浅谈中央空调形式及节能问题

王建彬

摘 要：简单的分析了中央空调的形式及其节能问题。

关键词：中央空调； 节能

Discussion on the forms of central air conditioning and energy saving problem

Wang Jian-bin

（ Tianjin Chen Xin PetrochemicalEngineering Design Co.，Ltd.，Tianjin 300271 ）

Abstract：The paper analysis the forms of central air conditioning and its energy saving problem.

Key words：central air conditioning； energy saving

引言

随着我国人民生活水平的提高，城市建设得以迅猛发展，高层建筑逐渐增多，为空调市场带来了大量的商机。同时，对空调形式及其节能也提出了新的要求。

1.空调形式的选择

1.1 不同建筑空调形式的选择

1.1.1 高层建筑空调方式应根据不同的建筑形式，建筑物使用功能、时间，以及空调负荷的特点等来选择。比如，办公楼建筑，分为常规建筑和现代化办公楼，常规办公楼属于舒适性空调，现代化办公楼夏季冷负荷为常规办公楼的1.3-1.4倍[1]。

1.1.2 旅馆建筑，目前国内外旅馆客房空调用的最多的是风机盘管加独立新风系统。

1.1.3 商业建筑，在商业大楼中，广泛采用集中新风系统和各层机组相结合的空调方式，对于大型商场，为了适应商场内部区客流量的波动，而周边区全天负荷变化不大的特点，国内也有内区采用VAV，周边区采用风机盘管或定风量单风道的空调方式。

1.2 同一建筑空调形式的选择

同一座高层建筑物内平面和竖向房间的负荷差别很大，各房间用途、使用时间和空调设备承压能力等均不尽相同，而且整个建筑物的空调容量很大，为使空调系统既能保持室内要求参数，又能经济管理，就需要将系统分区。系统分区主要考虑室内设计参数、负荷特性、建筑高度、房间使用功能和使用时间、空调设备的容量和节能管理方便等因素。

2.空调节能的方法

空调负荷主要包括：由于室内外温差通过围护结构传热引起的负荷，日射得热引起的负荷，室内设备及人员散热引起的负荷，新风引起的负荷，物料散热量及散湿过程的潜热量等。

在目前的空调工程设计中，冷负荷设计值过大的问题非常普遍。据调查数据显示，许多空调建筑即使在最热的季节，仍有1/3的冷水机组是不运行的，有的甚至高达1/2[2]。设计冷负荷是选择设备的主要依据，所以正确地计算建筑冷负荷对整个系统的设计十分重要。然而，目前国内的空调设计造成大量的设备闲置，对此设计冷负荷取值过大是其中主要原因[3]。

建筑物内主要冷、热负荷由冷冻机和锅炉提供的冷冻水和热水来承担。因此，空调水系统就变得庞大和复杂，不仅管路和设备投资较高，而且水泵耗能也较大。在空调系统中，水泵的能耗占据相当的比重，其节能潜力较大。

目前，有些工程冬、夏季使用同一循环水泵，但是空调系统的水流量随空调负荷的增大而增大，随供、回水温差的增大而减小。我国夏热冬冷地区，一般夏季空调冷负荷大于冬季热负荷，而夏季空调供、回水温差为5℃，冬季空调供、回水温差为10℃ （除直燃式机组、热泵机组外），因此夏季空调水流量比冬季大得多（至少大 1倍 ）[4]。所以水系统的布置、系统运行工况、管路和设备的选用应从节能、安全性和维护管理等方面综合平衡后进行合理的考虑和安排。

