浅析中央空调系统的节能措施

时间：2024-05-20

赵靓

【摘要】在各类建筑物中，大量采用先进的中央空调系统已成为建筑技术的重要标志之一，是现代建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施。本文阐述中央空调系统的节能现状、设计和运行过程中的节能措施。

【关键词】中央空调；节能

1 设计的节能措施

1.1 减少室内的热负荷措施

1.1.1 遮阳

减少室内阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内，可采用挑檐、遮阳板（蓬）、镀膜玻璃等；减轻外墙、屋面吸收阳光辐射热，可采用浅色外墙饰面，将绝热层设在外墙外侧和屋顶屋面，或架空屋面。

1.1.2 气密

提高门窗气密性，防止缝隙进风。现在建筑中普遍采用的塑钢门窗不仅气密性好，而且热阻大，并可降低噪音，减少灰尘。另外采用门窗封条，提高门窗气密性。房间换气次数由8降到5，建筑物耗冷可降低8%左右。因此设计中采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条。

1.1.3 绝热

采用绝热材料对墙、屋顶、门窗邓进行绝热，如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、加气混凝土、聚氨酯硬质泡沫塑料、PVC塑料门窗、中空玻璃等，以减少围护结构的传热系数。采用空心砌块、二层窗等，利用空气隔热，也可起到绝热作用。增设外墙及屋顶的保温层对冬、夏两季节能有利。

1.1.4 控制窗墙比

窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这个比值不利于空调建筑节能。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%～45%。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25%；东、西向30%；南向35%。减少窗、墙面积比，对减少夏季冷负荷有较好的效果。窗的设计和发展经历了单层窗时期、双层玻璃阶段和镀膜玻璃阶段。目前最先进的节能窗是超级节能窗，虽然超级节能窗比普通窗的价格高20%～50%，但以节能计算，它的回收期只有2～4年。

1.1.5 照明

在我国，照明用电量已占总用量的10%以上，照明用电往往直接转化为空调冷负荷。对于空调面积大、照明容量大的地方，应采用照明与空调的组合系统。注意采用节能灯，节能灯发光效率高，是白炽灯的5倍左右。即同样亮度时，节能灯耗电只有白炽灯的1/5。

1.2 提高中央空调系统的效率

1.2.1 合理选择制冷装置（冷源）

配置多台压缩机的冷水机组具有明显节能效果。因为这样的机组在部分负荷时仍有较高的效率，而且，机组起动时可以实现顺序起动各台压缩机，对电网的冲击小，能量损失小。此外，可以任意改变各台压缩机的起动顺序，使各台压缩机的磨损均衡，延长使用寿命。但台数不宜过多，冷水机组台数宜选用2～3台，制冷量较大时亦不应超过4台，单机制冷量的大小应合理搭配。

1.2.2 合理选择主机容量

为了安全起见，绝大部分的冷水主机容量要比实际尖峰热负载大20%以上。但是，实际尖峰热负载在全年出现的频率相当低，全年平均的热负载大约是尖峰热负载的60%～70%，使得全年平均的热负载只有冷水主机容量的50%～60%。由此，造成冷水主机大部分时间都在低负载下运转。冷水主机负载率在60%以下运转效率不佳。因此主机容量不应选择过大。

1.2.3 合理选择制冷方式

有余热（如蒸汽、热水和窑炉排放热等）可供利用的地方，应优先选用溴化锂吸收式冷水机组作为空调系统的冷源。

1.2.4 配置优势的节能设备

由于设计制造技术的提高，近年来新上市的冷水主机的耗电率比20年前所生产的冷水主机降低约35%左右。因此在适当时候将旧主机换成高效率的冷水机组是非常可行的。

2 运行中的节能措施

2.1 空调系统经济运行和技术管理

1）定期检查和改善围护结构、设备、水和空气输送系统的保温性能。

2）在满足生产工艺和舒适性的条件下，合理降低建筑物空调的温、湿度标准，适当增大送回风温差和供回水温差。

3）在保证最小新风量的前提下，合理控制和正确利用室外新风量。

4）定期检查和维修水、空气输送系统，减少系统的泄漏。

5）定期维修、校核自动控制装置及监测计量仪表。

6）加强对空调水系统的水质管理。

7）监理运行管理、维护、检修等规章制度。

8）建立运行日志和设备的技术档案。

9）管理和操作人员要经过培训，考核合格后才能上岗。

10）主管部门定期派专人检查有关规章制度的执行情况。

2.2 控制合理的运行参数

2.2.1 室内温、湿度

从节能角度出发来确定室内温、湿度标准时节能的重要因素。在保证生产工艺与人体健康的条件下，夏季室温每提高1℃，约可减少热负荷11.2%。在夏季如将室内空气湿度由60%提高到70%，则可节约能量17%左右。

