大型公共建筑中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)控制策略探究

沈軍

摘要：如何做好中央空調(diào)的節(jié)能設(shè)計(jì)已成為當(dāng)前需要分析的關(guān)鍵問(wèn)題。本文分析了優(yōu)化中央空調(diào)系統(tǒng)所涉及的問(wèn)題，并針對(duì)大型公共建筑的實(shí)際需求，開(kāi)展了節(jié)能設(shè)計(jì)管理，希望能對(duì)相關(guān)空調(diào)專(zhuān)業(yè)的人員提供一些幫助和建議。

關(guān)鍵詞：大型公共建筑 ;中央空調(diào) ;節(jié)能 ;設(shè)計(jì)

1、引言

在各種大型公共建筑中，大量先進(jìn)的設(shè)備和配套設(shè)施構(gòu)成了中央空調(diào)系統(tǒng)，是現(xiàn)代建筑技術(shù)的核心標(biāo)志，是當(dāng)前公共建筑不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施。

2、中央空調(diào)優(yōu)化過(guò)程中存在的問(wèn)題

2.1空調(diào)冷卻水系統(tǒng)水力不平衡

公共建筑中使用的中央空調(diào)系統(tǒng)在驗(yàn)收時(shí)沒(méi)有仔細(xì)調(diào)試，只是檢查空調(diào)系統(tǒng)的閥門(mén)是否完全打開(kāi)。由于資金的限制，空調(diào)系統(tǒng)的供水系統(tǒng)往往沒(méi)有安裝電動(dòng)控制閥，從而無(wú)法實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。此外，如果空調(diào)裝有電動(dòng)控制閥，由于空調(diào)運(yùn)行異常，仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，導(dǎo)致空調(diào)機(jī)組液壓不平衡。

2.2按系統(tǒng)分區(qū)劃分的冷卻和加熱不均勻

由于中央空調(diào)設(shè)計(jì)中計(jì)算負(fù)荷考慮不準(zhǔn)確，內(nèi)外部空間尺寸劃分不合理，導(dǎo)致夏季外層空間正?；虿糠职l(fā)熱，而在中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行期間，內(nèi)部部分冷熱。由于內(nèi)部區(qū)域不受外部氣候影響，且內(nèi)部負(fù)荷相對(duì)穩(wěn)定，因此內(nèi)部區(qū)域存在冷負(fù)荷問(wèn)題，需要長(zhǎng)時(shí)間的內(nèi)區(qū)供冷。然而，由于室外和室內(nèi)區(qū)域之間的巨大差異，它會(huì)因季節(jié)變化而變化，這將導(dǎo)致冷負(fù)荷和熱負(fù)荷的交替變化，這將受到室外氣候的影響，最終導(dǎo)致室外區(qū)域夏季冷卻，冬季加熱。要解決這一問(wèn)題，必須做好中央空調(diào)負(fù)荷計(jì)算和設(shè)備選型，內(nèi)外分開(kāi)設(shè)計(jì)，，避免冷熱位置不均，滿(mǎn)足系統(tǒng)內(nèi)外區(qū)域的不同需求。此外，在設(shè)計(jì)中還應(yīng)考慮成本和節(jié)能。

2.3冷水機(jī)組裝機(jī)容量較大

中央空調(diào)器的設(shè)計(jì)還存在一些問(wèn)題，如初始投資高，部分負(fù)荷下冷卻器效率低，而造成這一問(wèn)題的主要原因是冷水機(jī)組的裝機(jī)容量問(wèn)題。。對(duì)于大型公共建筑，夏季的冷負(fù)荷指標(biāo)通常為210～240W/m2。因?yàn)楹芏嘤脩?hù)錯(cuò)誤地認(rèn)為中央空調(diào)冬季溫度越高，夏季溫度越低，效果越好。因此，在中央空調(diào)的設(shè)計(jì)中，許多設(shè)計(jì)師會(huì)優(yōu)先考慮人的標(biāo)準(zhǔn)和安全因素，使設(shè)計(jì)過(guò)于保守，導(dǎo)致公共建筑空調(diào)機(jī)組的單位裝機(jī)容量大于實(shí)際運(yùn)行中空調(diào)的峰值冷負(fù)荷。

2.4水系統(tǒng)旁通問(wèn)題

目前，一些中央空調(diào)在水系統(tǒng)旁通方面存在不同的問(wèn)題。同時(shí)，制冷機(jī)的能效比受非工作制冷機(jī)冷卻水閥未關(guān)閉的影響。旁不運(yùn)行冷機(jī)冷卻水與冷凍水旁通問(wèn)題不但會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行出現(xiàn)偏差，增加電量的消耗，同時(shí)也會(huì)降低運(yùn)行冷機(jī)的能效比，進(jìn)而增加能耗。為了避免“停機(jī)”，運(yùn)行人員還選擇增加冷卻水系統(tǒng)和相應(yīng)數(shù)量的運(yùn)行機(jī)組來(lái)增加用電量。

