浅谈中央空调系统

魏同济（天津中发机电工程有限公司天津300000）

浅谈中央空调系统

魏同济
（天津中发机电工程有限公司天津300000）

本文根据中央空调系统的组成及其特点，结合在实践中的应用分析中央空调系统主要采取的节能措施及所能达到的预期经济效益。

冷热源系统；空气调节系统；空调发展；节能措施

引言

随着中国经济的增长及人民生活水平的不断提高，人们对居住环境也提出了越来越高的要求，因此中央空调系统的应用已不仅仅存在于大型的公共建筑之中，也将会更多的应用到每一位普通老百姓的家中。

1 中央空调组成要件

中央空调系统是由冷源、热源系统与空气调节系统组成。它采用卡诺循环为原理对空气调节系统提供所需的冷量及热量以抵消室内冷、热负荷的一种方式。制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其组成将直接影响了中央空调系统在运行中的合理性、经济性及高效性。

1.1 冷源、热源系统

空调用制冷技术属于普通制冷范围，其主要采用的方法为卡诺原理对使用空间的冷、热负荷进行调节。（主要是利用液体气化过程需要吸收热量，而液体不同其压力不同，从而不同液体沸点也不尽相同，压力越低导致沸点也就越低。根据热能量由高温物体向低温物体传递的方式不同可分为：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷。而制热系统应用的为卡诺逆向原理，其原理与制冷系统正好相反。压缩机吸入低温低压气体经过压缩机压缩使其成为高温高压气体，高温高压气体通过换热器把水温提高，同时高温高压气体会凝结为液体。液体再由蒸发器进行蒸发，变为低压低温气体，低压低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。

冰蓄冷系统，冰蓄冷的应用是根据电力系统用电调峰的情况，在电力负荷较低的时期，利用电价的优惠，采用电制冷主机进行制冰制冰，并贮存在蓄冰槽中，在电力负荷较高的白天，避开用电高峰负荷，间歇或停止运行电制冷主机，把蓄冰槽中储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷的需求，该系统通过对应用可以减少高峰时期的用电负荷，同时避免低谷时期电力系统供电所产生的电力资源的浪费，达到了能源效益与经济效益的双丰收。

1.2 空气调节系统

1.2.1 根据空气处理设备的设置分类可分为：

（1）集中系统是指将所有的空气处理设备全部放置在一个集中的空调机房内，该系统一般应用在大、中型的工业建筑或民用建筑内。

（2）半中系统是指除去空调机房以外，还将一些空调设备放置在其他分散的房间内，其中多数设置有冷热源交换装置，它的主要作用是对来自集中处理设备的空调进一步进行补充处理，一般应用在中型建筑内。

（3）全分散系统是指将记住把冷热源和空气处理及输送设备放置在一个空间内，从而形成一个紧凑的系统，可根据需求分散的设置在空调机房内，无需设置集中的空调机房。

1.2.2 根据吸收室内负荷介质种类的不同可分为：

（1）全空气系统是指房间内的负荷全部由经过处理的空气进行吸收调节的空调系统，由于空气系统的比热值小，因此吸收同等质量的负荷所需要的空气量较多，所需要安装的风管道断面积较大，风速较高，因此一般应用于有特殊需求的大空间内。

（2）全水系统是指房间内的负荷全部有水作为媒介进行吸收调节空调系统，由于水的比热值比空气的比热值大，因此相同条件下所需要的水量较少，使用管道较小，可节省空间。但仅靠水系统无法解决通风换气的问题，一定时间内房间内容易产生较多的二氧化碳导致使用者的不适，因此此种方法无法单独被采用。

（3）空气-水系统根据上述两种系统的优缺点，对上述两种方法的综合，大型建筑空调系统的一般采用空气-水系统进行空间内负荷的调节。常用方法有风机盘管加独立新风系统，此种方法既解决了全空气系统占用空间大的缺陷，又能避免全水系统无通风换气的缺点，因此在目前被广泛的进行应用。

（4）冷剂系统是指采用制冷剂（一般为氟化物）为介质来通过蒸发器来吸收室内的余热余湿。但由于制冷剂输送管道不能长距离进行输送，因此该系统只能应用于局部分散系统，在使用上有一定的限制。制冷剂系统也可以与空气系统结合使用形成空气-冷剂系统。

1.2.3 根据空调系统处理空气来源形式分类可分为：

（1）封闭式系统根据说处理的空气全部由机房本身进行提供，无其他外部空气进行补充，机房内空气为再循环空气，使得空气形成一个闭合环路。这种系统消耗能源较少，但是室内环境较差。当人长时间停留在该场所，且在门窗紧闭的情况下，外界空气无法进入，无法达到空气的再生，室内空气质量较差。该系统形式仅可用于战时的地下隐蔽处所等战备工程以及人员很少流动的仓库等地。

（2）直流式系统它与封闭系统相对应，所处理空气直接源于室外，处理后再进入室内，后直接排出在外，空气不形成闭合回路，该系统能耗较大，主要应用于无法使用回风的场所如散发大量有害物质的车间、试验室能部位，但在一些地方可以设置能量回收装置，以减少能量消耗大的问题。

（3）混合式系统该系统是将上述两种系统的优缺点进行综合。这样既可以满足封闭系统耗能少，又能满足直流式系统卫生环境好的要求，使空气处理做到经济合理，因此在目前的工程当中该系统被广泛应用。

2 中央空调系统发展历史

上世纪六、七十年代，美国发生了罕见的干旱天气，为了更好的解决干旱缺水地区的空调冷热源问题,美国率先研制出风冷式冷水机,采用空气散热的方式来代替冷却塔散热,英文名称是:Air cool Chiller,简称为Chiller!

