浅谈住宅空调的负荷特性及能耗分析

刘国庆 吴海峰

摘要：随着国民经济的不断发展，人们对于环境的要求越来越高，尤其以居住环境最为突出。中央空调在住宅建筑中是由一台主机控制多个不同房间的温度和引入的新风量，有效的改善了室内的空气质量。中央空调还有增大空间利用率，使装修效果灵活多变的特点。本文就空调系统负荷的组成及能耗分析方面做简单的阐述。

关键词：空调系统；负荷；能耗

Abstract: with the continuous development of national economy, the environment of the demand is higher and higher, especially with the most outstanding living environment. Central air conditioning in residential buildings is a host control different the temperature of the room and the new air volume, effective improve the indoor air quality. Central air conditioning and increase the utilization rate of space, make the decoration effect agile and changeful characteristics. In this paper the composition of the air conditioning system load and energy consumption analysis this paper do simple.

Keywords: air conditioning system; Load; Energy consumption

中图分类号：TB657.2文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

前言

现今由于我国经济迅猛发展，生产技术不断进步，城市建设发展也越来越快，人们的生活水平不断提高的同时，对居住空间的舒适性要求也在不断地提高。在各类建筑中，空调已经成为建筑能耗的主要部分。其中公共机构能耗中建筑能耗占总能耗的70%，而空调能耗则可占到40%，尤其是近年来，电力供应日渐紧张，在夏季用电高峰期时，许多城市通过对工矿企业等实行拉闸限电来保证人民的生活用电，由此可见空调系统节能对于节省能耗的重要性。

目前普遍的住宅建筑的空调方式以分体式家用空调居多，但是由于分体式空调具有占用空间大、影响结构美观、不能统一进行调控等一系列缺点，各地都在探索住宅空调新的发展途径。从长远方向看，住宅中央空调因为其节省空间，一机多控，并可以根据不同的装饰效果进行变化等优点，使住宅中央空调系统成为具有较好发展前景的住宅空调新热点。

中央空调系统的组成及工作原理

中央空调系统的组成：

中央空调系统一般是由五部分组成，分别是空气调节系统、冷热源系统、空调风系统、空调水系统、控制检测、保护系统，中央空调系统也可总结为冷热源系统和空气调节系统两大部分，这两者相辅相成，制冷系统为空气调节系统提供室内所需的冷量，以此来抵消室内环境中的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内热负荷的热量。其中空调的制冷系统是整个空调系统中最不可或缺的部分，它直接影响着空调系统的经济性、实用性和高效性。

中央空调的工作原理：

1.中央空调的制冷原理：制冷系统主要分为蒸汽式压缩制冷和吸收式制冷。蒸汽式制冷主要通过液体气化时的吸热和冷凝时的放热效应来实现的。吸收式制冷则主要是通过液体制冷剂在低温低压下气化达到制冷目的的，其本质是消耗热能完成这种非自发的过程。

2.制热原理：通过压缩机吸入低温低压气体经压缩成为高温高压气体，高温气体通过换热器使水温升高，同时高温气体冷藏凝成液体，然后液体经过气化后又再一次的被吸入压缩机。这样无限循环使空调侧循环水一直保持在40~55度，热水经过管道并通过风机盘管与空气进行热交换实现制热目的。

二、空调的主要负荷及能耗

空调冷负荷是空调能耗中最主要的组成部分。空调冷负荷是指空调为了保持房间所要求的温度，须由制冷设备所产生的冷量消除室内多余的热量，这部分热量是通过空调设备将冷量传递给室内空气消除的。一个完整的空调系统，其主要的能耗是由制冷（热）系统能耗、水系统能耗、风系统能耗三大部分组成。影响空调冷负荷的因素有：

1.建筑围护结构传热量（含太阳辐射热）

围护结构传热是空调负荷的主要组成部分，其数值的大小与室内外温差有直接关系。在建筑结构已定的情况下，室内外的温差越大，围护结构传递的冷负荷也就越大，同时空调的新风负荷也就越大。建筑围护结构包括建筑形体、窗墙面积比、窗玻璃材料和结构、前提与屋面材料的热工特性、遮阳措施等。

