摘  要
       
        近年來隨著社會經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，我國建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢。與此同時，中央空調系統(tǒng)的應用日益普及，由此造成的能源消耗已成為影響國家能源戰(zhàn)略的重要方面。因此，研究節(jié)約能源、提高能效的技術手段和方法迫在眉睫。文章從中央空調的維護結構、冷熱源、系統(tǒng)設計及運行方面研究并分析了促使中央空調系統(tǒng)節(jié)能運行，提高能源利用率的各種措施。
       
        關鍵詞  中央空調/節(jié)能/耗能/措施
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
        Shallow talk the economy energy path of
        the central air condition system
       
       
        ABSTRACT
       
        Recent years, with the fast and continuous development of China's economy, construction industry in our country also develops vigorously. Meanwhile, as the application of central air-conditioning systems is increasing day by day, energy consumptions by these air-conditioners have significantly affected our country's enemy strategies. Therefore, it is real time to study technical ways and methods in order to save energy and maximize using efficiency. This text will study and analyze various measures of improving energy -saving effect and enhancing efficiency with respect to maintenance structure, energy souse, system design and its running situation.
       
        KEY WORDS   Central air-conditioner; Energy-saving; Energy consumption; Measure
       
       
       
       
       
       
       
       
       
        0 前言
        隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展、人民生話水平的提高，空調應用日益廣泛、普及，空調用電占總用電總量的比例在不斷上升，空調能耗占總能耗比重也在不斷上升，因而空調節(jié)能意義巨大[1]。同時，空調系統(tǒng)的設計及設備選型中均以最大負荷作為設計工況，而實際運行中空調負荷則隨多種因素而變化，存在很大的能源浪費現(xiàn)象。因此，空調系統(tǒng)如何適應在低負荷下高效節(jié)能運行及在系統(tǒng)設計中對設備進行節(jié)能選配就成為空調節(jié)能的關鍵。建筑中的空調系統(tǒng)節(jié)能已成為節(jié)能領域中的一個重點和熱點，于是降低空調能耗也被納于建筑節(jié)能的任務中，如何更好的利用現(xiàn)在的空調技術服務人類同時又能滿足建筑能耗的要求，是現(xiàn)階段專業(yè)技術人員的工作要點[2]。而中央空調設計方案的好壞直接影響著建筑環(huán)境的質量和節(jié)能狀況。隨著科學技術的迅速發(fā)展以及對節(jié)能和環(huán)保要求的不斷提高，中央空調領域中新的設計方案大量涌現(xiàn)，針對同一個設計項目，往往可以有很多不同的設計方案可供選擇，設計人員要進行大量的方案比較和優(yōu)選工作，設計方案技術經(jīng)濟性比較正在成為影響暖通空調設計質量和效率的一項重要工作。如何對中央空調設計方案進行科學的比較和優(yōu)選，是中央空調設計人員在實際設計工作中經(jīng)常遇到的一個重要技術難題。
