中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施探析

芮鑫

摘 要：近年來建筑行業(yè)取得了快速的發(fā)展，在建筑中中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用也越來越廣泛。中央空調(diào)系統(tǒng)作為建筑中的能耗大戶，為了實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，需要采取積極有效的措施來降低中央空調(diào)的能源消耗，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。文中從中央空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)入手，分析了影響中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并進(jìn)一步對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施進(jìn)行了具體的闡述。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)系統(tǒng)；特點(diǎn)；節(jié)能措施；自動(dòng)化；變頻控制

中圖分類號：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）23-0145-02

Abstract： In recent years， the construction industry has made rapid development， and it has been widely used in the central air conditioning system. Central air-conditioning system as a large energy consumption building， in order to achieve energy conservation， so we need to take active and effective measures to reduce the energy consumption of central air conditioning， to achieve sustainable use of energy. Starting with the characteristics of central air conditioning system， this paper analyzes the key links that affect the energy saving of central air conditioning system， and further expounds the energy saving measures of central air conditioning system.

Keywords： central air conditioning system； characteristics； energy saving measures； automation； frequency conversion control

前言

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源緊缺問題越來越突出，實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約和高效利用已成為當(dāng)前急需解決的重要問題。由于中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中能源消耗量較大，因此當(dāng)前建筑行業(yè)迫切需要實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，即針對中央空調(diào)系統(tǒng)能耗的現(xiàn)狀，采取有效的節(jié)能措施，以此來實(shí)現(xiàn)能源的高效利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)特點(diǎn)

1.1 干擾性

中央空調(diào)系統(tǒng)在長期的運(yùn)行過程中，會(huì)受到來自于內(nèi)部條件和外部條件所帶來的干擾。內(nèi)部環(huán)境多為投入運(yùn)行量、機(jī)房設(shè)備的啟停及工作人員變化等，外部條件則如太陽照射、溫度、風(fēng)雨、雷電等。這些因素的變化都會(huì)對中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來一定的干擾性。

1.2 調(diào)節(jié)對象

在相同的干擾作用下，不同被控對象被控量隨著時(shí)間變化和過程也會(huì)存在差異，針對于此類干擾因素，需要利用空調(diào)自控系統(tǒng)對其加以排除，實(shí)現(xiàn)對空調(diào)房間空氣品質(zhì)、溫度和濕度的有效控制。濕度和溫度控制效果受到自控系統(tǒng)的影響，同時(shí)還會(huì)受到空調(diào)對象特性和空調(diào)系統(tǒng)的合理性等的影響。

1.3 溫濕度的相關(guān)性

在對中央空調(diào)系統(tǒng)控制過程中，主要是針對房間內(nèi)的溫度和濕度的控制。在實(shí)際控制過程中，溫度和濕度作為相同的調(diào)節(jié)對象，兩個(gè)量能夠同時(shí)被調(diào)節(jié)，并在調(diào)節(jié)過程中相互產(chǎn)生影響。即當(dāng)室內(nèi)溫度升高時(shí)，空氣中水蒸氣的飽和分壓力會(huì)產(chǎn)生改變，當(dāng)含濕量不變的基礎(chǔ)上，室內(nèi)相對濕度會(huì)發(fā)生改變，即溫度上升時(shí)相對濕度則會(huì)下降，反之則相對濕度會(huì)上升。即在具體調(diào)節(jié)操作過程中，當(dāng)對某一參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，另一參數(shù)也會(huì)發(fā)生改變。

1.4 多種運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換控制

中央空調(diào)系統(tǒng)在全天或是全年運(yùn)行中，需要通過多種運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換和控制來實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)在室內(nèi)外的調(diào)節(jié)工作。即中央空調(diào)系統(tǒng)需要隨著室內(nèi)外條件的改變而對運(yùn)行方式進(jìn)行轉(zhuǎn)換調(diào)節(jié)，通過轉(zhuǎn)換工況來確保其功能的實(shí)現(xiàn)。

1.5 整體控制性

空調(diào)自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要是針對于空調(diào)房的室內(nèi)相對濕度和空氣溫度進(jìn)行控制。中央空調(diào)控制系統(tǒng)中，經(jīng)過工況轉(zhuǎn)換和空氣處理各個(gè)環(huán)節(jié)的密切聯(lián)系，有效的保證了控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性。同時(shí)按照相關(guān)的工作準(zhǔn)則來對空氣處理設(shè)備進(jìn)行啟停，通過聯(lián)鎖控制和調(diào)節(jié)各個(gè)參數(shù)來實(shí)現(xiàn)對室內(nèi)溫度和濕度的有效控制。