1.1夏季空调的主要隔热内容是太阳辐射热，建筑体形设计可以利用太阳的辐射方向进行优化设计，来一次增强建筑的隔热效果。

1.2控制窗墙面积比：通过外窗的耗热量占建筑物总耗能的35%~45%，有研究表明在墙体的热工特性和房间的朝向都相同时，窗墙比由30%增大至50%时，设计日冷负荷将会增大25~42%，运行负荷将会增大17~25%。所以在保证室内采光良好的前提下，合理确定窗墙比十分重要。一般规定窗墙比不得大于北向25%、东西向30%、南向35%。

1.3墙体的传热在建筑物的外围护结构中的传热量比重最大，约占围护结构的一半，其次是窗户，再次是屋顶。目前外墙包围主要是通过外墙外保温、夹心保温和内保温来保证室内的温度不受外界环境影响，从而达到节约能耗的目的；窗户主要是通过采用新型双层中空玻璃或是低辐射镀膜真空玻璃等新型玻璃材料来增加其隔热性能和气密性，使其传热系数降低达到节能效果；最后顶层屋顶为了减小太阳辐射热，可以增加屋面保温材料的厚度，采取架空屋面等措施达到对顶层室内温度的控制。

1.4由于太阳辐射是窗户得热的主要途径，适当的对外窗采取遮阳措施可以降低日射冷负荷。采用外遮阳可以使夏季节能达到50%以上，可调节的外遮阳还可以灵活的解决建筑冬季与夏季对太阳辐射热的不同需求。

2.照明散热冷负荷

室内照明设备产生的热量是空调冷负荷的直接来源之一，在满足室内照明前提下，应尽可能减少效室内照明的总功率，这不仅能减少因此引起的空调冷负荷，还能节省用电消耗。

3.人体散热冷负荷

室内人员的散热状况取决于人员的数量、性别、年龄、衣着以及劳动的轻重程度。人体散发的潜热量和对流热直接形成瞬时冷负荷，而辐射散发的热量将会形成滞后的冷负荷。公式表示为人体散热量Qp=n*q；人体散湿量Wp=n*W（其中n代表人数，q代表一人散发的全热量，W代表一个人散发的全湿量）。

4.动力设备散热冷负荷和新风负荷

动力设备在运转和线路的输电过程中都会产生热量，这些热量也会引起室内温度的上升增大空调冷负荷。做好设备运行时的散热和排热不仅降低了空调能耗保证了设备的正常运行，还防止因设备温度过高而引起火灾的发生。

在中央空调系统中，为了保证室内空气的质量和卫生条件，需通过空调向室内输送室外的新鲜空气，特别是对于住宅建筑这点尤为重要。输送的新风量越大，室内的空气和卫生质量就越好，相应的新风负荷也会增大。因此在设计时应在满足卫生、补偿排风、稀释有害气体等前提下，尽量减少新风量，适当利用循环风。

三、住宅建筑中央空调在设计施工时应注意的问题

1.空调负荷的计算

空调负荷的计算是为了合理的选择空调末端处理设备和确定冷源、热源设备的容量提供依据。在方案设计阶段，可以采用负荷估算法对负荷进行计算，计算时包括夏季冷负荷和冬季热负荷计算。在施工图设计阶段，应根据相关规范要求对空调系统所服务的空调区域使用情况、空气调节系统的类型及调节方式进行等进行确定。

2.中央空调的选型

中央空调的选型主要是根据：①通过对房屋的面积、朝向、窗墙面积比等来计算空调的最大使用系数等来确定主机型号；②根据实际所需的冷量来决定室内机的型号和风口。

3.空间布局

中央空调的主机要安置在通风散热良好，检修方便，位置较为隐蔽，不影响房子外观，噪音不影响室内的位置。室内机应选择超薄机型并尽量隐藏在吊顶或者高柜顶部，安装同样要注意回风是否良好，这样才能使室内的空气形成循环，达到保证空气质量和空调效果的目的。

四 结束语

住宅中央空调的使用不仅满足人们对空间舒适度的需求，在节能方面同样具有很大的潜力。在全球能源日益紧张的今天，开发和研究更多的适用当今现状的空调系统新技术尤为重要，它不仅要符合国家节能减排和世界空调领域的“节能、环保”的发展趋势，还应具有很高的经济价值和深远的社会效益。

参考文献：

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