        中央空調節(jié)能主要可從以下幾個方面考慮：系統(tǒng)的選擇、設備的選配、運行過程中的管理等[2,3,4]。
        1 系統(tǒng)的選擇
        1.1 采用變風量系統(tǒng)
        以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗全空氣空調系統(tǒng)設計的基本要求，是要確定向空調房間輸送經(jīng)過一定處理的空氣數(shù)量，用以吸收室內的余熱和余濕，從而維持室內所需要的溫、濕度。當室內余熱值發(fā)生變化而又需要使室內溫度保持不變時，可采用兩種方法[4]：
        (1)定風量：將送風量固定，而改變送風溫度；
        (2)變風量：將送風溫度值固定，而改變進風量。
        考慮到現(xiàn)代化樓字的空凋要求，正從集中式控制向各個房間進行獨立、個別控制的方面發(fā)展。變風量空調(VAV)控制系統(tǒng)可以克服定風量系統(tǒng)的諸多缺點，它可以根據(jù)各個房間溫度要求的不同進行獨立溫度控制，通過改變送風量的辦法，來滿足不同房間(或區(qū)域)對負荷變化的需要。同時，采用變風量系統(tǒng)可以使空調系統(tǒng)輸送的風量在建筑物中各個朝向的房間之間進行轉移，解決一天中同一時間各朝向房間的負荷并不都處于最大值的問題，從而減少系統(tǒng)的總設計風量， 這樣，空調設備的容量也可以減小，既可節(jié)省設備費的投資，也進一步降低了系統(tǒng)的運行能耗。資料顯示，采用變風量系統(tǒng)可節(jié)省能源達到30%[5]，并可同時提高環(huán)境的舒適性。該系統(tǒng)最適合應用干樓層空間大而且房間多的建筑。尤其是辦公樓，更能發(fā)揮其操作簡單、舒適、節(jié)能的效果。因此。變風量系統(tǒng)在運行中是一種節(jié)能的空調系統(tǒng)。
        1.2 利用能量回收系統(tǒng)
        壓縮機工作過程中會排放大量的廢熱，熱量等于空調系統(tǒng)從空間吸收的總熱量加壓縮機電機的發(fā)熱量。水冷機組通過冷卻水塔，風冷機組通過冷凝器風扇將這部分熱量排放到大氣環(huán)境中去。熱回收技術利用這部分熱量來獲取熱水，實現(xiàn)廢熱利用的目的[6,7]。熱回收技術應用于水冷機組，減少原冷凝器的熱負荷，使其熱交換效率更高；應用風冷機組，使其部分實現(xiàn)水冷化，使其兼具有水冷機組高效率的特性；所以無論是水冷、風冷機組，經(jīng)過熱回收改造后，其工作效率都會顯著提高。根據(jù)實際檢測，進行熱回收改造后機組效率一般都是提高5%~15%[7]。由于技術改造后負載減少，機組故障減少，壽命延長。目前該項技術廣泛應用于活塞式、螺桿式冷水機組。
        1.3 合理選擇冷熱源
        在制冷機組的選用中，根據(jù)“提高電力在終端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重，有效利用石油和天然氣資源”的國家能源政策，鼓勵采用電制冷機組，限制采用燃煤鍋爐的產(chǎn)品。同時，可積極發(fā)展太陽能空調與燃氣空調，合理利用其他熱源。
        (1)太陽能空調：建立在太陽能熱水器應用的基礎L的太陽能空調，可充分利用夏天的太陽能，具有很好的經(jīng)濟性。利用太陽能供冷與供熱，不僅可以節(jié)省電力和常規(guī)能源，對環(huán)境保護尤其有重要意義[8]。
        (2)燃氣空調：燃氣空調具有削減夏季電力高峰、填補夏季燃氣低谷的益處。
        (3)土壤熱源的有效利用：目前我國南方地區(qū)空調系統(tǒng)主要用空氣源熱泵作為冷熱源，由于其“室外機”受環(huán)境空氣季節(jié)性溫度變化規(guī)律的制約，夏季供冷負荷越大時對應的冷凝溫度越高，眾所周知，制冷系統(tǒng)冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響，一般推算，在水量一定情況下，進水溫度提高l℃ ，壓縮機主機電耗約增加為2%，溴化鋰主機能耗提高約6%[9]。為此若能尋找到更理想的新熱源形式取代或部分取代目前多采用的空氣熱源，無疑將有廣泛的應用前景和明顯的節(jié)能效果。與地面上環(huán)境空氣相比，地下5米以下全年土壤溫度穩(wěn)定且約等于年平均溫度，可以分別在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。所以從原理上講，土壤是一種比環(huán)境空氣更好的熱泵系統(tǒng)的冷熱源。
