关于中央空调系统节能措施浅析

摘　要：随着国民经济的发展，人民生活水平的提高，中央空调系统的运用已成为现代化建筑的重要标志。但空调系统能耗占建筑总能耗的60%以上，目前节能降耗已成为全社会关注的焦点，因此针对中央空调系统采取有效的节能措施意义巨大。本文从中央空调负荷的计算、空调系统的选择和设计以及空调机组和未端设备，对中央空调系统的节能措施进行了分析。
关键词：中央空调系统， 负荷 ， 选择 ， 节能措施
1.中央空调负荷的计算
　　空调负荷计算为合理选择空调末端处理设备和确定冷、热源设备容量提供依据。空调负荷计算包括夏季冷负荷计算和冬季热负荷计算。在方案设计阶段，可采用负荷估算指标进行负荷计算。在施工图设计阶段，根据规范要求，应对各空调房间进行逐项逐时的负荷计算。
　　确定空调负荷时，对于住宅等以围护结构负荷为主的房间，应考虑间歇负荷附加系数1.10-1.20.同时，还应考虑邻室无空调时温差传热所引起的负荷。
　　确定空调系统总负荷时，应充分考虑住宅使用的特殊性。住宅主要由卧室、客厅、餐厅、厨房和卫生间组成，厨房和卫生间一般不设空调，而卧室、客厅、餐厅同时开启空调的概率很小。因此同时使用系数较低，一般可按0.5-0.7选取。负荷计算时还应考虑新风负荷，没有新风引入的空调系统不是完整的家用中央空调系统。

2.空调系统的选择和设计
2.1风管式空调系统
　　风管式空调系统负荷调节能力较差，机组只是根据回风参数控制压缩机的起停。机组送风量一般不能随房间空调负荷变化而变化，当一个房间需要送风时，其他不需要空调的房间同样有风送入。整体式机组应尽量靠近服务区域布置，以使送回风管尽量短直。由于空气处理设备置于整体式机组内，新风引入非常方便。对于层高较低的空调区域，如住宅，主风管尽量布置在走廊、客厅周边，以便于装饰处理，支管上均应设风量调节阀。送风口以侧送双层百叶风口为主，也可根据装潢需要，采用顶送散流器风口或条缝型风口等。

　 2.2空气源冷热水机组
　　空气源冷热水机组的压缩机分为定速和变速两种。对于定速冷热水机组，室内负荷变化容易造成压缩机频繁起、停，由于水系统规模小，应考虑系统的热稳定性要求，以免造成部分负荷时压缩机频繁起动。因此系统中宜设蓄储水箱，或加大供、回水温差的设定值。
　　对于冬季间歇运行，并且室外气温较低而致使系统容易结冰的地区，可以将蒸发器及循环水泵与室外主机分开而组成室内辅机。室内辅机与室外主机用制冷剂管连接。在寒冷地区，冬季室外温度较低，根据夏季冷负荷选用的冷热水机组，冬季供热量常常不能满足冬季热负荷的要求，此时应考虑选用辅助电加热来增加供热量。
　　水量控制一般有三种方式：一是变流量方式，流量方式是由室内温控器控制机组出水管上的电动二通阀的开启或关闭，当风机盘管停止运行时，该阀关闭。空调水总管上装设压差旁通阀，以稳定进入机组的流量。二是定流量方式，定流量方式是由室内温控器控制机组出水管上的电动三通阀开启或关闭；三是置于定流量与变流量之间的混合方式，该种方式中，离主机近的部分机组采用电动二通阀，其他机组则采用三通阀，此时可省掉压差旁通阀，采用此种方式时应注意二通阀与三通阀的数量配备。三通阀数量过少，有可能导致主机因水流量过低而停机。

　　2.3VRV变制冷剂流量机组
　　VRV系统设计时应考虑制冷剂泄漏的影响。VRV系统中制冷剂管路较长，制冷剂量较多，施工不当会出现泄漏。
　　当计算结果大于危险浓度时，可以采取以下两种措施：
　　1）房间开设与外界相通的通风窗，通风面积应大于或等于地板面积的15%；
　　2）设置制冷剂泄漏报警装置和与之联锁控制的排风机。

　　2.4管路设计
　　管路设计包括水管系统设计和风管系统设计。水管系统，对于干管，管内水流速宜低于1.2m/s，对于支管，管内水流速宜定为0.6m/s左右。应对水管路进行阻力计算，校核主机所配水泵扬程是否满足要求，为避免空气滞留于管内，水管的最高处应装设自动排气阀。对于冷凝水系统，水平管道一般应沿水流方向保持不小于5‰的坡度，冷凝水管可采用镀锌钢板或RPVC管，冷凝水管可采用镀锌钢管或UPVC管，冷凝水管可采用厚度为10mm的难燃型泡橡塑材料进行保温。
　　为了降低气流噪声，风管主管内风速宜低于6m/s，支管风速宜低于4m/s，送、回风口风速宜取2m/s.风管制作可采用镀锌钢板或不锈钢板，风管保温可采用不痒玻璃棉、难燃级PEF、酚酫泡沫及难燃级橡塑材料，具体可根据使用要求而定。

