中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行管理中的節(jié)能探討

蔣愛(ài)軍

（蘇州科士達(dá)印務(wù)有限公司，江蘇 蘇州 215129）

中央空調(diào)已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的一個(gè)部分，無(wú)論是在普通的居民家中，還是車(chē)站、酒店、商場(chǎng)或者是圖書(shū)館等多種公共場(chǎng)所，都有中央空調(diào)的影子。但是，中央空調(diào)在被應(yīng)用得越來(lái)越廣泛的同時(shí)，也暴露出了耗能量大的特點(diǎn)，這與目前提倡的節(jié)能環(huán)保理念相沖突。因此，探討中央空調(diào)中的節(jié)能管理是很有必要的。

1 在空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)行節(jié)能管理的重要意義

中央空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜而且龐大的，在對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，其中有關(guān)最大冷量負(fù)荷的設(shè)計(jì)在很大程度上依賴(lài)于最高氣溫。我國(guó)大部分地區(qū)的最高氣溫持續(xù)時(shí)間基本都是一個(gè)月左右，并且平均每天最高氣溫也就幾個(gè)小時(shí)，因此，很多時(shí)候中央空調(diào)的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)都沒(méi)有達(dá)到滿(mǎn)負(fù)荷的情形，導(dǎo)致出現(xiàn)嚴(yán)重的過(guò)剩問(wèn)題（如表1 所示，不同的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度下節(jié)能效果存在較大差異）。所以，一些專(zhuān)家評(píng)估得出，我國(guó)廣泛應(yīng)用的中央空調(diào)，其中的節(jié)能空間至少還有30%左右。中央空調(diào)在正常運(yùn)行的情況下對(duì)于能源的消耗都是非常大的，在空調(diào)的運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行有效合理的節(jié)能管理，能夠在很大程度上降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中對(duì)于能源的消耗，從而讓能源在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用更加良好，提高能源利用的效率，在一定程度上解決了國(guó)家所面臨的能源問(wèn)題。除此之外，在空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中采取節(jié)能手段，還能夠更好的將能源投入到大量實(shí)際的領(lǐng)域中，從而造就更大的經(jīng)濟(jì)效益，進(jìn)一步提高人們的生活水平以及社會(huì)的性能。

表1 室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度改變的節(jié)能效果（kW/m2·a）

2 中央空調(diào)節(jié)能運(yùn)行的管理對(duì)策

2.1 制冷主機(jī)維護(hù)和設(shè)定

中央空調(diào)系統(tǒng)中耗水量以及耗電量比較大的配套設(shè)備主要有制冷主機(jī)、冷卻水塔和水泵等。制冷機(jī)組一般情況下是采用變頻驅(qū)動(dòng)的模式，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速以及導(dǎo)流葉片的開(kāi)關(guān)度進(jìn)行同步的調(diào)節(jié)，這樣不僅能夠保障機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的節(jié)能效果，還能夠讓空調(diào)系統(tǒng)在冷卻水溫度極低和負(fù)荷運(yùn)行這兩種相對(duì)極端狀態(tài)下的節(jié)能作用得到有效實(shí)現(xiàn)。除此之外，對(duì)制冷主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)定和維護(hù)可以使冷凍機(jī)組的啟動(dòng)性能得到一定程度上的優(yōu)化，增加設(shè)備的使用壽命，中央空調(diào)系統(tǒng)在安靜運(yùn)行的過(guò)程中，不僅有效防止了喘振，還提高了機(jī)組的可靠性。

