户式空调的运行能耗分析

摘要：由于机组耗电量增加、能效比下降；另外集中空调系统还要考虑冷冻水系统管网的冷损失，因此综合考虑这些因素，集中空调系统的额定综合能效比通常并不比空调器高，本文对空调的周期能耗和资源问题进行分析。

关键词：空调；运行能耗

中图分类号：TB657.2文献标识码：A文章编号：

引 言:

集中空调方式难以适应不同住户空调消费需求的巨大差异，因此运行能耗高。住宅空调的一个重要特点是不同住户的空调消费需求差异巨大，住户的空调行为节能潜力很大，采用分体空调方式可以方便地适应不同住户的不同空调需求，充分发挥出住户的行为节能潜力，因此空调器通常是短期间歇运行的，通过各住户的“自适应”调控，可以自动实现住宅楼部分时间和局部空间的空调。但采用集中空调方式，则只能按照需求最大的住户的要求来运行，这会使大多数的低能耗户都直接“提升”到高能耗户。而在上班时间段，一栋住宅楼通常总会有少数老人或孩子在家，因此住宅集中空调通常是连续运行的，而且大部分时间是在很低的负荷率下运行的，这些因素都使集中空调方式的运行能耗大大高于分体空调方式。

1.空调运行模式

住宅空调均为间歇运行，客厅空调运行时间通常较为规律，多数城镇居民早上上班离家、晚上下班回家，因此工作日客厅空调开机时间设定为18 h～23h，周末客厅开机时间设定为 10 h～23 h。工作日卧室空调运行时间为 21:00～3:00, 周末卧室空调开机时间：中午为 13h～15h, 晚上为21:00～3:00。

2.户式空调方式的空调运行能耗分析

2.1户式空调主要有风管机、冷水机和多联机三种，它们具有下列特点：

2.1.1风管机对建筑空间要求高、分室调控困难、风机耗电较大，因此其能耗较高，在层高较低的多层住宅和高层住宅中难以推广应用，这种户式空调方式在美国应用很广，但在我国应用不多。

2.1.2冷水机具有分室调控比较方便、占用的建筑空间较小的优点，以往我国的住宅户式空调多采用冷水机，但由于它增加了一个水交换的中间环节，因此系统比较复杂，存在水患的问题，能效也不高。

2.1.3多联机具有占用建筑空间小、系统简单、安装使用比较方便、分室调控比较方便等优点, 与冷水机相比，它没有水交换的中间环节，因此制冷效率较高；与风管机相比，其送风机能耗较少，分室调控方便，能耗也较少，因此在三种户式空调方式中，多联机的综合能效比通常是最高，以往由于价格较高等因素，它在住宅中的应用较少，近年来，随着其价格的快速下降，在我国的户式空调中，这种空调方式发展较快，所占份额快速增加，大有取代冷水机之势。目前常见的户式空调机组都是小型风冷机组，对于小型家用风冷制冷机组，大制冷量空调机的能效比通常比小制冷量空调机低，例如，根据国家空调器能效限制标准的规定，对于相同能效等级的空调器，柜机的能效比就比壁挂机低 0.1。因此户式空调机组（包括多联机）的额定能效比通常并不比分体空调器高，由于户式空调是户内所有房间共用

3 .居民空调行为方式与主要影响因素

采用分体空调或户式空调方式的住宅，夏季空调设备通常都是在住户的控制下，进行间歇运行的，不同住户其空调行为方式通常不同。居民的空调行为方式主要包括空调开机时间段、空调开机时间长短、空调开机室温和空调设定温度，另外还包括空调器运行期间是否开窗、开门等。正是由于住户空调行为方式的巨大差异，造成不同住户空调运行能耗的巨大差异，因此行为节能在住宅空调节能中具有重要的地位，而通过住户空调行为方式节能效果和影响因素的测试分析，可以找到住宅空调节能的一些重要途径。影响居民空调行为方式的因素很多、也很复杂。居民空调行为方式与室外气象环境条件有关，与所处房间的功能有关，还与住户的消费观念、收入水平、身体状况、耐热能力、节能知识水平等住户的内在因素有关，另外也与电费高低等政策环境有关。对于一定的住宅建筑和住户，气候环境条件是影响住户空调行为方式的最重要的因素。室外气候环境不仅通过影响住宅建筑的空调冷负荷对建筑物的空调能耗产生45外门，但绝大多数住户会开启内门，有些住户甚至采用开启内门的方法，利用客厅空调器对相邻卧室实施“一拖多”空调，以实现卧室夜间无吹风感的舒适空调，但这种空调运行方式对空调能耗有多大影响？以往这方面的研究很少，为此，在 2006 年 8 月中旬，在某住户的客厅，对此内门开关与空调能耗的关系进行了实际测试，这两种状态下的空调设定值相同，气象条件也基本相同，试验过程中客厅的阳台门和外窗关闭。内门开启状态是指客厅与过道连通的一个内门开启。内门全开使空调能耗增加 1.4 倍，可见空调运行期间开内门会使空调能耗成倍增加。这是因为内门开启相当于空调面积大大增加，因此空调器运行期间关闭内门，实施户内分区空调，这也是减少住宅空调运行能耗的重要措施，而且不增加任何成本。当然长期外窗和内门紧闭会使室内空气质量下降，因此对于空调器长时间运行的情况，外窗适当开启小缝隙，保持室内一定的新风量也是必要的，如何改进外窗、实现新风量的方便可控，这是需要深入研究的问题。