        土壤熱源熱泵的主要優(yōu)點有[10,11]：節(jié)能效果明顯，可比空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)能約20%[6]；埋地換熱器不需要除霜，減少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有較好的蓄熱性能，可與太陽能聯(lián)用改善冬季運行條件；埋地換熱器在地下靜態(tài)的吸放熱，可減小空調系統(tǒng)對地面空氣的熱污染及噪音污染。
        2 空調系統(tǒng)中設備的節(jié)能選配方案
        2.1 末端設備
        國產(chǎn)風機盤管從總體水平看與國外同類產(chǎn)品相比差不多，但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此設計中一定注意選用重量輕、單位風機功率供冷(熱)量大的機組?？照{機組應該選用機組風機鳳量、風壓匹配合理，漏風量少，空氣輸送系數(shù)大的機組。
        2.2 冷凍水泵
        一般空調水系統(tǒng)的輸配用電，在冬季供暖期間約占整個建筑動力用電的20%~25%，夏季供冷期間約占l2%~24%[12]，因此水系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。目前，空調水系統(tǒng)存在著許多問題，如以下幾點[12,13]：
        (1)選擇水泵是按設計值查找水泵樣本的銘牌參數(shù)確定，而不是按水泵的特性曲線選定水泵號。普片存在“大馬拉小車 的現(xiàn)象；
        (2)對每個水環(huán)路進行水力平衡計算。對壓差相差懸殊的回路也未采取有效措施，因此水力、熱力失調現(xiàn)象嚴重；
        (3)大流量、小溫差現(xiàn)象普遍存在，設計中供、回水溫差一般均取5℃ ，但經(jīng)實測夏季冷凍水系統(tǒng)供回水溫差較好的為4℃ ，較差的只有2℃ ~2.5℃ ，造成實際水流量比設計水量大1.5倍以上，使水系電耗大大增加。
        水系統(tǒng)節(jié)能應從如下方面著手：設計人員應重視水系統(tǒng)設計，認真進行水系統(tǒng)各環(huán)路的設計計算，并采取相應措施保證各環(huán)路水力平衡。認真核對和計算空調水系統(tǒng)相關系數(shù)。切實落實節(jié)能設計標準的要求值，積極推廣變頻調速水泵，冬、夏兩用雙速水泵等節(jié)能措施。
        資料表明[14]，空調水系統(tǒng)采用變流量運行具有很大的節(jié)能潛力，變頻器投資在1年至2年內即可收回。冷卻水泵變速驅動和風機起?？刂剖莾煞N較為有效的節(jié)能運行方式。
        2.3 冷卻塔
        制冷系統(tǒng)冷卻水進水溫度的高低對主機耗電量有著重要影響。
        目前國產(chǎn)玻璃鋼冷卻塔主要存在如下問題[15]：
        (1)冷卻效率低，達不到產(chǎn)品樣本規(guī)定的冷幅；
        (2)漂水嚴重，它不僅污染環(huán)境，而且浪費水源；
        (3)噪聲大，噪聲影響周圍居民生活的環(huán)境。因此，從節(jié)能角度看，我們應盡量避免選用國產(chǎn)玻璃鋼冷卻塔為宜。
        3 運行過程中的節(jié)能
        3.1 加強中央空調的運行管理，采用一定的計量方法
        在空調能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的。各項調節(jié)和節(jié)能措施的實施，亦與操作人員的技術素質直接相關。故應加強對空調操作人員的培訓，提高管理人員素質，實行空調操作人員操作證制度。另外，集中空調實行計量收費，是建筑節(jié)能的一項基本措施。目前在歐美等國家熱量計量已是成熟的技術，據(jù)國外調查資料表明：實行集中空調計量收費后，其節(jié)能率在8%~l5%[16]。我國在計量方面也已取得了一定的成就，還有待進一步完善。
        3.2 通過控制設備進行調節(jié)控制
        隨著用能計量收費體制的改革，室內空調系統(tǒng)裝配溫控閥后整個空調系統(tǒng)如何正確配備控制設備是非常重要的。每一個有效節(jié)能的空調系統(tǒng)都應配置相應的調節(jié)控制設備，如自力式流量控制閥、壓差控制閥、溫度控制閥等等。在控制模式上需根據(jù)建筑物的具體功能、氣候條件、使用狀況等靈活處理，無統(tǒng)一的模式可循。如[17,18]：
