关于建筑空调节能方面的研究探讨

摘要：随着我国近年来经济的快速发展，各地旅游宾馆、大商场、办公及商用建筑、住宅越来越多，建筑耗能日益成为人们所关心的大事。空调系统作为建筑用能的重要组成部分，它的节能对于整个建筑能耗的降低起到决定性的作用。本文对建筑空调节能方面进行研究分析。

关键词：建筑节能；空调能耗；建筑能耗；

Abstract: With the rapid development of China's economy in recent years, travel around the hotels, shopping malls, office and commercial buildings, more and more residential building energy consumption is increasingly becoming concerned about their people. Air-conditioning systems as the building can be an important part of its energy for the reduction of the whole building energy consumption has played a decisive role. In this paper, building air conditioning energy efficiency research and analysis.

中图分类号 :TU201.5文献标识码： A 文章编号：

在大型的建筑中，空调系统是能量消耗最大的部分，而由于设计、选型、施工、运行等多种原因，使得空调系统的能耗一直保持着较高的水平，白白浪费了很多的能源。本文主要从以下几个方面分析空调系统的节能：

1. 合理的空调设计

1.1 合适的空调设计参数值选取

根据调查显示，约60％～70％设有中央空调系统的大型公共建筑，夏季室内空调温度值均低于政府号召的26℃的室内空调温度值，更有甚者仅有22℃。能源损耗的增加并不一定能满足人体的舒适性，而夏季室内外温差过大更有可能会引起人体感觉的不适。

因此，在满足人体舒适以及设计规范，并响应政府号召的夏季公共建筑室内空调温度不得低于26℃，冬季供热选取较低的室内干球温度不低于18℃(±2℃)，可减少维护结构的传热负荷和新风负荷。

1.2 合理的空调主机搭配

对于日间及全年负荷使用变化较大的公共建筑，可以通过空调主机的大小搭配来实现能源的最大化利用。以便能在负荷率小时小机组自动调节运行，避免出现 “大马拉小车”的状况。

例如：

日间酒店空调负荷主要集中负荷较大的餐饮及各室内活动场所，而晚上则主要集中在负荷相对较小的酒店客房。另外，对于在冬季及过渡季节仍有供冷需要的餐饮部分，可以通过开启容量较小的主机满足其对冷负荷的需要。

兼有电影院、餐饮、KTV等多功能的大型商场，各功能区间的供冷时间和供冷时段的不同，也可通过不同容量的机组搭配实现能源的最大化利用。

1.3 选用能效比更高的设备

在满足设计工况的情况下，选用能效比更高的设备无疑是节能的一项手段。

1.4 空调末端系统选型

末端选型需根据逐时冷负荷、焓湿图分析、房间功能。同时使用情况及阻力计算分析等初步评估，完全按照节能标准及节能措施，选定合理末端系统形式。大多数工作经验不多的设计师，选型时加大末端设备运行安全系数，以及不同功能、同时使用情况不一致的系统放在一起，导致在实际运行时系统水力失调加重，用户使用时随意调节房间温度，运行时的温度与节能设计温度偏差大，造成能源浪费等情况。

1.5新风机选型

新风冷热负荷在空调系统运行中能耗比例较大，通常一个新风系统负担多个区域，在设计时受建筑功能等限制，不能完全将不同功能及不同时使用的区域的新风系统分开，在设计时可考虑新风机变风量、各房间自动联锁开关定风量设计，在选型时可考虑带热回收型表冷式换气变频新风机组。

1.6水系统

调查的建筑采用的都是定水量系统，由于设计时水流量按最大冷负荷和5℃的供回水温差确定，但在全年中大部分时间在部分负荷下运行，因此普遍存在“小温差，大流量”的问题，温差不能达到5℃，实际流量超过设计流量。建议采用变水量系统，使供回水温差不变，流量根据实际负荷的变化而变化，从而减小水泵能耗；还可以考虑“小流量大温差”的设计方法。

在系统平衡控制阀门、压差控制阀门选型及水管管径选择时严格按计算选择，避免 “傻大粗”式选择，导致水系统水力平衡性差，导致有些风机盘管有风量却没有冷量，分析原因可能是冷冻水没有到达这些部位。在设计水系统时做好水力计算，设计配备必要的在线清洗装置及冷凝器清洗装置，在运行时定期检查各处阀门、清洗过滤器、过滤网，运行时定期进行系统性维护，发现有风机盘管不制冷时及时调整。

空调系统的负荷控制

2.1 空调系统的动态调节

通过在空调末端设备上设置温度探测及动态、静态平衡阀门，使空调末端设备的运行始终按照室内温度设定值来运行，实现负荷的随动控制。

2.2 变频技术的引入

空调系统设计过程中，泵的选型是根据系统的最大负荷来选择的，泵的额定功率往往要大于设计的最大功率，这样就导致了设备选型所造成的能量浪费。另外，由于受到内、外界干扰等不定因素的影响，系统的实际负荷总是不断变化的，大部分时间系统都工作在部分负荷状态。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。

针对空调控制系统的特点，再加上电力电子技术及微机控制技术的发展，变频器的应用日益广泛，因此在空调系统中采用变频技术也是不可避免。

变频调节水泵转速的节电原理 水泵的流量、扬程、轴功率和转速间的关系如下： （1-1） 式中：n1，n2――电机转速； G1，G2――水流量； H1，H2――水泵扬程； N1，N2――水泵轴功率； 由上可见，风机、水泵类负载，轴功率与转速成立方关系，当风机、水泵转速下降时，消耗的功率也大大下降。 下图中，图2.1和图2.2绘出了阀门调节和变频调速控制两种状态的压力一流量（H-Q）关系及功率一流量（P-Q）关系。从下图中可见当所需流量减少，水泵转速降低时，其电动机的所需功率按转速的三次方下降。如水泵转速下降到额定转速的60%，即f=30Hz时，其电动机轴功率下降了78.4%，即节电率为78.4% 。

图2-1 变频调速压力一流量（H-Q）关系

图2-2阀门调节和变频调速功率一流量（P-Q）关系

可以看出，如果减少水泵流量（降低水泵转速），可以大幅度（成立方指数关系）降低水泵电机功率消耗，实现有效节能。