xiàn)建筑的節(jié)能減排具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，在中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中，要采取有效的措施降低系統(tǒng)各個組成部分的能耗，同時，相關(guān)管理人員要做好中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理工作，從而降低系統(tǒng)整體的能源消耗，實(shí)現(xiàn)建筑節(jié)能減排的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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