        (1)年運行管理問題，主要應考慮過渡季節(jié)的運行：室外新風的利用、新風量的確定等；
        (2)日管理問題，主要應考慮隨室外溫度的變化采取不同的日節(jié)能運行模式，這可采用合理的自控系統(tǒng)及一定的手動調節(jié)裝置來實現(xiàn)；
         (3)建筑預冷預熱時間的合理選擇。建筑預冷預熱時間的選擇將直接影響冷熱設備的大小，從而影響初期投資。特別是對于大空間的體育場館等蓄熱量較大的建筑，如何做到既不影響正常使用，又能實現(xiàn)節(jié)能或節(jié)約投資，預冷預熱時間的合理選擇是關鍵。
        4 建筑構造實現(xiàn)節(jié)能
        4.1 合理控制面墻比
        通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%~45%[19]，故在進行前期建筑設計時，在保證室內采光的前提下，合理確定窗墻比將十分重要。窗的構造應既起控制日光照射的作用并要限制窗戶墻體的面積比。對于窗戶面積比較大的建筑物，應考慮采用吸熱玻璃、熱反射玻璃或遮陽措施，如遮陽板、屋檐、挑檐、挑陽臺、百葉板、窗簾等。在室外溫度較低的時候可以直接利用自然空氣作為能源。所以窗的構造應能開啟或在其上設置可以開啟的自然通風口。
        4.2  提高門窗的氣密性
        資料表明[20]，房間換氣次數(shù)由每小時0. 8次到0.5次時，建筑物的耗冷可降低8% 左右，因此設計中應采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。
        4.3 外墻外保溫建筑的推廣應用
        經(jīng)過多年的實際應用，證明采用該類保溫系統(tǒng)的建筑，無論是從建筑物外裝飾效果還是居住的舒適程度，是一項值得在全球范圍內推廣應用的節(jié)能新技術[21]。
        5 其他方面的節(jié)能
        5.1 做好設備及管道的保溫
        作好設備及管道的保溫，對于節(jié)省能量消耗、降低運行費用也是相當重要的。如果保溫效果不佳或在維修后保溫層修復不好，不但過多地消耗了冷量，也會由于所供冷水溫度的過大溫升致空調系統(tǒng)在對空氣的處理過程中因無法保證其機器露點而使空調房間相對濕度超標。
        5.2 定期對空調系統(tǒng)水質處理
        水側污垢、腐蝕及青苔對制冷系統(tǒng)影響極大，也是空調能耗高的重要原因。大氣中的塵埃、水分、細菌氧氣及某些有害酸性氣體不斷地由冷卻塔進入冷卻水系統(tǒng)中，冷凍系統(tǒng)雖然密閉較好，但水中溶解氧對冷凍管材也會產(chǎn)生腐蝕作用，日積月累，空調設備將由于垢、銹蝕、銹渣和微生物不斷繁殖所產(chǎn)生的生物污泥，使管道堵塞、制冷量下降、浪費電能[22]。
        6 總結
        節(jié)能和環(huán)保是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵?？照{領域作為一用能大戶，其能耗已占總能耗的2 0[23]左右，故節(jié)能意義十分巨大。而從可持續(xù)發(fā)展理論出發(fā)，空調系統(tǒng)如何適應在低負荷下高效節(jié)能運行及在系統(tǒng)設計中對設備進行節(jié)能選配就成為空調節(jié)能的關鍵，這對于節(jié)約能源、降低運行費用、促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。作為一個暖通專業(yè)的一員，在空調系統(tǒng)的設計、管理過程中，均應將對節(jié)能降噪問題引起足夠的重視，在各個環(huán)節(jié)均應積極地爭取挽回所有可能挽回的能量,將能源消耗作為衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的一項重要指標。隨著我國城市化程度的不斷提高,以及產(chǎn)業(yè)結構的調整,建筑能耗的比例將繼續(xù)提高,最終接近發(fā)達國家的水平。于中國國民經(jīng)濟的發(fā)展和以煤炭為主的能源結構在較長時間內不可改變,盡管我國已經(jīng)做出了多方面努力,但溫室氣體排放量仍在快速增長,現(xiàn)在已成為世界上僅次于美國的溫室氣體第二排放大國,而且還將繼續(xù)增加[24]。目前，普遍認為建筑節(jié)能是各種節(jié)能途徑中潛力最大、最為直接有效的方式，而其中中央空調節(jié)能責任最大。所以，加強中央空調節(jié)能是實現(xiàn)“節(jié)能減排”、可持續(xù)發(fā)展的有效措施之一。
       