空調(diào)系統(tǒng)在使用的過(guò)程中，需要定期的對(duì)制冷主機(jī)進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)，同時(shí)要及時(shí)清洗冷凝器以及冷卻水管路、更換潤(rùn)滑油、清潔水處理儀和過(guò)濾器、維修檢查水塔風(fēng)扇以及潔凈接水盤(pán)和填料等，只要做到這些，就能夠在很大程度上提高制冷主機(jī)的工作效率，并且減少對(duì)能源的消耗。例如，當(dāng)有一些污垢存在于冷凝器中時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響冷凝器的換熱效率（見(jiàn)表2），所以定期對(duì)冷凝器進(jìn)行清潔是很有必要的。在對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行整體上的設(shè)計(jì)時(shí)，大多數(shù)情況都會(huì)以系統(tǒng)最大的負(fù)荷能力為依據(jù)，如果能夠保證制冷主機(jī)的運(yùn)行是沿著最優(yōu)工況曲線(xiàn)附近進(jìn)行，那么制冷主機(jī)的運(yùn)行情況將會(huì)達(dá)到最佳。冷凍水的出水溫度會(huì)影響到制冷主機(jī)的出力情況，溫度每升高1%，出力就會(huì)降低6%～8%左右，因此，設(shè)置一個(gè)合理、科學(xué)的主機(jī)運(yùn)行數(shù)值，再將冷凍水出水的溫度設(shè)定成一個(gè)比較恰當(dāng)?shù)膮?shù)，這樣能夠最大限度的實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行目標(biāo)。綜上所述，設(shè)定中央空調(diào)主機(jī)運(yùn)行的溫度參數(shù)時(shí)，需要結(jié)合實(shí)際的需求，不僅要考慮為人們提供更好的舒適度，更要迎合節(jié)能環(huán)保的社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。

表2 不同厚度的污垢對(duì)冷凝器換熱效率的影響

2.2 空調(diào)水系統(tǒng)

一般情況下，空調(diào)的水系統(tǒng)實(shí)行輸配用電模式，其中冬季供暖就占據(jù)了整個(gè)建筑大約20%～25%的動(dòng)力，而夏季供暖同樣也占據(jù)了大約12%～24%，由此可知，對(duì)空調(diào)的水系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)節(jié)能研究，有著很大的發(fā)展空間。在整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)水體輸送功能的設(shè)備是水泵，在輸送水體的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的能源消耗，主要包括流動(dòng)的阻力損耗以及傳熱造成的冷量損耗等。針對(duì)管路系統(tǒng)而言，其最主要的功能就輸送冷量，而這個(gè)過(guò)程中減小流動(dòng)阻力所產(chǎn)生的能量會(huì)轉(zhuǎn)變成熱量，從而造成冷量的損失。要想有效的降低水泵能源消耗，除了需要做好水管保溫工作之外，還需要做好以下幾個(gè)方面的工作。

2.2.1 盡量減少閥門(mén)、濾器的阻力

所謂的閥門(mén)，是對(duì)管路阻力特性進(jìn)行有效調(diào)節(jié)的重要部件，文偉閥門(mén)存在阻力，會(huì)在一定程度上增加水泵的電耗與揚(yáng)程，所以，應(yīng)該盡量減少應(yīng)用閥門(mén)來(lái)進(jìn)行阻力調(diào)節(jié)的工作。

2.2.2 設(shè)定合適的水流量

水泵的電耗與水流量之間有著一定的比例關(guān)系?？照{(diào)系統(tǒng)中，水的流量主要是由空調(diào)的供回水溫度差以及冷熱負(fù)荷來(lái)共同決定的，其中，供回水的溫度差越大，空調(diào)中的水流量就會(huì)越小，進(jìn)而使得水泵的電耗也就相應(yīng)的變小。

2.2.3 提高水泵效率

所謂的水泵效率，大體上指的是原流體利用動(dòng)力軸所產(chǎn)生功率的程度，水泵的效率會(huì)跟隨水泵的工作狀態(tài)點(diǎn)而發(fā)生變化。當(dāng)有著一樣的輸出功率時(shí)，如果水泵效率降低了，那么水泵所產(chǎn)生的能耗將會(huì)有增大。因此。在進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要選購(gòu)合適的水泵，這樣才能夠讓水泵的工作能夠有更高的效率。

