浅谈中央空调系统的设计\运行和改进

摘要：随着我国设社会经济的快速发展，人们的生活水平不断的提高，中央空调的使用越来越广泛，这也对中央空调提出了更高的要求，其中包括空气质量、节能环保、经济效益、空间美化、舒适度以及可持续发展等，本文就中央空调系统的设计，运行机制，及改造进行了分析与说明，为中央空调的快速发展提出相应的依据。

关键词：中央空调；设计；运行；改进

中图分类号：TU831文献标识码： A

引言

随着社会经济的快速发展，大面积的建筑工程越来越多，人们对办公环境及空气质量的要求越来越高。人们在提高生活水平的同时对生活质量的要求越来越高，所以，无论是民用建筑还是商业建筑，中央空调都被广泛的应用，但随着家用中央空调的快速发展并逐步小型化，家用中央空调将会成为未来空调的主流。本文就中央空调的设计、运行及改造进行了阐述，以促进中央空调的快速发展为目的

一、中央空调系统的概述

中央空调系统的重要组成部分是冷热源系统和空气调节系统，其中制冷系统在中央空调系统中占有重要位置。中央空调的主要组成设备有两个部分，分别是中央空调的主机和末端，其中中央空调末端包括风机盘管和吊柜。中央空调的工作原理就是由中央空调一台主机通过风道送风或冷热水管连接多个末端的方式来控制多个房间的空气的温度，以调节室内空气为目的。室外的新鲜空气被风处理机吸进中央空调风柜后，然后在中央空调中进行过滤降温除湿，通过中央空调风道送入每个房间，此时中央空调送进室内的新风不必承担房间的湿负荷和热负荷，必须由室内中央空调末端来处理，经过中央空调末端处理后，送出能够消除室内余热余湿，以中央空调调节室内的温度和湿度的恒定。中央空调虽然给人们的生活带来了很多便利，但在现实中，中央空调的运行并不是完美无缺的，偶尔也会给人们的生活制造一些麻烦，如通风不畅，空气质量不好，冷热不均等，有时候中央空调并没有达到优化空气质量、节能减排、绿色环保等理想的目标，可见中央空调在最初的设计过程中是存在一些问题的，造成了中央空调在运行时出现问题，只有有效的解决中央空调这些问题的发生，提高空气品质，实现绿色环保和促进中央空调的可持续发展。

二、中央空调系统的设计

在中央空调系统前期的图纸设计阶段，需要对中央空调冷热负荷和不同时间的冷热负荷进行动态的计算。根据中央空调的具体情况选择最适合的冷热源。由于冷热源对整个中央空调系统效果的发挥有着重要的影响，因此选择中央空调设备时要考虑特定的中央空调设计状况。在日常的中央空调保养中不能一味的按照规定，要按照中央空调的实际情况进行有效的调整，当然这种中央空调的调整需要进行精确的计算和理论的检验。同时，在中央空调设计水系统时要对每个水环路进行平衡计算，避免中央空调失调出现。同时，在中央空调出现问题后要及时解决，保证中央空调的运行。

三、中央空调的运行机制

中央空调系统是由一系列驱动流体流动的运动设备(如水泵、风机及压缩机)、各种型式的热交换器(如蒸发器、风机盘管、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。中央空调系统一般可分下列五个循环：1.室内空气循环；2.冷水循环；3.冷媒循环；4.冷却水循环；5.室外空气循环。

在中央空调运行时，有时会出现通风不畅，空气质量不好，冷热不均等情况，有时候中央空调并没有达到优化空气质量、节能减排、绿色环保等理想的目标，所以，要对中央空调进行相应的改造，促进中央空调的快速发展。

四、中央空调的改造

（一）加入主机自动控制系统。

根据中央空调末端负载变化而自动调整中央空调主机的启停台数和大小机运行的负载率。使得中央空调主机的运行台数和运行负载率随着负荷的变化而变化，始终使每台中央空调制冷主机运行在最佳COP的负载率状态下，既减少中央空调主机的能耗，又大大延长中央空调主机使用寿命、减少中央空调维护成本。

（二）设置能源监测管理系统。

在中央空调改造中，通过全面采集中央空调的各种运行参量，利用先进的变温差模糊控制技术对这些相互关联、相互影响的中央空调运行参量进行动态优化控制，以满足中央空调系统非线性和时变性的要求，使中央空调主机始终运行在最佳工况，以保持中央空调最高的热转换效率，以减少中央空调主机的总体能耗。

（三）改造空调循环水系统。

由于中央空调系统是一种多参量非常复杂的一个系统，即当气温、中央空调末端负荷发生改变时，中央空调水系统温度、压差、压力、温差、流量等均会发生改变，单纯的中央空调PID调节根本满足不了要求，在中央空调水路管网系统按原来方式运行不加以改动的前提下，采用中央空调变温差，变流量模糊控制技术，按中央空调实际流量需求自动调节水泵转速，可大幅度降低中央空调水系统能耗，实现最佳中央空调节能控制。根据中央空调轴功率与中央空调转速的三次方成正比的关系，在不改变中央空调使用效果的前提下，中央空调水泵电机转速若降低10%，中央空调轴功率就减少27.1%，中央空调电机转速若降低20%，中央空调轴功率就减少48.8%，许多成功的案例证明，经改造后的的中央空调系统，冷冻水泵和冷却水泵通常都在38HZ～42HZ之间运行，即使扣除中央空调变频器本身4%～6%的功耗，该中央空调系统至少可节电20%～40%，尤其是中央空调冷冻水系统，由于中央空调系统需求变化幅较大，年平均节电率可达40%以上，若是原设计留有较大富余量的系统，则中央空调节能效果将会更加显著。

五、中央空调在施工过程中的节能措施

（一）理设计围护结构，提高门窗气密性。在建筑工程中，中央空调冷热量可以通过房间的门窗、墙壁等传递出处，因此建筑工程围护结构保温性能在建筑的中央和空调中节能中起着很重要的作用。特别是建筑工程窗的构造，应能起控制日光照射的作用并要限制建筑工程窗户墙体的面积；对于建筑工程窗户面积比较大的建筑工程应考虑采用热反射玻璃、吸热玻璃或遮阳措施如屋檐、挑檐、遮阳板、窗帘等阻止建筑工程中热量的吸收。

（二）选择更合理的室内空气参数。若中央空调室外计算参数为定值时，夏季中央空调室内空气计算温度和湿度越低，建筑工程中房间的计算冷负荷就越大，中央空调系统耗能也越大。在满足建筑工程舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的建筑工程的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的建筑工程室内设计温度和相对湿度，不要盲目迫求夏季建筑工程室内空气温度过干、过低和冬季室内设计温度过高。

（三）建立智能系统控制技术应用智能集成系统控制技术对中央空调系统进行时时节能控制，是目前较为有效的电子控制手段。特别是智能集成中央空调控制系统模块的出现，降低了智能技术应用门槛，一般应根据建筑工程耗能的实际情况，采用不同的智能集成系统控制解决方案达到中央空调的节能目的。建立配套的中央空调智能自控系统也是不可缺少的，它对中央空调系统的运行起着关键作用。

结束语

综上所述，节能和环保是实现中央空调可持续发展的关键。空调领域作为用能大户，中央空调能耗已占总能耗的40％左右，故中央空调节能意义十分巨大。从中央空调可持续发展理论出发，中央空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在中央空调系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键，这对于节约能源、降低运行费用、促进国民经济发展具有十分重要的意义。

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