关于中央空调节能设计方面的研究

2019-02-14赵慧玲

山西建筑 2019年5期

赵慧玲

(山西财贸职业技术学院，山西太原 030006)

0 引言

随着社会的发展与人民生活水平的提高，许多住宅建筑、商业建筑及大型公共建筑都安装了中央空调。根据大量调查结果显示，中央空调的能耗占到其所在建筑所有能耗的约50%，当下日益紧缩的能源问题及日渐严重的环境问题，不得不让我们对节能减排进行深度的研究，并提出一系列的设计策略。

1 中央空调系统中的技术设计

技术设计在降低中央空调能耗消耗方面起着基础性的作用，如何能提高中央空调在节能方面的技术，是我们当下重点研究的内容。

1.1 变频技术在中央空调制冷系统中的应用

1.1.1电机转速的控制

电机转速的控制为中央空调变频技术的核心。在过去的中央空调制冷过程中，之所以能耗大，最主要的是由于定频控制。主要表现在实际运行的水温差远小于设计值，在高负荷低能效的状态下运行在所难免。如果采用变频技术，将对于中央空调系统中的热负荷情况进行实时监测，从而改变电机的供电频率，采用最合理的电机转速来实现温度的控制。

1.1.2制冷压缩机的应用

制冷压缩作为中央空调制冷系统中的重要构件，其所消耗的电量约占整个空调耗电量的45%。因此压缩机的使用功效必须根据空调的实际运行情况而进行相应的调整，以保障其始终处于一种高效运行的状态，提高压缩机的运行效率，进而对提升中央空调整体效能上将有很大的帮助。而中央空调在实际使用过程中应根据实际情况，可以通过采用螺旋式、离心式或活塞式等不同类型，以适应环境要求来确保压缩机结构设计起到积极作用。

1.1.3冷冻水与冷却水系统的控制与调节冷却水与冷冻水循环系统在整个中央空调系统中有着不可替代的作用，同时其在运行过程中所消耗的能量也是不容忽视的。一些使用定频技术的中央空调无法对水泵进行有效控制，会使水泵在一些情况下处于低效率的工作状态，这样便会导致空调的整体能耗增加。例如，当中央空调在热负荷较低时，冷却水与冷冻水系统的水泵还如往常一样运行，便会带来不必要的能量消耗。若此时采用变频技术，根据实际热负荷的需求来调整冷却水与冷冻水循环系统的运行状态，将会使中央空调整体节能减排起到积极作用。

1.2 PLC在中央空调节能改造中的应用

PLC也称可编程序控制器，一些继电器控制的中央空调的实际制冷效果并不好，同时耗能很大，是因为其冷却泵与冷冻泵在运行过程中没有得到有效控制，因此对一些传统中央空调进行PLC改造，具有一定的实际意义。

1.2.1PLC控制器的原理

PLC控制器通过变频控制实时监测温度变化，而调节水泵的转速，进一步来调节水流量，根据冷冻水与冷却水的进水与回水温差来调节水泵运行频率。

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1.2.2冷冻泵与冷却泵的变频改造

冷却水在整个中央空调系统的制冷环节所起到的作用，主要是用来冷却制冷机在制冷过程中所释放的热量，通过冷却塔将其迅速降温，并通过不断循环来维持中央空调的制冷。冷却水泵与冷冻水泵的变频原理大体一致，首先通过安装在空气调节箱内的温度传感器，并经过计算得出温差值，再由这个温差值来控制变频器的运行频率，进而调节冷冻水泵与冷却水泵的转速，控制热交换速度。例如当温度差较大时，则说明制冷机组负荷量大，需要加大冷却水泵及冷冻水泵变频器频率，加快其循环量，带走制冷机组更多热量；当温差较小时，则可降低频率，冷却水泵与冷冻水泵低速运行，达到变频节能的目的。

PLC控制器、切换器及变频调速器的原理大体一致，都可以实现对中央空调冷冻水和冷却水系统的控制，进而提高机组的使用效率，降低能量消耗。

1.3 中央空调水系统节能措施分析

循环水系统是中央空调的重要组成部分，据研究表明其能耗值约占到整个空调系统能耗总值的18%，因此进一步控制及优化整个循环水系统对于整体降低中央空调能耗具有积极意义。

1)合理选择循环水泵。

合理的配置水泵对于中央空调系统的高效运行同样十分重要。科学合理的循环水泵配置可以实现，当中央空调的负荷量随其运行时段、室外气候等条件变化出现波动时，循环水量也可以随之而变。

2)水系统管路阻力损失控制。

通常可以从局部阻力与沿程阻力两个方面采取有效措施，减少其阻力损失，进而减少水系统管路的阻力损失，提高系统的运行效率。

减少局部阻力的措施，通常可以通过在设计之初减少弯头、三通等关键部件的应用，在水泵运行中，尽量使阀门全开，最大限度减少节流阻力损失。减少沿程阻力损失的方法，应当考虑在水泵管路设计安装之初，在满足生产工艺的前提下，最大限度的缩短管路长度，并且也应当通过经济性分析采用相对合理的管径，以减少沿程阻力损失。

3)改善循环水的水质。

循环水应当在操作过程中加强水质处理并进行定期换水，否则塔池的长期使用通常会产生微生物与污垢，造成结垢与被腐蚀的情况。此外还会使得系统换热器水侧污垢热阻值的增加，严重影响传热能力，使得空调系统效能下降。

总之，水系统在中央空调制冷时起到决定性的作用，同时一些未经优化的环节必将带来由于设计不合理而造成的能源浪费，通过科学的设计以及日后合理的维护使用，对于其整体的节能减排将起到重要作用。

2 中央空调系统中的建筑设计

除了中央空调系统自身节能技术之外，中央空调在选择时应当尽可能考虑到建筑的功能面积及内部结构。例如，主机的安装位置应当在安装之前根据实际情况进行合理放置，出风口的排风量也应当为了最大限度降低能耗而得到合理设定。在使用过程当中，中央空调的温度设定只要能满足实际需求即可，以免造成不必要的能源浪费。此外，为了进一步降低风机能耗，应当考虑减少送风系统的送风量。与此同时，还应当对送风系统进行合理优化，在安装时对管路和风管尺寸进行合理设计，来实现对能源的利用率。设计的不合理通常会造成风压的增大，或局部阻力的损失，进而增大能耗。

3 国家与企业对于中央空调节能方面的积极引导作用

对国家而言，应当明确中央空调节能技术的节能标准，完善中央空调在节能标准上的相关法律法规，对中央空调的行业市场进行规范。对于未能实现技能效果的中央空调企业应进行相应处罚，同时对于积极提升自身节能技术、积极提倡节能理念的企业应当进行鼓励和表彰。对企业而言，应当积极响应国家的节能降耗政策，积极提升自身节能技术，将节能理念融入到中央空调的研发、制造过程当中，加快相关技术人才的培养及相关制度的完善。通过国家和企业的合力共为，会在中央空调行业的发展之路上，创造出一条健康的导向之路。