浅谈中央空调的节能环保新措施

王琦 范宇

【摘要】随着空调在人们生活中的普及，空调系统的节能和环保问题也越来越被关注。要使空调系统的使用能达到一个节能环保的目标，空调系统的设计和系统运行本身都是十分重要的。本文将从中央空调系统目前存在的能耗大、制冷剂污染环境、空调室内空气品质差等几方面问题，来谈谈中央空调系统的节能环保措施。

【关键词】空调系统；节能环保；中央空调；新措施

引言

中央空调因为其适用于大型建筑、隐秘性好、可进行加湿操作、采用新风系统等优点在现代建筑中被普遍应用，但中央空调系统运行耗能很大，在某些工业发达国家，供暖和空调系统的能源消耗约占国家总能源消耗的1/3。随着我国国民经济和人们生活水平的提高，中央空调系统的安装和使用过程中产生的能源消耗大、制冷剂破坏大气臭氧层、空调系统清洗不及时引起的室内空气污染等问题越来越严重；同时，由于我国目前主要采用非再生能源发电，在电能的转换过程中也对环境造成了污染，耗能越多，污染就越严重。在此背景下，合理解决中央空调系统的节能环保问题具有十分重要的意义。

一、变频控制技术降低能耗

中央空调系统是在同一建筑物中以集中方式对空气进行净化（或纯化）冷却或加热、加湿等处理、输送和分配的空调系统。中央空调系统中大部分设备是风机和水泵，所以若想降低中央空调的能耗，调节好风机和水泵的流量和压力是关键问题。

风机和水泵的理论压力方程式表示为：

Hth=1/g（u2cu2-u1cu1）

对于轴流式：

Hth=1/g（cu2-cu1）（∵u1=u2=u）

式中，Hth——理论扬程，m；

cu1——叶轮进口处绝对速度的周向分量，m/s。

cu2——叶轮出口处绝对速度的周向分量，m/s。

在现场，常根据用户需要改变风机和水泵的流量和压力，即改变工况点位置，这种以变应变的人工干预称为调节，因用户需求的“变化”是绝对的、经常的，而不变化却是相对的、暂时的，因此调节是一个至关重要的技术。

采用变频器、PLC、数模转换模块、温度模块和温度传感器等组成温差闭环自动控制就是利用了上面的原理对中央空调水循环系统节能改造的切实可行的方案。图1给出了利用变频控制技术对中央空调水循环系统进行的技术改造。

图1 中央空调水循环系统变频控制技术的使用

主机采用变频节能控制，保持设计工况下的制冷剂运动的物理量（如温差、压力等）变化，节能较其它调荷方式明显。采用变频器控制机外水泵电机、冷却塔电机是最简单、最有效的节能措施，一般情况节电20%～50%，每年可节省机组及系统总运行费用的12%～20%，节能效果十分显著。无论从环境保护角度还是用户切身利益角度，都应将中央空调系统设计成最节能的系统。

二、采用新型环保制冷剂

众所周知，过去常用制冷剂氟利昂对臭氧层的破坏非常严重。为了保护大气臭氧层，制冷空调也对CFCs和HCFCs两种替代工质进行了研究。目前已取得相应进展，人工合成制冷剂有HFCs，天然制冷剂有NH3，CO2，碳氢化合物等。HFCs的ODP值为0，用于制冷空调系统将不会对臭氧层造成破坏，从而达到保护生态环境、维护人类生存健康的效果。

目前氨冷媒是现阶段最具实用价值的，氨虽然具有危险性，但通过良好的管理使用水或不冻液的间接冷却氨冷媒，使氨冷媒充填量减至最低，加上周全的防灾措施，氨冷媒从成本和效率上占有极大的优势。下面以氨水吸收式系统为例，简述氨冷媒的工作原理及特点。

氨与水具有冷媒与吸收剂的功能，这种组合称为氨水吸收式系统。该系统包括发生器、吸收器、凝结器、蒸发器与溶液热交换器等组件，另外再加上除水器及分析器等两个额外组件，如图2所示。氨水吸收式系统可以达到0℃以下的蒸发温度，具有大气压力以上（正压）的压力操作的优点，较之LiBr/水系统具有系统简单，操作方便，因而得到了更广泛的工程实际应用。

图2 氨水吸收式系统

三、完善空调系统定期保养机制

中央空调工作时，必须采用一部分室外的新鲜空气，即新风。新风采入口和空调系统的新风管道及新风滤尘装置构成了系统的进风部分。空调系统的新风进入空气处理装置，一般都要经过一次预过滤器，除去空气中较大的灰尘颗粒。这部分空气的净化处理到何种程度，由中央空调系统所负担工艺条件决定。一般的空调系统设有两级空气过滤器，即一级空气预过滤器和一级中效空气过滤器。现在全国都大部分地区PM2.5指数都很高，这种粉尘会加重空调系统过滤装置的负荷，如果不及时对过滤装置进行维护保养势必影响整个空调系统的运行，从而使室内空气质量下降，直接危害使用者的健康。

现在普通存在的问题就是不出问题不检修、日常维护跟不上，这就是一个意识的问题。比如空调系统中的過滤装置长期使用而不进行维护，不仅不能起到过滤空气的作用，反而会堆积尘埃、滋生细菌。所以空调设备的维护保养必须要建立专门的制度、由专人负责，做好日常的监测，季度、年度的检查维修。定期的维护保养不仅能保证空调系统的正常运行，而且能延长空调设备的使用寿命，是一个必须重视的空调系统的环保节能措施。另外，建议中央空调增加智能控制系统，定期提醒进行维护保养。

四、采用创新建筑结构

空调系统的节能与建筑结构、环境是分不开的，减少建筑室内热量与外界的交换，通过合理安排建筑结构从而有效利用空调系统产生的热量也是节能环保的一个重要手段。建筑保温主要从建筑外围护结构上采取措施，同时从房间朝向、单体建筑的平面和体型设计，以及建筑群的总体布置等方面加以综合考虑。

一般增大建筑物围护结构的费用仅为总投资的3%～6%，而节能却可达到20%～40%。目前广泛应用的围护方式是运用复合墙体，就是用块体材料或钢筋混凝土作为承重结构，与保温隔热材料复合，或在框架结构中用薄壁材料加以保温、隔热材料作为墙体。这种复合墙体能有效减少室内与室外热量的交换，从而起到保温隔热的效果，不失为一种节能环保的好办法。

五、结束语

无论是从空调设备的运行着手还是在建筑结构上下功夫，我们看到中央空调系统已由原来的高能耗向着低碳环保转变，国家政策和群众的普遍关注都在引导着我们每个空调设备的生产企业、安装施工企业和使用人员要重视空调设备的节能环保。同时随着科技的进步，新技术的应用，空调系统不仅能为人们提供舒适健康的生活，也一定能达到生态环保的要求，这就需要我们不断学习、不断创新，结合不用领域的先进方法使我们的生活环境越来越美好。

参考文献

[1] 朱勇等编著.中央空调.北京市：人民邮电出版社，2008

[2] 朱立编著：《制冷压缩机与设备》，机械工业出版社2009.

[3] 《制冷原理（制冷呃空调设备运用与维修专业）》高等教育出版社.

[4] 赵蕾等，办公楼类建筑空调系统运行现状浅析.暖通空调. 北京2000，12

[5] 何青、何耀，《中央空调》冶金工业出版社，2009