浅谈中央空调设计与节能

【摘 要】现阶段，中央空调的应用可谓越来越广泛，无论是商场、超市、酒店以及办公场所，都已经逐步安装中央空调设备，使得处于这些场所的人可以在任何的季节中享受到舒适的温度，让人们能够得到更好的休憩效果以及工作效率，中央空调发挥着不可替代的作用。但是，中央空调的能耗相对来说较高，现阶段关于中央空调节能技术的开发还较为欠缺，导致中央空调在实际应用与推广中受到了较大的阻碍。随着市场对于中央空调的需求不断增加，我们有必要针对中央空调在应用中出现的一些问题进行分析与探索。

【关键词】中央空调 设计 电力节能

1 引言

中央空调已成为建筑体系内的能耗大户，有数据表明，中央空调与整个建筑的能耗比已达到40%～70%。因此中央空调系统的节能改造已成为当今社会所必须面对的一个问题。传统的负荷估算法是中央空调系统设计普遍采用的方法，通常按照最大负荷的需求进行设计，而且系统流量并不能调节，致使中央空调系统能耗居高不下，造成不必要的能源浪费。

2 中央空调设计

2.1 风机水泵变频节能设计

（1）冷冻循环水系统的控制方案：采用冷冻进出水温度、温差、压力等参数控制，将冷冻进出水温差控制在4.5℃～5℃。

（2）冷却水系统的控制方案：采用冷却进出水温度、温差及冷却塔环境温、湿度等参数控制（实时根据主机负载，调整变频器的输出频率来改变冷却水流量，从而稳定温差），将冷却水的进出水温差控制在4.5℃～5℃。

（3）冷却塔散热系统改造措施：主机冷却水进入冷却塔后，通过冷却塔风机的作用将冷却水的热量散发到大气，从而降低冷却水温度，再进入空调主机冷凝器吸收热量。冷却塔环境传感器检测冷却塔环境温度、湿度等，送入冷却塔控制柜的PLC计算出温差，与设定值相比较后，经模糊控制，自动调整冷却塔风机的运行频率，使冷却水出水温度达到设定值范围。冷却塔出水温度设定值通常为28℃。

2.2 水泵的选择与水系统的设计

在变流量空调水系统中，调节方法一般分为以下几种：节流调节、变通调节、二次泵系统调节、一次泵变流速调节。节流调节指在供水总管上安装控制阀门，从而对系统能量进行控制；变通调节指在供水管上设置旁通，利用供回水压差进行调节。要结合实际情况进行分析，选择最合适的设计方案。

2.3 电路的设计

现阶段，水泵的控制柜构造组成几乎都是由停止、手动以及自动按钮等组成。而电气化水泵自动控制柜能够对环境温度、水流量多少以及其他设备信号传输等进行自动化收集，并且达到效果显著的节能效果。可将中央空调中的变频以及工频系统进行互锁改造，将会极大的提升电气自动化的节能效果。

2.4 设备控制设计

现有的大多数中央空调中，传统的中央空调节能控制多采用PID控制，这种控制方法控制响应迅速，方法简单，但是对空调这种参数不确定的系统不能进行有效的控制。通过结合PLC和变频器，对传统中央空调进行改造，将空调系统的水泵与风机系统进行模糊PID控制过程实现方法可弥补传统PID的不足。

2.5 新风比可调

在空调季节，当室内人员密度减小时，安装在室内的二氧化碳浓度监测装置检测到二氧化碳浓度降低，进而通过调整空调机组的新风阀门减少送入室内的新风量，与之对应的排风机变频运行，相应减小排风量，这样大大减小了空调末端的运行能耗。在过渡季节充分利用室外新风“免费供冷”，缩短制冷机组开启时间，空调机组的新风井面积按照空调送风量的80%～100%要求设计。

2.6 温湿度控制节能

为了保证生产工艺和卫生条件，在夏季室内空气湿度也由60%提高到70%左右，按数据计算，仅夏季室内空气设计温度上升1度，就会使空调初始投资额下降约6%，运营成本降低约8%。同样夏季室内设计温度每增加1度就可以减少11.2%度的热负荷，节省量相当可观。

2.7 空调系统，热冷能回收

（1）排气热回收。充分利用排气能量，循环利用，预冷和预加热的新鲜空气，减少新鲜空气的负荷，热回收设备可以大致分为热交换器，旋转总热交换器，板式热交换器，热介质换热器，热管换热器等。

（2）制冷机组的冷凝热回收。这种类型的热回收设备可以使用不同的系统组合，如生活热水系统与冷媒压缩后第一次进入热交换器，在热交换器的另一边，冷却制冷剂温度较高，但我们只要确保设计是合理的，提供一定的热量，使其可以在在水箱保温，以满足人民生活的正常需求。

（3）促进可再生能源和低品位能源利用。随着空调系统的广泛使用，以及在不可再生能源的消耗逐渐增加，我们可以清楚地看到，生态环境带来了显着的负载。因此，可再生能源的使用已成为一个主要的发展趋势，在目前的使用方法中，已经应用的太阳能和地源热泵空调系统的使用是一个非常好的节能方法。

3 对中央空调节能技术的改进意见

3.1 国家或企业加强对中央空调节能技术的支持

首先国家要制定一系列合理完善的中央空调节能标准，完善相关法律法规，同时加强对企业中央空调节能技术的资金、技术以及人力支持，提倡和鼓励企业不断改进和完善中央空调的节能环保技术，对研究出节能环保技术的企业给予政策上的支持，同时也要提倡建筑安装具有节能环保技术的中央空调，以此完善和创新中央空调节能技术。企业可以成立专业的研发团队，给予资金、人力和技术等资源的支持。

3.2 加强对新能源的开发和使用

目前世界范围内有许多可再生的清洁能源，例如可以在建筑顶上安装太阳能发电系统，在室外安装风力发电等，以此发电来带动中央空调的工作。

3.3 学习引进国外先进的节能技术

我们要积极引进国外先进的节能技术和成果，开发适合我国使用的新型空调节能设备和材料，提高使用效率；加强对新能源的利用和开发，例如热泵技术、太阳能技术和风能的利用，使我国空调的节能工作进入一个新的台阶。

4 结语

空调的节能是一个系统的复杂的工程，需要各个方面来综合考虑，才可以取得满意的效果。中央空调节能的关键在于提高能量效率。如果能将节能思想贯穿于中央空调系统设计、选型与运行维护的始终，将会收到明显的节能效果，带来巨大的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1]李晓宇.中央空调节能控制系统的设计与开发[J].浙江工业大学，2013，（11）.

[2]黄海.中央空调系统变频节能的设计方案[J].广播电视信息，2015，（2）.

[3]刘佳畅.中央空调系统变频节能改造方案[J].黑龙江科技信息，2007，（11）.