3、公共建筑中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

對(duì)于公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，應(yīng)全面了解節(jié)能設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)，進(jìn)而對(duì)后續(xù)的節(jié)能設(shè)計(jì)有更深入的了解。為了了解公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)，我們需要充分了解中央空調(diào)系統(tǒng)各組成部分的工作原理。根據(jù)中央空調(diào)原理，在制定公共建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)和策略時(shí)，必須從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

3.1.送風(fēng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方案

在整個(gè)安裝的空調(diào)系統(tǒng)中，送風(fēng)機(jī)的安裝功率占25%。風(fēng)機(jī)功率與風(fēng)量成正比，供氣系統(tǒng)的體積流量超過(guò)供水系統(tǒng)的體積流量。因此，供風(fēng)系統(tǒng)的壓力損失低于供水系統(tǒng)的壓力損失?？照{(diào)和商場(chǎng)等大型公共建筑空調(diào)的裝機(jī)功率可達(dá)375千瓦以上，在同一風(fēng)道下，風(fēng)機(jī)所需功率與風(fēng)量的三次方成正比?？梢钥闯?，減少風(fēng)量可以降低風(fēng)機(jī)的能耗。管路太長(zhǎng)或風(fēng)管尺

寸偏小會(huì)增大風(fēng)壓，進(jìn)而增大能耗。另外，若因設(shè)計(jì)不當(dāng)而導(dǎo)致購(gòu)置的風(fēng)機(jī)過(guò)大，會(huì)增加局部阻力損失，出現(xiàn)不必要的浪費(fèi)，需要及時(shí)調(diào)整擋板平衡風(fēng)壓。

3.2.中央空調(diào)變頻控制優(yōu)化方案

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始采用變頻技術(shù)。經(jīng)過(guò)對(duì)空調(diào)發(fā)展的合理分析和時(shí)代發(fā)展的根本需求表明，變頻技術(shù)是中央空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。對(duì)中央空調(diào)變頻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不僅可以提高中央空調(diào)的性能，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)和節(jié)能處理，降低能耗。

通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中央空調(diào)建筑熱負(fù)荷的變化，可以控制中央空調(diào)的壓力和流量。如果滿(mǎn)足空調(diào)穩(wěn)定流量的要求，實(shí)際溫差一般為為 7℃左右，并且還可以降低 20% ～ 30% 的水泵能耗。通過(guò)優(yōu)化中央空調(diào)的變頻設(shè)計(jì)，最終達(dá)到 35% ～ 50% 的節(jié)能效果。

3.3水系統(tǒng)智能節(jié)能優(yōu)化

中央空調(diào)水系統(tǒng)使用的設(shè)備偏多，并且功率較大，在空調(diào)運(yùn)行時(shí)會(huì)消耗大量的電能，因此，應(yīng)做好中央空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)。水系統(tǒng)中冷凍水的溫度主要根據(jù)蒸發(fā)器設(shè)定值確定，并且回水的實(shí)際溫度按照蒸發(fā)器接收的熱量確定。在中央空調(diào)系統(tǒng)中，冷凍水與回水的溫度之間相差 5℃。在針對(duì)性地開(kāi)展節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要將溫度變送器安裝在系統(tǒng)的蒸發(fā)器出水管和回水管中，使其與變頻器和溫度調(diào)節(jié)器等設(shè)備形成一個(gè)閉合式的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)冷凍水泵的運(yùn)行控制冷凍水的溫度，使其隨著系統(tǒng)熱負(fù)載的變化而出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的改變。在第一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行滿(mǎn)足工作效率時(shí)，若沒(méi)有滿(mǎn)足運(yùn)行的頻率要求，則需要啟動(dòng)第二臺(tái)機(jī)組，并對(duì)第一臺(tái)機(jī)組進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，在系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，還需要有效地調(diào)節(jié)機(jī)組，進(jìn)而滿(mǎn)足節(jié)能與智能化的需求。對(duì)冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行合理的節(jié)能優(yōu)化，其原理等同于冷凍水智能化節(jié)能設(shè)計(jì)，調(diào)整與控制機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行情況，使其滿(mǎn)足運(yùn)行效果的要求，同時(shí)滿(mǎn)足節(jié)能需求。

3.4、圍護(hù)和管道施工節(jié)能優(yōu)化

中央空調(diào)的實(shí)際運(yùn)行主要包括內(nèi)部負(fù)荷和維修結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)荷，通過(guò)增加中央空調(diào)中建筑門(mén)窗的空氣密度，可以有效降低建筑能耗。管道和設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中也是一種非常有效的節(jié)能措施，如果管道和設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中保溫不好，直接消耗中央空調(diào)本身的制冷量，并大幅提高冷卻水溫度，使空氣直接進(jìn)入中央空調(diào)，為了解決上述問(wèn)題，需要進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高節(jié)能效果。

4、結(jié)論

總之，大型公共建筑中央空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)中節(jié)能方案和措施的合理性是非常重要的。大型公共建筑的中央空調(diào)設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足公共建筑的實(shí)際需求，實(shí)現(xiàn)全面優(yōu)化，最終達(dá)到最大限度的節(jié)能目標(biāo)。

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