2.3 變頻調(diào)速

可以使用專(zhuān)業(yè)化程度相對(duì)更高的冷卻泵變頻技術(shù)，來(lái)完成循環(huán)水系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)節(jié)，保證水流量能夠達(dá)到最佳。變頻控制系統(tǒng)可以以制冷機(jī)組出水和回水之間的溫度差作為相關(guān)依據(jù)，有效調(diào)節(jié)循環(huán)水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，也就是調(diào)節(jié)循環(huán)水泵中水的流量，從而讓制冷機(jī)組出水和回水之間的溫度差保持恒定。對(duì)水泵使用變頻控制的過(guò)程中，流量和消耗的功率是正向比例關(guān)系，這就意味著，一旦水泵中的流量減少，那么消耗的功率也就會(huì)隨之變小。

空調(diào)系統(tǒng)中的循環(huán)水流量和制冷量有著密切的關(guān)系，當(dāng)制冷量發(fā)生變化，那么循環(huán)水流量也就會(huì)有相應(yīng)的變化，進(jìn)而影響到循環(huán)水泵所產(chǎn)生的能耗，而應(yīng)用閥門(mén)來(lái)進(jìn)行水泵流量的調(diào)節(jié)，所消耗的能量是沒(méi)有多大變化的。使用變頻進(jìn)行控制之后，水泵就實(shí)現(xiàn)了軟啟動(dòng)和軟停止，這個(gè)過(guò)程所產(chǎn)生的電流都比額定的電流要小，也就不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。如果能夠減小停泵時(shí)出現(xiàn)的水錘效應(yīng)，那么就能夠有效消除水錘給空調(diào)系統(tǒng)管網(wǎng)造成的沖擊。同時(shí)，還可以降低設(shè)備出現(xiàn)的故障率，在一定程度上減少了設(shè)備的維修和保養(yǎng)，延長(zhǎng)了設(shè)備使用的年限。

2.4 冷卻塔的節(jié)能運(yùn)行

達(dá)到冷卻水機(jī)組的負(fù)荷限度前提下，可以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)行循環(huán)水流量調(diào)整，并找準(zhǔn)播水器的角度，將散水槽清理干凈，并合理調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)葉片角度，把飛水量盡量減少，從而達(dá)到控制飛水、減少水資源浪費(fèi)的目的。在冷卻塔中，熱水需要經(jīng)由蒸發(fā)作用來(lái)釋放其潛在熱量從而達(dá)成降低自身溫度的作用，不過(guò)在冷卻負(fù)荷降低且風(fēng)量未發(fā)生變動(dòng)時(shí)，蒸發(fā)水分所須取得熱量有部分是源于空氣之中，導(dǎo)致空氣干球溫度相較于進(jìn)口溫度變低。就系統(tǒng)層面分析，經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)大幅度輸送風(fēng)可以降低冷卻塔的出水溫度，對(duì)于提升機(jī)組性能有著較大幫助，不過(guò)同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致冷卻塔的風(fēng)機(jī)與水泵電能使用量變高，機(jī)組冷凝溫度的下降在提升機(jī)組性能方面的積極作用并非是必然有效的，大風(fēng)量促使出水溫度降低并無(wú)法起到節(jié)能效果，反而會(huì)導(dǎo)致大量水資源因蒸發(fā)而消耗。

3 結(jié)語(yǔ)

在暖通行業(yè)，在實(shí)行中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理工作中，必須要多加考慮節(jié)能降耗方面的問(wèn)題，要盡可能的開(kāi)發(fā)空調(diào)所有運(yùn)行環(huán)節(jié)中的節(jié)能潛力，使得運(yùn)行能量能夠被最大程度的挽回。并且，還要把能源消耗量設(shè)為判定系統(tǒng)優(yōu)劣的關(guān)鍵指標(biāo)，提高人們對(duì)節(jié)能的重視性。