2.2.2 新风量

新风负荷占空调总负荷的20%～40%，对其标准值高低的取舍，与节能关系重大，不可忽视。引进新风主要是为了满足人员的卫生需求及部分工艺空调所需维持的室内外压差。而新风量的多少直接影响空调的负载，从而影响空调系统的风机、冷水泵、压缩机、冷却水泵、冷却塔风扇的耗电。一般设计是以人员最多及活动最激烈的情况来决定新风量。但实际使用时却几乎不需要使用这么大的新风量，从而造成在绝大部分的空调时段都在耗能的状况下运转。较有效的方法是以室内空气中二氧化碳含量来控制新风量。大型酒店、宾馆的公共场所，商场、餐厅、多功能厅及大型会议厅等，需要送入的新风量较大。在整个系统的实际运行中室外空气温、湿度随季节而变化。因此，及时调节好新风与回风的比例就可以节能。

2.2.3 冷冻水的供、回水温差

一般空调水系统的输配用电，在夏季供冷期间约占整个建筑动力用电的12%～24%，因此水系统节能具有重要意义。目前，大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般均取5℃。

2.2.4 冷却水入口温度

冷却水入口温度每降低1℃可节电1.5～2%。冷却水入口温度应在符合冷水主机特性及室外气温、湿球温度的限制下尽可能地降低，以节约冷水机组的耗电。在较低的冷却水温时冷水主机耗电降低，但冷却水塔耗电升高，两者耗电之和存在一个最佳运转效率点。冷却水塔应与冷水主机的运转一起考虑，才能使整个效率提高。要达到最佳化控制，冷却水设定温度应随室外气温、湿球温度而变。

2.2.5 冷却水循环量

减少冷却水循环量，可以降低冷却水泵耗电量。若能配合冷水主机与冷却水塔选择较大温差的设计时，水流量即可降低。从而减少冷却水泵的初装费用和运转费用。

2.2.6 冷却塔风机控制

在大多数的设计中，一台冷水主机会搭配一台冷却水塔，且水塔的起停与冷水主机联动。由于中、大系统冷水主机偏多，使得冷却水塔台数也多，不易管理及维护，且无法随着空调负载及室外气温条件变动而调整风扇耗电量。当水处理量大于300m3/h以上时，方形冷却塔可实现多风机控制。风机的数量可随着处理水量的增大而增加。方形多风机冷却塔，可随着夏季室外湿球温度的变化随意增减风机数量，用于昼夜温差较大的地区更有利于节能。

2.3 中央空调系统的维护与节能

2.3.1 空调系统的常规维护管理

每年运行前要对空调系统进行打压试验、冲洗检查。系统的除污器要定期清理。风机盘管的滴水盘定期检查清洗。

2.3.2 制冷机组开机前的维护管理

检查冷冻水、冷却水阀门开关是否正确。检查主机、油系统、制冷剂系统开关是否正确，液位是否正常。在检查的同时记录冷冻（冷却）水的温度和压力差，主机油位，制冷剂的液位，机内压力、油温。以上检查结果记录在案。

2.3.3 主机运转时的维护管理

在运转过程中定时检查制冷系统有无泄漏现象。做好运转记录，每小时记录一次。需要记录的有油温、油压、油位，吸气压力、蒸发压力、蒸发温度、排气压力、排气温度、制冷剂页面变化，冷冻水进出水压差、温差、冷却水压差、温差，电流、电压。检查有无异常现象。

2.3.4 机组停机时的维护管理

关闭哪台机组就把哪台机组内水泄掉，以防停机后的热膨胀损坏设备。开机时打开相应冷冻冷却水进出水阀，保证经济运行。机组运转一个时期要对蒸发器、冷凝器、油冷却器的水系统彻底清洗，否则会降低机组制冷量，增大运转成本。主机各安全阀、仪表每年要校验一次并记录在案，确保机组安全运行。

2.3.5 空调停用后的系统保养

系统要进行反复冲洗。冲洗完后利用定压设备使系统保持一定压力，保证管道内壁不生锈，避免系统在运转时堵塞。所有明杆阀门全部用黄油保护阀杆。

2.4 节能计量监测与管理