2 影響中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

2.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不合理

在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，冷熱負(fù)荷計(jì)算不準(zhǔn)確是較為普遍的問題。中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷熱負(fù)荷作為最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)，主機(jī)、鍋爐、水泵、空調(diào)箱及風(fēng)機(jī)盤管等的選擇都需要以冷熱負(fù)荷作為重要依據(jù)。但基于當(dāng)前建筑形式的多樣化特點(diǎn)，空調(diào)設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)缺乏必要的條件，因此通常設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)采用概算指標(biāo)進(jìn)行估算，而且存在指標(biāo)一再加大的問題，這樣就極易出現(xiàn)冷熱源主機(jī)長時(shí)間的處于低負(fù)荷和低效率的運(yùn)行狀況下，導(dǎo)致能耗增加。例如部分設(shè)計(jì)人員負(fù)荷計(jì)算較為準(zhǔn)確，但選型時(shí)為確?？照{(diào)安裝使用后客戶能夠立即感受到效果，則會(huì)選擇冷負(fù)荷偏大的主機(jī)，因此整個(gè)系統(tǒng)容量會(huì)增大，容量存在閑置浪費(fèi)問題，不僅增加了工程投資，而且系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)能耗也會(huì)增加。

2.2 中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)營管理不足

由于中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營管理工作中會(huì)涉及到熱力學(xué)和制冷理論等專業(yè)性的知識。但在實(shí)際工作中，這類專業(yè)人才缺乏，因此會(huì)對中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)營管理質(zhì)量帶來較大的影響。存在運(yùn)營管理工作中缺乏全面統(tǒng)籌，只針對國家標(biāo)準(zhǔn)中冷水機(jī)組的能耗效率限定值及能源等級的規(guī)定，其他各部分的能耗指標(biāo)存在標(biāo)準(zhǔn)不明的問題。這就導(dǎo)致實(shí)際中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中節(jié)能效果不明顯。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低輸送系統(tǒng)的能耗

中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中傳輸介質(zhì)主要以空氣和水為主，在具體傳輸過程中能耗主要以能量損耗和流動(dòng)阻力損失為主。因此在中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需要做好具體的節(jié)能工作，采取科學(xué)合理的節(jié)能措施。在具體節(jié)能工作中，針對于中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要根據(jù)全年負(fù)荷情況來選擇冷熱水機(jī)組，并對其進(jìn)行合理搭配。同時(shí)依據(jù)系統(tǒng)阻力數(shù)據(jù)來選擇配套的泵和風(fēng)機(jī)的型號，確保后續(xù)中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中能夠達(dá)到良好的節(jié)能效果。同時(shí)還要保證水管和風(fēng)管的溫度，這樣空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中室外環(huán)境對其影響會(huì)有所降低。在設(shè)計(jì)工藝條件允許下還要盡可能的增大送風(fēng)溫差，這樣有利于減少水路、風(fēng)路系統(tǒng)的容量，泵和風(fēng)機(jī)的能耗會(huì)降低，空調(diào)系統(tǒng)也能夠保護(hù)室內(nèi)具有較好的舒適性。在中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，送風(fēng)溫度通常保持在6℃-10℃之間，通過運(yùn)用大溫差傳輸系統(tǒng)，送風(fēng)溫差控制在14℃-20℃之間，可以有效的減少管路斷面，確保輸送過程中能耗的下降。另外，還要綜合考慮中央空調(diào)系統(tǒng)總能耗、質(zhì)量和費(fèi)用等方面因素，對送風(fēng)溫差的幅度進(jìn)行有效控制，避免出現(xiàn)溫差過大對中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性帶來不利影響。還可以參照建筑物空間和環(huán)境，運(yùn)用具有更高輸送效率的介質(zhì)，也可能降低能量損耗，達(dá)到節(jié)能的效果。

