具有中央空调系统的节能方案分析
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摘要：文中首先简要的分析了中央空调系统耗能问题，在空调系统中的节能方案中提出了以下方向：空调冷热源节能；空调机组和末端设备的节能；冷冻水系统方案；积极利用土壤热源，最后从管理角度对节能问题进行了探讨。
关键词：中央空调系统；耗能问题；冷热源节能；空调机组
中图分类号：TE08文献标识码： A
1空调系统的概述
空调系统是由一系列驱动流体流动的动件(如水泵、风机及压缩机)、各种型式的热交换器(如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)及连接各种装置的管道(如风管、水管及冷媒管)和阀件所组成。
总的来说，中央空调系统主要由热交换器与流体机械两种原件组成。热交换器的用途是对高温与低温工作流体进行能量交换。只要其中一组热交换器达不到理想的效果，整个系统的耗电率就会变大，要么电量消耗增加，要么冷冻性能降低。流体机械相当于动力泵，对于工作流体的循环有推动作用，它的耗电量为。其中，h代表运转时数，Q代表所输送的工作流体数量，H代表工作流体循环所需扬程，η代表效率，而这几项均决定着耗电量，故只要其中一项减少了，能量消耗也就随之降低了。
2 当前空调系统中的节能方案分析
2.1空调冷热源节能方案
中央空调的能耗通常体现在空调冷热源、空调机组及末端设备、水或空气输送系统这三个部分。而在总能耗中，冷热源能耗就占了50%左右，因此这部分是空调节能的关键。接下来以冰蓄能系统为例，对主机节能进行探讨。冰蓄能系统也就是空调运行时所需的部分或所有冷负荷在空调不运行时段制备好，蓄存好能量蓄以供使用。其主机所消耗的总能量比较稳定，但可对电网用电起到平衡的作用，即减少或避开在用电量较大时段用电，而是选择用电量较小的时段，放慢建设电厂及配电等设施的步伐可达到不错的节能效果。对于该系统的应用，可考虑的负荷管理方式有两种。一种是在实施阶梯电价的时段里，可使负荷集中在电价较低的时段运行；另一种则是选择一台蓄存量足够大的冷水机组，将全部负荷集中在非高峰时段运行，即所谓的全部蓄能系统。
该方式在改建工程中使用的比较多，使用原有冷水机组仅需加装蓄冷设备及辅助装置即可，但原有冷水机组与冰蓄冷系统不一定匹配。此外，特殊建筑物也可以采用这种方式，在某一时刻要释放大量的冷水。部分蓄能系统在新建筑中的实用性最强，在负荷管理方面也非常有效。在该方法中，冷水机组一直处于运行状态，晚上被用于制冷蓄存，白天则通过夜间蓄存量对建筑物实施制冷。若运行时数由十四个小时延长至二十四个小时，则得到的平均负荷最小。电费降低了很多，但冷水机组的制冷能力最多只有之前的一半。杭州市的建行杭州分行及新景福百货所采用的就是该系统，数据显示，该系统节能可达到30%左右。
2.2空调机组和末端设备的节能方案
总体来说，国产风机盘管与其他国家相差不大，但耗电量、噪声以及盘管重量则与国外先进水平有一定的差距。所以在设计过程中，机组一定要选择较轻且供冷/热量较大的。选择空调机组时则要注意其风机风量、风压匹配度、漏风量以及空气输送系数。
对于大部分舒适性空调而言，在温度与湿度控制方面的要求并不是很高。变风量系统则不存在以上问题，它可对送入房间内的风量进行改变以适应该地区负荷的变化。可以肯定的是系统送风量同样发生了变化。所以，运行中的变风量系统具有节能效果。大型民用建筑的不同朝向的房间每日负荷达到最大值的时间各不相同，由于定风量系统送入房间的风县与系统总风景均是一定的，所以在送风量设计过程中，唯一的设计依据就是每个房间的最大负荷。但变风量系统则不受限于不同朝向的房间每日负荷达到最大值的时间各不相同，建筑物中不同朝向的房间之间可以对空调系统所输送的风量进行转移，因此，可适当减少系统设计的总风量，同样空调设备容量也可减小，不仅设备投入资金有所减少，系统运行中的能量损耗也得到了降低。
2.3 冷冻水系统方案
当空调水系统用于寒冷季节供暖时，整个期间的输配用电大约为建筑动力用电总和的1/5到1/4；当用于夏季供冷时，大约为1/8到1/4，所以，水系统节能也十分重要。然而，空调水系统目前不足的地方还比较多，包括根据设计值对水泵样本的相关参数进行查找来确定水泵。
当回路压差相差比较大时没有采取相应的措施，故水、热力失调情况时有发生；大流量与小温差也十分常见，供、回水温差的设计值通常为5℃，而对夏天冷冻水系统进行实测的结果表明，供、回水温差为4℃的就已经很好了，差的仅为2℃，导致实际水流量大于设计值，在很大程度上加大了水系电耗。可通过以下几点来实现水系统的节能：首先，设计人员在水系统设计方面应给与足够的重视，在设计和计算每个环路时一定要认真，同时，针对所有环路水力平衡问题给出有效的措施。对于相关系数要认真核算，保证设计符合节能设计的标准，对于变频调速水泵、两用双速水泵等节能措施要予以大力推广。
2.4积极利用土壤热源
在我国南部地区，空调系统的冷热源主要是空气源热泵，因为季节变化对室外挂机有着一定的影响，在需大量供冷的夏季，其负荷与冷凝温度是成正比的；大家都知道，主机耗电量在很大程度上取决于制冷系统冷却水的进水温度；通常，当水量固定时，进水温度每上升1℃，压缩机主机电耗与溴化锂主机能耗分别增加2%与6%左右。因此，如果可以找到一种比目前普遍使用的空气热源更好的新热源，那么，无论是应用前景还是节能效果都会有很大的提升。不同于地上环境，地下超过五米的土壤一年四季的温度与年平均温度基本相同且变化不大，可在夏季提供较低冷凝温度，在冬季提供较高的蒸发温度。因此，在理论上，土壤也可作为热泵系统的冷热源，且优于环境空气。
相关研究显示，土壤热源热泵的优势比较多，如：与空气源热泵系统相比，其节能效果更好；埋地换热器省了除霜这一环节，故节省了冬天除霜所需消耗的能量；因为土壤的蓄热性能非常好，可通过与太阳能相结合来改善其在寒冷季节下的运行条件；静止状态下的埋地换热器的吸放热，使得地面空气所受空调系统的污染相对没那么大。因此，土壤热源热泵的采用在节约能源方面的效果必然更好，且空调产品可能会有所创新。
3 小结
当前急需为空调操作人员提供一系列的专业培训，提高整体管理水平，对空调操作人员要求持有上岗资格证。操作人员的技术水平直接关系到一系列调节和节能措施是否能得以落实；制冷空调等相关知识一定要掌握；知道调节依据是室外参数；知道要达到节能效果应如何进行调节。在其他一些发达国家，热量计量技术已经十分成熟，有数据显示，集中空调计量收费的实施，使得节能率达到百分之八到百分之十五。要实现我国的可持续发展，节能是关键。空调能耗占总能耗的百分之二十应是我们关注的重点，对于暖通专业人员而言，将能耗降到最低是他们的目标。文中的以上措施均可使空调处于最佳的运行状态，空调出现故障的频率大大降低，夏季单台空调的节能也可达百分之十到百分之二十，所以，要延长空调使用寿命、维持良好的制冷效果以及节约能源，加强对空调的维护至关重要。
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