浅析空调系统的节能

【摘要】： 建筑中空调系统的节能问题，简单从措施中的几个方面进行了分析和介绍。由设计、运行和管理三个方面逐一分析了空调系统的各个环节。介绍了现在比较常用的节能办法和最新的理论成果。

【关键词】：温湿度 冷热源 运行 调节

中图分类号：TB494 文献标识码：A 文章编号：

引言

节能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。因此，在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能；空调系统方案要节约能源，充分回收能量，并尽可能利用天然能源，同时采取自控节能等措施。

我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。节能还包括再生能源和新能源的开发利用。

空调系统节能措施

空调系统的节能是一个系统工程，要求在能源利用的各个环节和系统从规划到运转的全过程中贯彻节能的观点，才可能达到节能的效果，如果在某个环节上造成了能源的浪费，整个系统也不能说是节能的。

1 采用合理的空调系统及冷源方案

空调系统的能耗是由风系统和水系统的能耗组成的。在风系统中，风机的能耗占相当大的比例；而水系统中，节约水泵与冷水机组的能耗才是节能中最关键的部分。

1.1 变风量空调系统节能分析

在空调系统中风机能耗占相当大的比例，因变风量（VAV）系统能随时跟踪建筑负荷的变化，及时调节送风量，从而可减少风机能耗，达到节能的目的；而且变风量系统便于分区调节，可满足不同房间的空调要求，因此，在商务楼宇的设计中很适合采用。风机送风量调节方式很多，不同的控制方式节能效果也各不相同，有的方式节能效果高达49.7%。

1.2 冷水机组的节能分析

在空调系统中，一般来说冷水机组的能耗最大，因此降低冷水机组的能耗便成为空调系统节能降耗的最大问题。然而，一年之中，由于空调系统在部分负荷下运行的时间比较多，所以，全年耗能与制冷机部分负荷下的工作特性有关。通常根据最大负荷选择冷水机组。而实际使用条件通常都偏离设计条件，因此很难保证机组高效运行。因此，改进和提高机组部分负荷运行时的效率就成为空调系统节能的重要途径。而且在选择冷热源的方案时，也应考虑部分负荷时效率的问题。与此同时，还要加强控制，并根据具体情况制定出节能的运行方案。

2 合理确定室内温、湿度

假设空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。

2.1 温湿度变化对热舒适度的影响。

假定人所从事的是极轻劳动（例如宾馆、商场中），穿着一般的夏季服装，空气流动速度取0.25m/s，壁面温度和空气温度相同。在相对湿度为50%的条件下，仅使室内空气温度变化时，统计不同室内温度下的PPD值和不同相对湿度下的PPD值。经分析以上数据可以看出，室内空气温度改变对室内热舒适度的影响非常大，而相对湿度的变化对人的热舒适感几乎没有影响。

2.2 室内设计温度改变对空调能耗的影响。

以沈阳某4层办公楼为例进行的分析，采用冷负荷系数法计算出在不同室内设计温度tn下的设计空调冷负荷、湿负荷、制冷量以及以室内设计温度25℃为基准的节能率。由结果的变化规律可以看出随室内温度的变化，节能率呈线性规律变化，室内设计温度每提高1℃，空调系统将减少能耗约6%。

2.3 相对湿度的改变对空调能耗的影响。

仍对前述沈阳的4层办公楼为例，当设定室内温度为定值，仅改变室内相对湿度，计算不同相对湿度下的节能率，可以得出：当相对湿度大于50%时，节能率随相对湿度呈线性规律变化。由于夏季室内设计相对湿度一般不会低于50%，所以以50%为基准，相对湿度每增加5%，节能10%。

3 减少输送系统的能耗：

做好输送冷量的水管、风管的保温。 精心设计、正确计算系统阻力，选择合适的泵与风机的型号与规格，切忌选择流量、扬程或全压过大的泵与风机，避免不必要的能量损失。

在满足工艺和舒适条件下，应尽可能地增大送风温差和供回水温差。常规空调的冷冻水和冷却水温差为5℃，大温差系统冷冻水温度可增加到8～10℃，冷却水温差增加到8℃。常规的空调系统送风温差一般在6～10℃，最大不超过15℃，大温差系统的送风温差在14～20℃。大温差不仅可以减少输送过程的能耗，同时减少了管路的断面，从而降低了管路系统的初投资。但是大温差也会影响空调设备的性能。如冷冻水大温差会导致风机盘管、表冷器冷却能力和除湿能力的下降，为弥补这不利的影响，可以降低冷冻水的供水温度，这样又使冷水机组的性能系数降低和能耗增加。因此确定温差时必须对利弊充分估计。也就是说，应综合考虑系统总能耗（包括输送能耗和冷水机组能耗）、经济性、环境控制质量等多方面来选择合理的温差。

4 冷水机组的节能调节与运行方案

在空调系统中，冷水机组的能耗是最大的。实际测试表明，冷水机组的COP随部分负荷的大小和机型的不同而变化。存在冷水机组在部分负荷下运行COP值不高这个问题的原因是多方面的。如对部分负荷时的节能优化运行认识不足，受传统调节控制模式的制约，制冷系统配件（如热力膨胀阀）存在缺陷，机组运行的安全要求（回油）得不到满足等等。因此为了使机组具备调节能力，常常由多台压缩机组成一台冷水机组，每个压缩机构成一个独立的制冷回路。运行时保持机组的冷凝压力恒定（或在一个较小的范围内变化）。

5 水泵的节能调节

空调水系统在应用变频调速装置进行变流量运行时，可以不改变管路特性，而靠变化水泵工作点使之沿管路特性曲线移动，保持水泵在最高效率点运行，达到最大节能效果。对于闭式系统来说，在变频调速运行时，流量变化比与功率变化比的三次方成正比，当流量减少时，其实耗功率相当按三次方的比例降低。这对于目前空调水系统的设计水量与实际水量差别很大的情况来说，具有非常明显的节能意义。

6 结语

从许多节能分析的文章可以看出，目前，我国的很多建筑中的空调系统都具有节能的潜力。而且节能也逐渐地引起了各个设计、施工和管理单位的注意。但是仍然存在着许多浪费能源的现象。要想做到空调系统的节能，也只有设计、施工到运行管理各个部门的通力合作，才能真正的实现。

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