浅谈中央空调系统的节能设计

蔡少铭

摘 要：近年来，随着经济的快速发展，中央空调得到广泛的应用，其已成为当前建筑中非常重要的运行系统之一。中央空调在确保人们生活和工作环境舒适的同时，也需要大量的能源消耗，而且随着建筑规模的不断扩大，中央空调系统的功率和数量的增加，导致其对能源的消耗量也呈不断上升趋势。特别是在当前建筑能源中，中央空调的能耗所占比例较大，而且呈现不断增长的势头，所以加强中央空调系统的节能设计具有极其重要的意义。文章从中央空调系统的构成入手，对中央空调设计中的关键环节进行了分析，并进一步对中央空调的节能设计进行了具体的阐述。

关键词：中央空调；系统；节能设计

前言

中央空调是目前民用建筑和商业建筑中普遍应用的运行系统，其具有经济性、适应性、集约性及易操作性的特点。其通过计算机来对主机和各用户端进行控制，在使用过程中用户只需根据自己的需求做出调控动作即可，可以满足不同的客户的不同需求，可以实现对整个建筑物的有效整合作用，降低单位能耗，节约成本，而且利用中央空调可以有效的节省空调系统所占空间面积，提高建筑物室内的使用面积。但由于其在运行过程中能耗较高，所以还需要加强对其进行节能设计，从而使其符合当前节能的需要。

1 中央空调系统的构成

1.1 冷冻机组在中央空调系统中发挥着制冷的作用，其利用内部热交换将通往各房间内的循环水进行降温，使其转换为冷冻水的形式，充分发挥其制冷的特性。

1.2 冷冻泵和冷冻水管共同组成冷冻水循环系统，其工作原理是利用冷冻泵对冷冻机组内流出来的冷冻水进行加压，将其送入到冷冻水管道内进行循环，从而将房间内的热量带走，达到对房间刻意进行降温的效能。其有出水和回水之分，即从冷冻机组流出的水称为出水，而从各房间循环回冷冻机组的冷冻水称为回水。

1.3 冷却塔也是冷却水循环系统的重要部分，由于冷冻机组在热交换过程中会带回大量的热，这些热量被冷却水吸收后导致其温度上升，这时则需要有效的发挥冷却塔的功能，这些温了的冷却水在冷冻泵的作用下进入到冷却塔内，其通过冷却塔实现与大气的热交换，交换完成的冷却水再送回到冷却机组内，如此不断的循环，使带回的热量进行释放，从而达到冷却的目的。

1.4 冷却风机

由于冷却机组回水会带回大量的热量，所以利用冷却塔风机将升温的冷却水进行降温，同时将冷却水所带回来的热量释放到大气中去，完成对冷却水降温的目的。

由中央空调系统各部分的运行不难看出，其整体运行过程可以看作是一个热交换的能量转换过程。其中冷却水和冷却水循环系统作为能量的主要传递者，冷冻机组的使用寿命很大程度上受冷却水温度的影响，一旦冷却水温度过低，则会使机组的润滑受到影响，而温度过高，则会使制冷剂的性能受到影响，所以冷却水温度过高或是过低都不利于冷却循环系统性能的正常发挥。所以需要加强对冷却风机的控制，利用变频控制系统有效的控制冷却风机的转速，有效的控制好冷却水的出水温度，不仅有效的提高冷却机组的使用寿命，同时也要实现节能的目标。

2 中央空调设计中的关键环节

2.1 冷热负荷设计控制

在中央空调系统施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。负荷计算应采用动态的计算方法，依据实际负荷情况选择合适的冷热源。由于系统冷热源及设备在部分负荷下的性能对系统节能有重要影响，因此，在设备选型时，一方面要考虑到特定的设计工况，同时还应该强调系统运行工况和部分负荷的系统性能的影响。

设计的空调系统的冷热负荷设计过大，设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点和设备性能，空调机组容量、管道直径、水泵配置、末端设备设计偏大，导致投资、运行费用增大。而很多建筑的空调系统都达不到满负荷运行，即使在最热月仍有闲置的空调机组。水泵选型过大或水泵选配电机功率过大，低效率运行，浪费能源。多台冷冻水泵并联运行时，没有根据供冷负荷的变化调整开启台数，而是无论冷负荷大小，都是按最大冷负荷开动冷冻水泵，白白浪费了电能。

2.2 空调水系统的设计控制

水系统大多是定流量，设计水流量按最大冷负荷和5℃的供回水温差确定。而实际普遍存在大流量小温差现象，最大负荷出现的时间很少，绝大部分时间在部分负荷下运行，实际温差小于设计温差，实际流量比设计流量大1.5倍以上，大大超过设计流量，水泵电耗大大增加。

设计人员应重视水系统设计，对每个水环路进行水力平衡计算，对压差相差悬殊的回路要采取有效措施，保证各环路水力平衡，避免水力、热力失调现象，认真校对和计算空调水系统相关参数，切实落实节能设计标准的要求值，利用电动二通阀对经过空调末端的水流进行控制，使流量随负荷变化而变化，积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。近年来的研究结果表明，加大供回水温差使输送系统减少的能耗大于由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗，因此对整个空调系统而言具有一定的节能效益，不仅要杜绝大流量、小温差现象，还要逐步引入小流量、大温差的设计方法。由于加大供回水温差，设备的运行参数发生变化，设计方案要经过技术经济比较后确定。同时还应该关注冷却水温度对空调系统能耗的影响。

3 中央空调的节能设计

3.1 新风系统的节能设计

新风系统的合理使用，也可以有效地控制能耗使用量。在满足卫生条件的情况下，减少新风量或根据实际需要采用变风量系统进行调节。有排风系统的，利用室内能量对新风进行预热与预冷处理（即热回收技术）等都能够有效减少空调系统的能耗。

3.2 系统运行过程中的节能

3.2.1 加强中央空调的运行管理，采用一定的计量方法

中央空调在运行过程中，其能耗的高低与管理水平具有直接的关系，所以需要加强日常对操作人员的培训工作，提升其技术素质，使其在操作过程中能够严格按照各种规章制度来进行，同时还在确保各项调节和节能措施的贯彻落实。另外利用统一的热量计量收费也能有效的实现建筑的节能，在这方面我国与发达国家还存在着一定的差距，但通过近几年的不断努力，在计量方面也取得了较好的成效。

3.2.2 通过控制设备进行调节控制

目前为了更好的将计量收费体制改革能够得到更深入的进行，则需要在每一个空调系统都要安装调节控制设备，使其实现节能的目的。在进行调节设备配置时没有统一的模式，需要根据建筑物的具体功能、气候条件及使用状况进行灵活的处理，如需要对过渡季节的运行、日常室内外温度变化的节能运行、建筑预冷预热时间的合理选择等进行充分的考虑，特别是对于蓄热量较大的建筑物，更需要在保证其正常使用功能的同时，做到节能的实现，随着用能计量收费所以需要对预冷和预热时间进行合理的选择，这样还可以实现投资的节约。

4 结束语

中央空调系统由于其运行较为复杂，对能量消耗较大，所以要想对其进行节能控制则具有较大的难度。因此在进行设计时需要找到其节能的关键点，并在运行过程中采取各种有效的节能措施，从而使中央空调系统的节能理念能够得到有效的贯彻，实现节能的目标。

参考文献

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