在空调工程水系统设计中，首先优选同程式系统，它不仅确保设计质量和方便管理，而且对于今后由于大楼局部使用功能发生变化为空调系统改造带来很大的方便；关于异程式水系统，在空调工程设计中应采取谨慎的态度，首先该系统必须是小系统或者是局部异程系统，其次还需要对系统作仔细的水力计算，对一些支管上还需增加一些平衡阀来调节压差，以实现水力平衡。在冷冻水、冷却水系统中，不论大小系统应尽量优先考虑机、泵一对一系统，它不仅有利于冷水机组的稳定运行，而且对系统的管理、节能、自控都会带来很大的好处。我们知道，在空调设备运行中，水泵的能耗一般均占系统总能耗的15%-20%，如果在系统负荷发生变化时停掉一台冷水机组，同时其相应的水泵也停掉1台，其节能效益是非常可观的。对于泵与冷凝器不对应的来说，应该在每台冷凝器及冷却塔的供水管上装电动蝶阀并与其冷水机组联锁控制，否则这种系统不宜采用[5]。

高层建筑空调负荷大，冷热源设备初投资大，且空调能耗在高层建筑的总能耗中占有很大的比例，故冷热源设备的选用须按技术先进性、经济性和安全可靠性等原则进行比较后确定。空调冷热源方案的优选实际是一个多目标决策问题，运用层次分析方法[6]，建立适合冷热源方案选择的评价指标体系，将定量和定性指标统一在一个模型中，形成一个多层次的分析结构模型，对方案进行优序排列，得出优选方案。根据工程所在地点的气候条件、能源结构、系统的冷热负荷和本项目的特点，依据冷热源选择的基本原则，排除明显不合理的方案后，得到以下4种冷热源备选方案[7]：

① 螺杆式冷水机组+燃油锅炉。

② 螺杆式冷水机组+蒸汽换热器。

③ 蒸汽双效溴化锂吸收式冷水机组+蒸汽换热器。

④ 燃油直燃式溴化锂吸收式冷热水两用机组。

另外，作为水源热泵的一种，城市污水冷热源热泵近两年得到了长足发展。城市原生污水数量巨大[8]，遍布城市市区内，城市污水冷热源热泵同时还涉及到污水资源再生利用问题，因此得到广泛认可，发展迅速，是一个很好的应用方向。城市污水源热泵作为一项新技术，在国外已应用几十年，国内近两年才开始应用[9]。该技术能否得到推广使用，主要涉及初投资、运行费及其发展潜力等问题，而发展潜力又包括能源利用率、对环境的破坏性及实际的应用规模。在不需供热或电力供应相对充裕的地区，冷源需求大、日负荷变化大等场合，大功率电驱动制冷机如螺杆式、离心式压缩机组具有明显的优势；而在电力供应缺乏的地区，如果需要同时制冷和供热，选择性能相对稳定的吸收式制冷机组则较为合适；在某些寸土寸金的城市，选用水源热泵式机组能节约设备用房，更能适应不断变化的建筑间隔，尤其适合出租办公楼工程采用[10]。

因此，中央空调形式的选择在实际工程中要因地制宜，既要考虑方案的经济性，又要考虑噪声、污染及维护管理等技术性能；既要考虑当前的投资利益，又要考虑长远利益，从而合理地选择冷热源方案。

参考文献

[1] 钱以明.高层建筑空调设计.暖通空调，1994.2

[2] 桑海龙、牟灵泉.中汇大厦空调制冷设备装机容量及运行调查.暖通空调.1996.26（4）：16-18

[3] 阎复志. 空调系统设计中几个冷负荷问题的探讨.煤炭工程.2005.3

[4] 傅启清.空调水系统设计中应重视的几个问题.铁道标准设计，2003.9

[5] 何昌生.关于空调水系统设计的几点讨论.安徽建筑，2002.3

[6] 王建.合理选择供热空调冷热源.节能环保技术，2003（11）：47-50.

[7] 苏文、陈汝东.空调冷热源的选择和节能.流体机械，2002（6）：51-54

[8] 吴荣华、孙德兴.城市污水冷热源应用技术发展状况研究[J].暖通空调，2005.35（6）：31-37

[9] 尹军、陈雷、王鹤立. 城市污水的资源再生及热能回收利用[M].北京：化学工业出版社，2003

[10] 罗翠贞.高层建筑中央空调系统的冷源选择.广东土木与建筑.2004.3