空调工程节能优化设计之我见

摘要：随着我国经济的快速发展，人民生活水平迅速提升，空调已经完全进入到人们的工作生活当中。当前，全球能源正日趋减少，国家正大力推广节能减排，因此不得不重视空调系统的能源消耗问题，降低空调系统的能耗已经势在必行。因此，本文主要对中央空调系统节能设计的优化进行探讨。

关键词：空调工程；节能优化；设计

中图分类号： TU201.5 文献标识码： A

引言

随着我国经济的不断发展，人民生活水平快速提升，中央空调得到了广泛应用，空调，在给人类的生产、生活带来舒适的同时，也给我国的能源消耗带来的巨大的考验。我国建筑中的空调在能源节约和减除消耗方面的水平远低于发达国家，空调节能优化设计的重要性日益突出，本文对中央空调系统再设计过程中的一些节能优化措施进行了简要的探讨。

一、空调的工作原理

目前空调冷源按驱动能源划分，主要为电力驱动（电制冷）以及热能驱动（吸收式制冷），其原理是低压低温制冷剂液体在蒸发器中与冷冻水进行热量交换发生气化，被气化后的制冷剂在压缩机（发生器）的作用下，会形成高温高压的气体，当气体流经制冷机组的冷凝器时，就会被来自冷却塔的冷却水所冷却，冷凝后的制冷剂液体经节流装置后转变为低温、低压的液体。与此同时，由水泵将被降温后的冷冻水送至各类空调末端设备中，对各个房间进行降温除湿处理。经过这样的循环过程，在房间内的热量最终由被冷却水带走，释放到空气当中。空调热源主要为市政或锅炉房蒸汽、热水以及热泵制备的热水两种，前者本质为燃料燃烧提供热量，后者（热泵）原理即制冷循环，利用冷凝器放热提供的热量。

空调系统设计技术优化的重要性

空调已经大范围进入到人们的生产、生活当中，因此，其工程技术设计的优越性与否直接关系到人们工作、生活环境的舒适度，对于提高工作效率及人们的生活水平具有重要意义；

通过在设计初期对季节、气候以及房屋朝向等具体细节问题的考虑，优化空调系统的设计，降低能耗，有效缓解供电高峰期电力负荷；

建筑使用过程中，空调属于能耗高、持续时间长的部分，通过合理的技术优化，能够提高空调的工作效率，为节能减排做出贡献；

随着变频技术、DDC（直接数字控制器）以及能源管理系统等新技术的广泛应用，使得空调的设计优化策略与控制技术紧密结合，在有效降低能耗的同时，起到系统的指导和控制作用。

建筑暖通空调工程的节能优化设计存在的问题

设计部门和人员不重视空调系统设计

在目前的实际设计工作中，一些建筑工程的设计部门及设计人员没有充分认识到中央空调系统节能优化设计的重要性，重视程度不够，而且现在的一些建筑工程因为设计周期相对较短，设计思路无法充分展开，导致一些设计部门忽视了空调系统的优化设计，一些设计中的关键技术性问题没有得到完全解决，因而造成目前我国的空调工程设计质量不高，设计的空调系统的初投资大且能耗高，不符合国家相关的空调工程设计标准的要求。

在设计的实施环节存在着一定的不合理

由于设计理念中缺乏节能、低碳等思想的融入，必然会导致设计的实施与初衷产生相背离的现象。更为严重的问题是，在有的空调设计中存在着一些违规操作的现象，有的设计师为了达到一定的美观性或功能性，或是为了满足建设单位的不合理要求，甚至违反国家相关的技术标准和操作规程，这种行为带来的不仅仅是在节能设计方面无法达到理想的效果，也会对空调工程本身的质量产生重大的影响，造成严重的安全隐患。

空调在运行过程中很少是满负荷运行，但目前的暖通空调设备设计选型时，常按最大负荷进行计算，同时采用固定工作时间的方式运行，且在实际运行时，管理人员没有意识到空调节能的重要性，没有为空调工程配备专业的管理人员，这造成了空调系统使用效率低下，能源浪费严重。

在设计人员的素质建设方面还有待提高

当前有一部分空调工程的设计师虽然在空调设计方面有着一定的经验，但是却缺乏能源管理方面的专业知识，所以造成了他们在空调设计的工作中无法将节能与低碳等相关的理念融入工程的设计中，正是专业素养的缺失才导致了暖通空调设计中出现了各种纰漏。