在空气处理发展的历史中美国和日本一直走在了世界的前沿。美国作为世界上最大的空调市场，占据世界空调设备总额的30%左右。其使用的大多数为有风管的单元式空调系统，但热泵的使用比例相对较低。且美国的市场与其他国家有一些差别，原因是：美国的国土面积大，大多人居住在人员较少的空旷地区，能源价格低，在全国范围内电力及燃气的使用效率高。强大的工业基础和相对较低廉的安装维护费用推动者美国中央空调系统的发展。

在日本，因为上世纪八十年代氟利昂制冷剂的使用对地球大气臭氧层的破坏引起了高度的重视，再加上电力和能源的日趋紧张，各国家的厂商开始重视溴化锂技术的应用。逐渐日本的家用壁挂式空调越来越多的走进了普通家庭的视野。随着技术的日臻成熟，人们生活水平的提高，这种空调如今被广泛的中国老百姓所接受。

在我国，自1987年开利公司在上海建立首家合资公司以来，中央空调的发展在中国也进入了快速的发展道路，目前包括了开利、麦克维尔、约克等进口品牌及美的、格力为代表的国产品牌。2003-2013年的11年时间里中央空调市场由85亿增长到644亿，CAGR达到22.45%。中国的出口规模已达到了世界领先水平。而按照产品类型来看，多联机、单元机及大型水机（离心机、螺杆机）占据着市场的主导地位。其中多联机、单元机占据着中国小冷量中央空调的中间力量，而大型水机则以无可替代的制冷量始终主导着大型商用市场，并成为未来市场的风向标。

3 中央空调系统的特点

（1）中央空调系统具有舒适性高，可将全部居室的空气调节作为整体来实现，避免了常规分体对区域的划分而造成的冷热不均的现象。

（2）中央空调系统可以通过巧妙的设计及安装，实现与整体的装饰风格协调统一。其室内机的安装有多重形式，用户可根据装修风格和个人喜好进行选择合适的出风方式。

（3）中央空调系统以水为介质，避免了氟物质的泄露，避免了大气环境的破坏。

（4）中央空调系统可以配置新风处理设备，将室外自然风引入室内，从而保证室内空气的清新、卫生，避免因频繁开窗换气而造成的室内环境温度的下降和资源的浪费。

（5）中央空调系统的室内及可以设置单独的温控器，随时调节各使用房间的温度、风量。各房间内设备的调节可独立进行互补干涉，各家庭成员可根据各自使用房间调节环境温度达到舒适协调。考虑到家庭内各区域的使用空调的时间及机会不一同，装机容量可以相对缩小，真正达到省钱的目的，比普通的家用空调省点在30%以上。

（6）中央空调系统管理运行灵活方便。中央空调系统制冷站可直接控制制冷冷机开停时间和冷量大小。可根据气候变化进行调节。以解决运行费用。

（7）中央空调系统使用寿命长，且故障少好维修。中央空调系统无论是空调机组还是送回风管管道系统，还是风机盘管和新风系统均不易发生故障，而制冷设备则在制冷站内便于维修。

4 中央空调系统的节能与社会效益

当前建筑能源消耗占到总能源消耗的30%，而在中央空调的建筑物中能源消耗占到了70%。中央空调系统作为社会最重要的能耗系统需要消耗大量的社会能源。因此通过优化中央空调的内部能源系统能够降低能耗，节约资源的同时也能够增加社会及经济效益。

中央空调系统节能是一项系统性工程，要求在能源利用的各个环节从规划设计到施工运转的全国程中贯彻节能的观点，才可以达到节能的效果，无论哪个环节的浪费也不能说该系统是节能的。中央空调系统是一个复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到中央空调系统的使用性能。例如，设计的设计复合往往是以最大的负荷进行设计，而运行实在部分负荷的情况下进行设备运行，如果设计的部分系统不能满足运行的部分负荷，那么能源的消耗是巨大的。又如，新风系统的开启应该是随着外界环境温度的变化，以最大的限度缩短设备的开启时间。又如，在设计过程中增加外围护结构的保温性能，减少热损失，降低空调的设计负荷，从而达到节能要求。

可以说空调的设计对节能起着至关重要的作用。在施工过程中应严格依照设计图纸内容和施工验收规范的要求进行施工，尽量优化水管管路及阀门的使用，减少管内介质的阻力损失降低能量损失。做好水管道保温工作，防止负荷在管道流动过程中造成能量的损失。

为了能够使中央空调系统正常运行，在使用之初应增强对人员操作的培训，提高人员的素质，建立健全操作及使用制度，使得各项中央空调系统调节和节能措施的效果能够得到改善，提高良好的社会与经济效益。

做好中央空调的节能措施，有利于更好发挥中央空调系统在社会生产建设的应用，给人员以良好的舒适的生活空间。

[1]《空气调节》（第四版）范存养编中国建筑工业出版社

[2]中央空调能耗现场与节能途径探讨[J]刘宪英中国建设信息2005-06-08

[3]建筑空调节能措施的几点建议[J]焦磊中国新技术产品2009（4）

[4]建筑空调节能技术探讨[J]尚立斌高喜玲中国科技信息2009（14）