       
       
       
        參考文獻
       
        [1] 肖文，劉浙華.中央空調節(jié)能措施研究.中國測試技術[J],2007,33(3).-47-49
        [2] 邢麗鵑，楊世忠.中央空調系統(tǒng)的節(jié)能措施.控制系統(tǒng)[J],2006,22(10).63-65
        [3] 方學東.中央空調系統(tǒng)的節(jié)能研究.科技咨詢導報[J],2007,(18).-21-21
        [4] 杜德廣.關于暖通空調系統(tǒng)的節(jié)能問題探析.水利科技與經(jīng)濟[J],2007,13 (7)-536-537
        [5] 黃堅.淺談中央空調節(jié)能的有關措施.山西建筑[J],2007,33(21). -273-274.
        [6] 丁明軍，倪勇.中央空調系統(tǒng)智能化節(jié)能改造.輕工機械[J],2007,25(4).-123-126
        [7] 高峰.明天我們向誰去要電.中學物理教學參考[J],2007,36(9). -29-30
        [8] Factor HM, Grossman G (1980). A packed bed dehumidifier and regenerator for solar air conditioning with liquid desiccants. Solar Energy, 24(6): 541 ? 550.
        [9] 戴彥德.我國可持續(xù)發(fā)展中的能源問題.節(jié)能,，2003( 2)
        [10] Chiang h, Hsu H.C, Hu Robert. The analytic study of the energy saving potential of a personalized air-conditioning system .2001 Taipower conference on energy conservation. Chinese Taipei. 2001
        [11] 唐強宜，雒新峰,，逯紅杰.能源利用與環(huán)境保護.西安航空技術高等?？茍? 2003, 21( 1)
        [12] 劉義軍.淺談可再生能源熱泵技術的應用.高校理科研究，2007：112-113
        [13] Grant Allan,The impact of increased efficiency in the industrial use of energy: A computable general equilibrium analysis for the United Kingdom,Energy Economics[J],2007, (29): 20
        [14] Simmons RB, Noble JA, Rose LJ, Price DL, Crow SA, Ahearn DG(1997) Fungal colonization of automobile air conditioning systems[J],J Ind Microbiol Biotechnol 19:150-153
        [15] 譚永宏.從樓控論中央空調系統(tǒng)的節(jié)能.中國高新技術企業(yè)[J],2007,(4) .-125-126
        [16] 陳觀生，張仁元.建筑節(jié)能與中央空調冷熱綜合利用.制冷空調與電力[J],2007,28(3).-75-78,81
        [17] 鄭愛平.空氣調節(jié)工程[M].北京：科學出版社.2002，64~66
        [18] 方藝裕.中央空調余熱回收在賓館酒店中的應用[J].能源工程,2007,(2).-66-70
        [19] 顏全生.智能供水系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2002，14(3)
        [20] 趙波.大型綜合娛樂建筑空調節(jié)能設計的幾點體會[J] .暖通空調，2003，(3)
        [21] 徐德勝，韓厚德.制冷與空調[M].上海：上海交通大學出版社。1998
        [22] 羅仁宵.中央空調行業(yè)持續(xù)興旺自建渠道搶灘市場[J].中國建設信息供熱制冷,2007,（8）：65-66
        [23] 羅慶.2007年中央空調市場總結報告[J].機電信息,2008,(1):6-12
        [24] 陳宇.暖通空調設計行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀探討[J].機電信息，2007,（19）：45-48