中央空调系统的节能措施

2010-07-27贺利娜

中国新技术新产品 2010年1期

贺利娜

（中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦 124010）

户式中央空调已经被中国空调行业中的大多数人士公认为未来住宅空调的主流产品。与普通空调器相比较，户式中央空调具有舒适、美观、节能等特点；不仅可以引入新风、改善空气品质，消除"空调病"的烦恼，而且使居住室内空气分布更加均匀、温度波动小，舒适感好。

我国的节约能源法中指出，节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。节能还包括再生能源和新能源的开发利用。

节能对于我国现代化建设来说，具有更重大的意义。目前，全国各地电力十分紧张，但所需能量也在迅速增长。因此，在空调设计中应注意改善围护结构的热工性能和热设备的保温性能；中央空调系统方案要节约能源，充分回收能量，并尽可能利用天然能源，同时采取自控节能等措施。

1 中央空调系统节能评价

通常供给中央空调系统的能量由热源和冷源、经水系统传递给风系统，再由风系统将能量传递给被调节的房间，以达到所要求的室内温、湿度参数。能量有效利用的评价指数可由单位能耗指数、空调耗能系数（CEC）来评定。

1.1 建筑物热特性评价指数

建筑物围护结构的保温性能直接决定了空调房间的冷（热）负荷，若要节约中央空调系统的能耗，就必须改善围护结构的保温性能。现在许多国家提出了各种改善建筑保温性能的措施，并规定了围护结构最大传热系数。一些国家采用限制年负荷系数（PAL）

1.2 空调耗能系数（CEC）

由（2）可知，CEC即为全年系统冷、热源耗能量与全年系统泵与风机耗能量之和，除以全年系统供热负荷、供冷负荷、新风冷负荷、新风热负荷之和。当采取节能措施，降低系统能耗时，CEC的值可判断中央空调系统的节能性。对不同规模（大、中、小）、不同地区（寒、温、热）的标准办公楼所做的设计以及利用计算机模拟求得CEC数值表明：基准型中央空调系统的CEC约在1.6左右；节能型中央空调系统的CEC可接近1.1。

2 中央空调系统具体节能措施

中央空调系统的节能是一个系统工程，要求在能源利用的各个环节和系统从规划到运转的全过程中贯彻节能的观点，才可能达到节能的效果，如果在某个环节上造成了能源的浪费，整个系统也不能说是节能的。

2.1 改善围护结构的保温性能

建筑物冬季的热负荷和夏季的冷负荷有一部分来自建筑物的外围护结构。从建筑体形来说，同样面积的建筑物，接近立方体的外表面积最小，可以节能。

围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。一些研究表明，增大围护结构的保温性能，年空调冷负荷反而有所增加，其原因是在室外气温高的月份和时刻，保温性能好，可以节省空调冷量，但在非最热月或一天中的夜间，气温低时，不利于建筑散热，反而增加了冷负荷。当然，围护结构保温性能好，空调的设计冷负荷会小些。

2.2 合理确定室内温、湿度

假设空调室外计算参数为定值时，夏季空调室内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气设计参数可以收到明显的节能效果。

2.2.1 温湿度变化对热舒适度的影响

室内空气温度改变对室内热舒适度的影响非常大，而相对湿度的变化对人的热舒适感几乎没有影响。

2.2.2 室内设计温度改变对空调能耗的影响

采用冷负荷系数法计算出在不同室内设计温度tn下的设计空调冷负荷、湿负荷、制冷量以及以室内设计温度25℃为基准的节能率。由结果的变化规律可以看出随室内温度的变化，节能率呈线性规律变化，室内设计温度每提高1℃，中央空调系统将减少能耗约6%。

2.2.3 相对湿度的改变对空调能耗的影响

当相对湿度大于50%时，节能率随相对湿度呈线性规律变化。由于夏季室内设计相对湿度一般不会低于50%，所以以50%为基准，相对湿度每增加5%，节能10%。

2.2.4 室内设计参数的优化组合

通过以上分析可以很清楚地看到：室内空气温度对人的热舒适感影响很大，但对空调能耗的影响则比较小。而相对湿度对人的热舒适感影响很小，但是对空调的能耗影响很大。

2.3 采用合理的中央空调系统及冷源方案

中央空调系统的能耗是由风系统和水系统的能耗组成的。在风系统中，风机的能耗占相当大的比例；而水系统中，节约水泵与冷水机组的能耗才是节能中最关键的部分。

2.4 减少输送系统的能耗

中央空调系统中，空气与水通常是冷量载体。输送过程能耗包括：通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的水系统或空气的管路系统，克服流动阻力的能量又转变为热量导致冷量损失。

3 暖通空调系统的节能

首先，空调新风问题是影响空调是否节能的一个方面，新风量过多会增加其负荷，进而增加电耗，处理的新风量过少则会影响空调环境的质量，因此针对具体的空调环境做好送风温度和新风比例的调整非常有利于节能。

其次，选择合适的空调方式是空调节能的一个重要方面。进几年来，变频空调由其具有节能和提供舒适内环境的显著特点，而得到飞速发展，到目前为止，变频空调器占日本房间空调器市场销售份额的80%以上。

再次，尽量对空调系统进行优化设计，在既要节能，又要保证室内空气品质的前提下，风量可调的置换式送风系统、冷辐射吊顶系统、结合冰蓄冷的低温送风系统、蒸发冷却和去湿空调系统以及免费供冷系统等在国外绿包办公建筑中已成为流行的空调方案。目前国内外不少公司、科研院所的研究人员都在致力于这方面的研究工作。

还有，空调系统能耗特点之一是大量余热的浪费。从节能考虑，将系统中需排掉的余热移向需要热的地方去是节能的一种趋势。一种常用的方式采用热轮回收余热，它由多孔和高比热容量的材料制成，有转盘式和转鼓式两类结构形式。

最后，我们应当积极开发新能源，积极推动太阳能、地热能、原子能等新能源在建筑中的应用。这些能源的开发利用日益引起世界各国的重视，它将是解决世界能源危机的根本措施。我国已有这方面的研究应用，如地源热泵系统、太阳能-水源热泵系统及太阳能-空气能热泵系统等。这些系统高效节能、无污染，不失为一种有效利用自然能的好途径。