節(jié)能技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘要：闡述了中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用策略進(jìn)行了分析，為今后節(jié)能技術(shù)在中央空調(diào)系統(tǒng)中的實(shí)踐應(yīng)用提供了良好借鑒。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào);節(jié)能技術(shù);策略分析

1 中央空調(diào)系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以電能消耗為主的中央空調(diào)系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。中央空調(diào)系統(tǒng)在為人們的生產(chǎn)生活提供舒適環(huán)境的同時(shí)，其高能耗特性也在一定程度上導(dǎo)致全球生態(tài)環(huán)境日趨惡化，給經(jīng)濟(jì)、社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展造成了不利影響。為了從根本上改善這一問(wèn)題，應(yīng)將節(jié)能技術(shù)大力推廣應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)中。目前，中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行受諸多因素影響，使系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用成效與預(yù)期應(yīng)用目標(biāo)之間存在一定的差距，主要原因包括以下幾方面：

1.1? ? 過(guò)于關(guān)注投資成本

中央空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性一般考慮初投資和運(yùn)行管理費(fèi)用兩個(gè)方面。初投資和運(yùn)行管理費(fèi)用兩者之間存在著一定的矛盾，即初投資較低的系統(tǒng)，其運(yùn)行管理費(fèi)用通常較高;而初投資較高的系統(tǒng)，其運(yùn)行管理費(fèi)用通常較低。

應(yīng)用節(jié)能技術(shù)往往會(huì)增加中央空調(diào)系統(tǒng)的前期投資，于是部分投資者為降低當(dāng)前投資成本，忽略甚至無(wú)視后期運(yùn)行管理費(fèi)用的增加，不積極采納既可節(jié)約能源，又能降低運(yùn)行成本的方案，導(dǎo)致節(jié)能技術(shù)應(yīng)用受阻。

1.2? ? 缺乏節(jié)能意識(shí)

隨著建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展，建筑規(guī)模日益擴(kuò)大，使用中央空調(diào)系統(tǒng)的建筑數(shù)量持續(xù)增加，但建設(shè)方和投資方在中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能方面的意識(shí)卻沒(méi)有同步提升。

在中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于系統(tǒng)的復(fù)雜性、專業(yè)性和不可重復(fù)性，建設(shè)方通常不能對(duì)投資方進(jìn)行有效的節(jié)能引導(dǎo)，一定程度上使得系統(tǒng)節(jié)能建設(shè)資金投入不足;在中央空調(diào)系統(tǒng)的建設(shè)過(guò)程中，建設(shè)方為使自身利益最大化，往往不會(huì)主動(dòng)承擔(dān)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能責(zé)任;在中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，投資方一方面受專業(yè)知識(shí)的限制，另一方面因過(guò)于關(guān)注投資成本，缺乏對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)建設(shè)的全面考慮，導(dǎo)致節(jié)能技術(shù)在后期運(yùn)行過(guò)程中無(wú)法得到應(yīng)用。

1.3? ? 缺少能效指標(biāo)

為有效緩解空調(diào)使用過(guò)程中的高能耗對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的破壞，早在2004年8月23日，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)就批準(zhǔn)發(fā)布了3項(xiàng)空調(diào)能效國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了冷水機(jī)組、單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)和房間空氣調(diào)節(jié)器的能效等級(jí)和能源效率限定值。

但中央空調(diào)不同于單臺(tái)設(shè)備，它是由不同設(shè)備、管路和附配件等經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)而組成的一套系統(tǒng)。其能源利用效率不僅與空調(diào)設(shè)備本身有關(guān)，還與管網(wǎng)設(shè)計(jì)、設(shè)備與管路的匹配程度、施工工藝的優(yōu)劣和后期的運(yùn)行管理維護(hù)等一系列因素密切相關(guān)?？v觀當(dāng)前中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，由于缺乏系統(tǒng)化能效指標(biāo)，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)的整體運(yùn)行能源消耗情況進(jìn)行系統(tǒng)化剖析，從而無(wú)法評(píng)價(jià)整個(gè)系統(tǒng)的能源效率。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用的策略分析

2.1? ? 做好建筑節(jié)能設(shè)計(jì)

建筑空間和維護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性、規(guī)范性和科學(xué)性在很大程度上影響著中央空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗。因而在建筑設(shè)計(jì)階段融入節(jié)能技術(shù)，前瞻性地對(duì)建筑空間和建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行節(jié)能思考，是降低中央空調(diào)系統(tǒng)能耗的有力舉措。

具體而言，在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)選用絕熱性能好、傳熱系數(shù)低的保溫材料;在進(jìn)行窗墻設(shè)計(jì)時(shí)，在確保室內(nèi)采光充足的前提下，還應(yīng)合理化設(shè)置窗墻比;在提高門窗自身氣密性的基礎(chǔ)上，必要時(shí)可通過(guò)加裝密封閉條來(lái)減少室內(nèi)外的空氣交換。

2.2? ? 將新設(shè)備、新技術(shù)應(yīng)用于中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)

