试析当前中央空调能耗与节能策略

【摘 要】专家分析，未来15年，中国经济能否保持快速增长，一个重要的先决条件就是能源供应的充足，因此，节能非常重要。而作为电能消耗大户，空调业的节能与否无疑十分重要。随着计算机的发展，全面促进着制冷空调事业的发展和进步，计算机模拟仿真技术和人工智能技术在中央空调节能中的应用将成为下一步深入研究的重点方向。

【关键词】建筑能耗；中央空调；节能措施

1.引言

能源是经济和社会发展的重要物质基础，也是实现四个现代化以提高我国人民生活水平的先决条件。能源是保证国家经济可持续发展和居民生活水平不断提高的重要因素。因此，很多国家已经着手制定符合本国国情的能源发展战略。

随着我国经济的高速发展，许多城市出现了电力紧张等能源问题。据统计，建筑能耗在总能耗中占有很大的比例，而中央空调能耗又是建筑能耗中的大户。随着能源供应的日趋紧张及人们对室内环境和室内空气品质的要求越来越高，要求我们在保持空调区域舒适度的前提下，最大限度地降低中央空调能耗是迫在眉睫的事情（这句话是不是有语病？）。本文对我国建筑能耗的现状进行了分析，提出从空调冷热源、水输送系统和空调机组末端设备三个方面对中央空调系统采取节能措施，有效地实现整个系统的节能运行，达到降低整个中央空调能耗的目的。

2.我国建筑能耗现状

按照国际通行的分类，建筑能耗是指民用建筑（包括居住建筑和公共建筑）使用过程中的能耗，主要包括采暖、空调、通风、热水供应、照明、家用电器、电梯等方面的能耗”。

随着我国人民生活水平的提高，建筑能耗增长很快。过去采暖区限定在陇海线以北，现在从福州到桂林，冷天居民都用上了电暖气。1990年初我国才开始发展空调，现在空调的普及率已相当高。居民家用电器品种、数量不断增加，建筑照明条件也日益改善，能源进口逐年量增大，但还是出现能源紧缺的现象。建筑节能是节能领域的组成部分，已经成为建筑技术发展的一个方向。世界平均建筑能耗占总能耗的37%，其中，包括采暖、通风、空调、照明在内的民生能耗又占建筑能耗的80%以上。我国建筑能耗约占全国总能耗的25%，且由于近年来住宅建筑迅速增多，年增长率高达15%。而我国采暖空调标准远低于国际水平，据统计，目前我国单位建筑面积能耗是发达国家标准的3倍以上。随着生活水平的逐步提高，建筑能耗，特别是中央空调能耗，呈增长趋势。

随着经济建设的发展，各类公共建筑，比如写字楼、宾馆饭店、大中型商场等，大量兴建。2012年广东房屋建筑竣工面积13496.25万平方米，同比增长8.7%。目前，国内兴建的采用中央空调的公共建筑普遍存在着高能耗的问题。例如，清华大学在2008年对北京市的十家营业较好的大商场进行了全面的测试和统计，这些商场全年运行能耗平均大约是188 kWh/ m2.a，而气候条件大致相当的日本同类建筑的平均全年能耗大约是135 kWh/m2.a，也就是说北京市的商场能耗要比日本高出将近400%。

3.中央空调节能措施

根据中央空调的组成结构和工作原理，我们把中央空凋能耗主要分为三部分，即空调冷热源、水输送系统和空调机组及末端设备。这三部分能耗中，冷热源能耗约占总能耗的一半左右，是空调节能的主要内容。下面主要从这三个部分去探讨如何对中央空调系统进行整体节能。

3.1空调冷热源的节能

（1）冷负荷的确定

冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等型号，降低空调系统的初投资，而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，从而使变配电设备投资减少和空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低，因此，减少冷热负荷是建筑节能最根本的措施。

目前，我国已经出台了一些文件规范，比如《采暖通风与空气调节设计规范GBJ_87》。本文建议采用冷指标计算的方式，根据所在建筑地区建筑护结构各部分的单位围护结构面积的冷负荷指标，结合新风负荷、灯光及设备负荷和人体负荷等因素，采用冷负荷系数法计算逐时负荷，取其最大值。如果要求更为准确，建议还考虑建筑的朝向、位置及使用功能等情况。

（2）合理设计和选择冷热水机组

设计和选择冷热水机组需根据全年负荷情况，合理搭配。国家相关文件中已经作出了一些规定，比如：“台数不宜过多”、“应与空气调节负荷变化情况及运行调节要求相适应”等，我们在考虑冷热水机组配置时，除了要遵循国家的相关规定，还应注意避免下列四种情况：1）避免机组台数过少。台数过少容易出现负荷可靠性下降、负荷适应性较差等问题。2）避免机组台数过多。机组台数过多会导致单机容量下降、机组COP下降、配置的循环水泵并联多、故障点增多等情况。3）避免不恰当的使用多机头机组，包括多机头风冷热泵、模块化风冷热泵、模块化冷水机组，绝对故障点太多，增大启动电流。4）避免一味地采用等容量机组。采用等容量机组，机房布置也许会整齐划一，备品备件会少，但工程中往往有小负荷的不同使用功能的场所，如采用等容量机组，就容易造成负荷适应性差的缺点。

（3）通过技术经济比较，确定主机类型

在选择主机时，应注意设备的COP值，并考虑设备的部分负荷性能系数（IPLV）。合理选择冷水机组。根据研究学者的研究，吸收式冷水机组的一次能耗远比电动式冷机高，其中蒸汽型或热水型双效吸收式冷机的能耗为电动式冷机的2～3倍，直燃式约为电动式的1.6～2.1倍。如果工厂在夏季有大量蒸气，可采用蒸气型或热水型吸收式机组。

目前，空调冷源普遍采用电制冷，但也应因地制宜。冷热源机组能耗占中央空凋系统总能耗的一半以上，节能潜力最大。因此，采用合适的冷热源机组是中央空调节能措施中最重要的部分。冷热源主机选择的基础是建筑冷热负荷及设备COP值，只有做好负荷计算，认真对比各种机组的COP值，并对设备不同状况下的部分负荷能效比进行比较，选择最适合建筑全年运行工况的设备，才能获得最佳的节能效果。

3.2水输送系统的节能

（1）空调水泵节能

在许多旧的中央空调系统中，采用了开式冷却水系统，开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的人口，这种冷却水系统成为闭式冷却水系统，冷却水泵就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力，所以所需要的水泵扬程要比冷却水系统小得多，因此水泵的能耗也就小很多。

（2）阀门和过滤器的节能

阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。

4.总结

综上所述，中央空调能耗是建筑能耗的大户。中央空调节能已经成为政府、消费者和业界广泛关注的焦点。本文分析了我国建筑能耗和中央空调能耗的发展现状，根据中央空调的组成结构和工作原理，提出从空调冷热源、水输送系统和空调机组末端设备三个部分对中央空调系统采取全面的节能措施，实现整个中央空调系统的节能运行，达到降低能耗的目的，为今后中央空调节能方案的设计提供借鉴和参考。

参考文献：

[1]司小雷我国的建筑能耗现状及解决对策[J]建筑节能，2008