建筑的空调工程节能优化设计的目标和原则

设计目标

空调工程节能设计方案必须具备较高的可靠性与可行性，才能够作为空调施工的基础，从而保证空调工程的投资、运行以及节能等方面的和谐统一。所以，设计人员应当根据当前已经存在的关于空调工程节能设计的相关经验与优化措施，从工程项目的水、风等系统方面着手，进行不同的节能策略，达到理想的节能效果。

设计原则

设计单位要要求设计人员设计的每项空调工程项目，都要有较详细的冷热负荷计算书，并介绍采取了哪些节能措施。系统在明确设计方案时，设计人员要深入现场，结合工程的具体情况，与业主进行有效沟通，根据建筑使用功能要求、负荷特性、环境特点，并结合当地的能源结构等多方面因素综合考虑，以确定合理的冷热源方式及末端形式；施工图设计阶段，必须进行逐时冷热负荷计算，要考虑空调末端设备的分布与处理，还要考虑设备管道的布置在空调工程施工的配合与协调问题，与土建、水电、装饰、灯光、消防等工种之间的协调与配合。

五、建筑的空调工程的节能优化设计策略

（一）空调风系统的优化设计

空调系统在运行的过程中会产生大量的热量，而这部分热量必须要从系统中有效的转移，才能够保证空调系统的稳定运行。对于大型公共建筑来说，建筑物内区面积大，常年有稳定的大量余热，采用水环热泵空气调节系统对节能非常有效。针对人员密集、空间较大的空调区域，如报告厅等，需要新风量大，采用风机盘管系统不但投入大，运行费用也相应增加，在这种情况下，最好选择单风管全空气的空气调节系统，此系统在室外焓值低于室内焓值的过渡季节还可以采用全新风运行，在满足舒适性的同时达到节能的效果。同一个空调风系统中，若各空调区的冷、热负荷差异和变化大、低负荷运行时间较长，且需分别控制各区域温度，此时采用变风量空调系统可收到较好的节能效果。

空调水系统

开式系统在运行过程中需要较大的水泵扬程，因此消耗的能量也较大，所以在设计时应尽量考虑使用闭式循环水系统，并尽量采用高位膨胀水箱作为系统的定压。因为三管制水系统的冷水和热水都经过同一根水管作为回水管，会产生冷热混合损失，所以这种方法在使用时也应当谨慎选择。同时，空调水系统布置和管径选择时，应减少并联环路间的压力损失的相对差额。若系统较大，阻力较高，且各环路负荷特性或阻力相差悬殊时，宜采用在冷热源侧和末端负荷侧分别设置一级泵和二级泵的二次泵系统，以避免一级泵扬程过大，或是长时间不在高效区运行，造成能源浪费。

冷热源

中央空调系统的冷热源宜采用集中设置的冷（热）水机组或换热设备。当前各种设备、机组品种繁多，溴化锂吸收式机组、离心式螺杆式冷水机组、多联机、各类热泵机组（风冷热泵、水源热泵、地源热泵、水环热泵等）以及结合相关蓄冷蓄热技术等等各具特色，因为设备或机组的选择受使用特征、占地面积、投资和运行费用、当地能源种类、环保规定等多种因素的影响与制约，只有设计人员在充分做好上述因素的调研后，全面客观地对冷热源方案进行综合论证，才能真正达到节能、使用效果的双赢。

全系统优化

当前对于空调工程的节能优化研究都集中在各个设备节能的模型研究上，没有考虑系统中各个设备之间的相互影响。然而空调工程的运行是由各个设备组成的一个系统、某些设备的优化并不一定就会带来整个系统的优化，而只有整个系统优化了，才能保障系统的节能。因此在暖通空调工程的节能研究中一定要坚持系统化的观点，对整个系统进行优化。

六、结束语

随着全球能源的日益紧缺，节能降耗已经势在必行。空调工程的节能设计是影响我国建筑工程整体节能效率的主要环节之一，因此，必须要给予足够的重视，开展科学、合理地空调工程设计，使之实现节能效果和水平上的优化，提升在建筑工程的施工及使用过程中的节能效果。

参考文献

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