3.空调机组和末端设备
　　国产风机盘管从总体水平看与国外同类产品相比差不多，但与国外先进水平比较，主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。因此设计中一定往意选用重量轻，单位风机功率供冷（热）量大的机组。空调机组应该选用机组风机风量、风压匹配合理，漏风量少，空气输送系数大的机组。以下就空调机组的变风量系统的节能：全空气空调系统设计的基本要求，是要决定向波空调房间输送足够数量的、经过一定处理了的空气，用以吸收室内的余热和余湿，从而维持室内所需要的温度和湿度。
它的基本计算公式是：L=3.6Qq/ρ(In-Is)=3.6Qx/ρc(tn-ts)
式中L——送风量，m3/h；
　　Qq、Qx——空调送风所要吸收的全热余热和显热余热，W；
　　ρ——空气密度，kg/m3，可取1.2；
　　C——空气定压比热，kj/kg.℃，可取C=1.01；
　　In、Is——室内空气焓值和送风状态空气焓值，kj/kg，tn、ts，——室内空气温度和送风温度，℃。
　　从公式中可以看出，当室内余热Qx值发生变化而又需要使室内温度tn保持不变时，可将送风量L固定，而改变送风温度，也可将送风湿度人固定，而改变进风量，那种固定送风量而改变送风温度的空调系统，一般便称其为定风量系统，而固定进风温度，改变送风量的空调系统，则称其为变风量系统。对于服务于多个房间（或区域）的定风量空调系统来说，由于经过空调设备处理过的空气其送风温度一定，为了适应某个房问（或区域）的负荷变化，往往需要设立再热装置，才能维持该房间（或区域）的温湿度在所要求的范围内，否则，因为送到各房间（或区域）去的风量是按它们的最大负荷求得的风量，且送风温度相同，在这些房间（或区域）出现部分负荷时，势必产生过冷现象。迫使经过冷却去湿处理过的空气又需进行再热处理，这 种冷热抵消的处理过程，显然是一种能量的浪费。
　　对于多数舒适性空调要求来说，并不需要十分严格的温度和湿度的控制。变风量系统则可以克服上述缺点，它可以通过改变送到房间（或区域）里去的风量的办法，来满足这些地方负荷变化的需要。当然，整个系统的总送风量也在发生变化。因此，变风量系统在运行中是一种节能的空调系统。在一幢大型民用建筑中，各个朝向的房间一天中最大负荷并不出现在同一时刻。对于定风量系统来说，由于它送到房间去的风县和系统总风景都是固定的，因而只能按各房间的最大负荷来设计送风量。而变风量系统则可以适应一天中同一时间各朝向房间的负荷并不都处于最大值的需要，空调系统输送的风量（实际上输送的是能量）可以在建筑物由各个朝向的房间之间进行转移，从而系统的总设计风量可以减少。这样，空调设备的容量也可以减小，既可节省设备费的投资，也进一步降低了系统的运行能耗。
4.空调风系统节能措施
　　大厅、餐厅、大会议室等大空间公共区域，设计一般采用定风量空调系统。采用双风机 ( 送回风 ) 系统，当室外空气焓值低于室内冶值时，可改变新风比直到全新风全排风，达到节能及改善室内空气品质的目的。
　　零售、会议、办公等小空间，可采用双风机变风量空调系统，变风量系统的新＼排风管直接接到空调机房外窗百叶上，过渡季可全新风节能运行。变风量空调系统是当室内负荷变化时，用改变送风量来维持室内温湿的方式。采用全年变风量运行，可显著节约风机运行所耗电能。因在全年空调的建筑物里，由于极大部分时间系统在部分负荷情况下工作，如采用末端变风量＼控制系统静压，调节风机总风量，则风机耗能将大为减少。如以建筑物西向周边区为例，平均负荷率夏季约40%、过渡季约25%、冬季约30%、是很低的 ( 其他朝向也大致如此 ) ，故如系统全年平均在 70 ％风量下工作，则所耗电能约可减少一半。对于全年空调的大楼 ( 如办公楼 ) ，空调风机的耗电量占整个大楼所耗总电量 ( 包括大楼中冷热源、照明、风机、水泵、给排水泵、电梯 ) 的很大部分。故减少风机所耗电能也是考虑节能的重要方面。
5.结语
　　中央空调系统是建筑物中的耗能大户，在空调系统的设计中考虑节能控制是切实可行的，各种节能措施应用都有一定的适用范围和局限性，应结合不同的工程，提出相应的控制措施，使系统发挥最佳的运行效果。