隨著科技不斷進(jìn)步，一些基于節(jié)能角度開(kāi)發(fā)出來(lái)的新設(shè)備、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。

2.2.1? ? 地源熱泵

熱泵，通常是指既可以夏季制冷，又能夠冬季制熱的空調(diào)設(shè)備;地源，即將地下水、地表水或土壤作為源頭，從中吸熱或放熱。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，地源熱泵就是一種利用淺層地下水、地表水或土壤作為放熱源或吸熱源來(lái)進(jìn)行制冷或制熱的空調(diào)設(shè)備。

因?yàn)樗屯寥赖谋葻岽笥诳諝?，其蘊(yùn)含熱量或冷量的能力比空氣強(qiáng)，且冬季土壤溫度高于環(huán)境空氣溫度，夏季土壤溫度低于環(huán)境空氣溫度。于是通過(guò)輸入少量的高品位電能，地源熱泵就能實(shí)現(xiàn)低品位熱能由低溫向高溫轉(zhuǎn)移，即在冬季，把溫度相對(duì)較低的土壤作為吸熱源，從中取熱給溫度相對(duì)較高的室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)制熱;在夏季，則把溫度相對(duì)較高的土壤作為放熱源，將來(lái)自溫度相對(duì)較低的室內(nèi)的熱量釋放到土壤中，實(shí)現(xiàn)制冷。

2.2.2? ? 變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)

當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，定風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)改變送風(fēng)溫度、保持送風(fēng)量不變來(lái)維持室溫;變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)則通過(guò)保持送風(fēng)溫度不變、改變送風(fēng)量來(lái)維持室溫。

中央空調(diào)系統(tǒng)通常按照最大負(fù)荷進(jìn)行設(shè)計(jì)，建筑物的實(shí)際負(fù)荷在全年大部分時(shí)間都處于部分負(fù)荷下，峰值時(shí)間很短。當(dāng)空調(diào)區(qū)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，變風(fēng)量系統(tǒng)通過(guò)減少送風(fēng)量使室內(nèi)溫度不超出設(shè)計(jì)范圍，節(jié)約了定風(fēng)量系統(tǒng)為維持送風(fēng)量不變而多出來(lái)的風(fēng)機(jī)能耗。同時(shí)，也避免了定風(fēng)量系統(tǒng)為提高送風(fēng)溫度而進(jìn)行的再熱環(huán)節(jié)能耗，既節(jié)約了冷量，又節(jié)約了熱量。

2.2.3? ? 變水量空調(diào)系統(tǒng)

與空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行原理類似，部分負(fù)荷下，如果空調(diào)冷凍水系統(tǒng)仍保持最大負(fù)荷時(shí)的冷水量定流量運(yùn)行，那么就會(huì)浪費(fèi)空調(diào)負(fù)荷減少時(shí)本可以節(jié)約下來(lái)的水泵能耗。

變水量空調(diào)系統(tǒng)通過(guò)保持空氣處理設(shè)備的冷凍水供水溫度不變，利用變頻水泵調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速來(lái)改變冷凍水供水量，使之與室內(nèi)負(fù)荷變化相適應(yīng)，從而將室內(nèi)溫度限制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，節(jié)約了定水量系統(tǒng)為維持冷凍水流量不變而多出來(lái)的水泵能耗。

2.3? ? 提高中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平

傳統(tǒng)上認(rèn)為空調(diào)就是吹冷風(fēng)或吹熱風(fēng)的。在這一思維模式的影響下，運(yùn)行管理者對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)的操作往往簡(jiǎn)單停留在設(shè)備的開(kāi)啟和溫度高低的調(diào)節(jié)等層面。有數(shù)據(jù)表明，同樣的中央空調(diào)系統(tǒng)采用不同的運(yùn)行管理方案，其能源消耗差異巨大。由此可知，運(yùn)行管理水平的高低很大程度影響了中央空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率。

為保證節(jié)能運(yùn)行方案的有效實(shí)施，一方面應(yīng)加強(qiáng)培訓(xùn)，提高操作人員的節(jié)能意識(shí)和技術(shù)水平，實(shí)施持證上崗制度;另一方面，可加強(qiáng)建筑內(nèi)部集中空調(diào)的能耗計(jì)量和能耗分析，實(shí)施集中空調(diào)計(jì)量收費(fèi)，促使用戶積極應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，主動(dòng)設(shè)法降低空調(diào)能耗。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的進(jìn)步，人們生活水平的提高，中央空調(diào)系統(tǒng)在建筑中的使用日益普遍，其帶來(lái)的能源問(wèn)題也逐漸凸顯，為從根本上改善當(dāng)前我國(guó)能源短缺的現(xiàn)狀，確保節(jié)能技術(shù)落實(shí)到中央空調(diào)系統(tǒng)中的每個(gè)環(huán)節(jié)中，是促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要舉措。

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收稿日期：2020-03-26

作者簡(jiǎn)介：劉帥（1977—），女，湖南湘潭人，碩士，講師，研究方向：通風(fēng)與空調(diào)工程。