4.内门开启对空调能耗的影响测试

“空调运行期间开外窗和外门会使空调能耗大幅度增加，空调期间应关闭外门和外窗”是一项众所周知的空调行为节能措施。尽管办公建筑空调期间开窗的情况并不少见（因为节能与使用者的利益无关），客厅外窗为通向阳台的推拉窗，高度为 1000mm, 对关窗、开 120mm 缝隙和开 250mm 缝隙三种情况的空调能耗进行对比测试。空调器均按客厅空调运行模式运行，每天 18：00 开机，开机 4h。测试期间内门关闭，室内初始温度为 28.5~28.6℃，空调设定温度均为 27℃,空调期间平均室温约为 25.5℃，测试期间室外气温变化范围基本相同，日气温变化范围为 23～34℃, 可见与外窗关闭状态相比，外窗开 25cm 的窗缝可使空调能耗增加 64%。

4.1 房间空调器综合运行能效比研究

空调器的能效比是住宅空调运行能耗计算的重要基础参数，它直接关系到住宅空调能耗计算的准确性，现有空调器额定能效比 EER 和季节能效比 SEER的定义和算法存在局限性，EER 代表了空调器在一个标准状态点下的能效状况，SEER 反映了空调器在 1 个空调季连续运行状况下的平均能效状况，因此它们都不能准确地反映出住宅空调器在短期间歇运行的实际运行模式下的能效状况，将它们用于住宅分体空调运行能耗计算时，会产生较大误差，因此必须对住宅空调器的生命周期运行能效比进行研究，寻找新的空调器能效指标，这是住宅空调运行能耗计算的重要基础性问题。

4.1.1 空调器季节能效比算法分析

目前的 SEER 算法在考虑空调季气温变化对空调器能效比的影响时,为了简化计算,作了如下一些假设

空调器为连续运行模式，整个空调季连续运行。 以室外温度超过 23℃作为开启空调器的条件，将符合该条件的室外气温（24℃～38℃）分成 15 个区，分别计算各温度分区的空调器的制冷负荷和耗电量,并按各温度区出现的小时频数进行积分，计算出空调季的总制冷负荷和总电耗；认为室外温度 23℃为供冷的起始温度，此时空调冷负荷为 0，48并假设额定工况下空调器制冷量与建筑空调冷负荷之比为 1；假设建筑空调冷负荷、空调器制冷量和耗电量均与室外温度成线性关系。

4.2建筑热工状况对空调器综合运行能效比的影响

为了分析建筑热工状况对空调器综合运行能效比的影响, 对北京市下列三种不同热工状况住宅建筑的空调器 IOEER 进行计算。80 年代非节能住宅建筑；

1997 年节能标准住宅建筑；2006 年节能标准住宅建筑，建筑热工状况对 IOEER 的影响，增强建筑保温可以使 IOEER 提高，但影响很小，变化幅度不超过 2%。

4.3室内空调温度对空调器综合运行能效比的影响

对北京市普通住宅建筑，按客厅模式计算出 IOEER 与室内空调温度的关系，室内空调温度提高可使 IOEER 有所提高，但变化幅度不大，室内空调温度由 22℃提高到 26℃, IOEER 提高 8%。

5.结束语:

为了了解住宅空调行为节能的实际效果，通过实际测试发现，空调行为方式对住宅空调能耗影响很大，在其它条件相同的情况下，空调室温从 25℃提高到 26℃，可使空调能耗减少 23%；与开机 4h 相比，通宵开空调（开机 12h）可使空调能耗增加80%；空调运行期间，内门全开使空调能耗增加 1.4 倍；外窗开 25cm 的窗缝可使空调能耗增加 64%。因此适当提高空调设定温度、缩短空调运行时间、空调运行期间注意关闭内门和外窗等空调行为节能的潜力很大，而且不需要增加投资成本。

参考文献：

[1]郑忠明.谈谈暖通空调系统如何节能[J].科技信息(科学教研)，2007(21).[2]李晓云，张伟.浅谈暖通空调系统的节能问题[J].山西建筑.2007