3.2 合理控制室內(nèi)溫濕度，提高系統(tǒng)自動(dòng)化水平

空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與室內(nèi)溫濕度關(guān)系十分密切，具體可以通過借助于直接數(shù)字控制器來對水流和空氣的流動(dòng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，使室內(nèi)環(huán)境處于適宜的溫度和濕度范圍內(nèi)，將中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗控制在合理水平，降低能耗和運(yùn)行費(fèi)用。在對于中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理工作中，需要認(rèn)真、高效的記錄和監(jiān)控室內(nèi)溫度，并將其作為空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的依據(jù)。在中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，避免追求過冷或是過熱的室溫，從而導(dǎo)致中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗的增加。

3.3 推廣使用變頻控制，從源頭控制能源消耗

在當(dāng)前建筑中央空調(diào)系統(tǒng)使用方面，其使用時(shí)間多集中于固定的時(shí)間，這種情況下如果在非高峰期內(nèi)中央空調(diào)系統(tǒng)還處于最大負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，必然會(huì)導(dǎo)致能源的浪費(fèi)。這就要求在設(shè)計(jì)中央空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，其驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)以最大冷負(fù)荷作為設(shè)計(jì)依據(jù)，并針對實(shí)時(shí)的溫度參數(shù)，通過采用變頻控制來保證中央空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到節(jié)能運(yùn)營的目標(biāo)，這樣可以有效的解決中央空調(diào)系統(tǒng)最大功率輸出的能源耗費(fèi)問題。即在中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中引入變頻技術(shù)，確保所研發(fā)出來的風(fēng)機(jī)水泵和冷水機(jī)組與中央空調(diào)系統(tǒng)達(dá)到較好的匹配度和契合度，在具體運(yùn)行時(shí)通過對負(fù)荷進(jìn)行調(diào)節(jié)，則可以對空調(diào)內(nèi)部的水流量和風(fēng)流量進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)功率輸出的降低，確保在適宜溫度和濕度的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對能源消耗的有效控制，確保成本能夠降至最低水平。

3.4 優(yōu)先選用節(jié)能機(jī)組

在滿足冷熱負(fù)荷的前提下，優(yōu)先選用能效比高的節(jié)能機(jī)組，可大幅減少機(jī)組能耗。例如陽城電廠一期汽機(jī)房18米制冷機(jī)組為活塞式制冷機(jī)組，型號為30HT-320，額定制冷量為1029.4kW，額定功率為242.2kW。后期通過技術(shù)改造，更換為型號為30XW1052的螺桿式制冷機(jī)組，額定制冷量為1052kW，額定功率為194kW，在最大制冷量有所增加的情況下，最大功率反而降低了48kW，相比原來的機(jī)組，效率提高約20%，節(jié)能效果明顯。

3.5 加強(qiáng)能源重復(fù)利用，配備冷量、熱量回收裝置

在空調(diào)的循環(huán)系統(tǒng)中，空氣的流動(dòng)會(huì)造成大量的熱量流失，室外空氣的輸入往往是以室內(nèi)空氣的排出為代價(jià)，這里所說的代價(jià)就是室內(nèi)空氣流出帶出的熱量，舉例來說，如果此時(shí)室內(nèi)空氣是25℃，而室外空氣溫度為32℃，25℃的空氣直接排入32℃的空氣中，會(huì)造成冷量的損失。合理配備冷量回收裝置，讓室外新風(fēng)和室內(nèi)排風(fēng)在裝置內(nèi)先進(jìn)行熱量的交換，室外新風(fēng)與室內(nèi)空氣的溫差縮小，可以大大降低空調(diào)機(jī)組的能源消耗。

3.6 保證空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的水質(zhì)，提高熱交換率

中央空調(diào)系統(tǒng)每年的使用時(shí)間較為集中，在閑置期間，由于系統(tǒng)內(nèi)部的靜止，內(nèi)部難免會(huì)產(chǎn)生水垢，腐蝕，而且空氣中的細(xì)菌、塵埃等也會(huì)腐蝕、堵塞管道，從而造成管道流動(dòng)阻力加大等問題，大大的增加了電力能源的消耗，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，冷凝器水垢每增加0.1毫米，熱交換率就降低30%，耗電量則增加5%-8%。因此，定期對中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行清理可以有效避免以上問題的發(fā)生，提高空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)部的熱交換率。

4 結(jié)束語

為了更好的符合國家節(jié)能減排的倡導(dǎo)，在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能過程中，需要在設(shè)計(jì)和運(yùn)行工作方面來實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，通過分析中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵點(diǎn)，并積極采取各種有效的節(jié)能措施，并重視現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用，以此來實(shí)現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，為我國經(jīng)濟(jì)的健康、持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。

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