中央空调系统的节能措施探索

随着我国建筑行业的快速发展，中央空调系统在建筑物中的应用越来越广泛，使得建筑物能耗大大增加。近年来，能源紧缺问题日益突出，如何有效节约能源，提高能源利用率已成为了当前亟需解决的重要问题。而中央空调系统的能耗在建筑能耗中占据50%以上，采取有效的措施节约中央空调系统的能耗是当前建筑行业面临的迫切任务。鉴于此，笔者进行了相关介绍。
1、中央空调主机的节能措施
1.1 空调主机采用变频调速技术
中央空调主机能耗占系统总能耗的60%左右，因此制冷机组的节能是整个系统节能的重要环节。中央空调冷、热负荷始终处于动态变化之中，如果夏天设定温度过低或冬天设定温度过高，房间的冷、热负荷越大，系统耗能也越大，能源浪费也越严重。夏季，在通常气温下，大多数建筑物每年至少60%时间的冷负荷在20%～70%范围内波动。而大多数中央空调是以
最大冷负荷所需的最大功率作为设计参数，而实际运行的制冷负荷大大低于设计负荷，出现了“大马拉小车”的情况，导致能源极大浪费。主机采用变频调速技术就能实现运行负荷实时
跟踪，并自动调节运行工况，有效提高了空调系统的能源利用效率。
1.2 风机、水泵采用变频调速技术
中央空调系统风机的给风量和水泵的给水量以前也是通过调节出、入口的挡板和阀门开度来调节，其输入功率大量消耗在挡板、阀门的截流过程中。由于风机、水泵的轴功率与转速成三次方关系，因此，风机、水泵采用变频调速来调节转速是最有效的节能措施，根据温度、湿度、压差和流量的设定值，实现冷媒系统变频智能控制运行，使中央空调能耗随末端负荷
变化而变化，达到最佳的运行效果。
2、冷却水系统的流量优化控制
2.1 冷却水系统的功能
冷却水系统的功能是将冷水机组的热量排放到室外大气环境中，冷却水温度越低，冷水机组的制冷效率就越高。如果冷却塔停开，冷却水温度升高，混合后的冷却水水温也会提高，冷水机组的制冷效率就会降低。因此，对于停止运行的多联冷却塔，其进、出水管的阀门必须关闭。冷却水额定流量是按照满负荷时的散热量设计的，通常就是所需的最大流量。而在实际运行中，大多数时间都是在不满负荷的工况下运行，如果冷却水系统始终保持固定流量运行，不仅会造成能源浪费，还会导致整个制冷系统运行不协调。因此，冷却水流量也应该跟踪调节，做到优化控制，以变流量方式运行，不仅使冷却水系统与冷媒水系统、冷水机组协调运行，而且还实现系统的节能降耗。
2.2 提高冷水机组蒸发温度
表1 列出了某公共建筑中央空调主机制冷性能随着蒸发温度的变化情况。可以看出，实际运行的冷水机组蒸发温度每增加1 ℃，机组单位制冷量的功耗约降低2%.因此，在满足舒适
性的前提下，应尽量提高蒸发温度。
表1 中央空调主机制冷性能随着蒸发温度的变化情况

冷冻水出口温度/℃	7.0	9.0	11.0	13.0	16.0
制冷量/kW	118.0	124.9	133.2	139.6	153.1
输入功率/kW	28.9	29.5	30.1	30.7	31.8
制冷性能系数	4.08	4.23	4.43	4.55	4.81
性能系数相对变化率（%）	0	3.7	8.4	11.4	17.9

2.3 降低冷水机组冷凝温度
实际运行的水冷式冷水机组冷凝温度每增加1 ℃，机组单位制冷量的功耗约增加3%～4%.因此，应尽量降低冷凝温度，冷凝温度与冷却塔冷却效果、冷凝器换热效果以及室外空气温湿度有关，可采取提高冷却塔冷却效果、冷凝器冷却水侧自动清洗等技术来降低冷凝温度。
随着冷水机组运行年数的增加，冷凝器冷却水侧的污垢会越来越厚，换热热阻将不断增加，最终影响机组能效。冷凝器冷却水侧污垢如图1 所示。在冷水机组日常运行中，应密切关注冷凝器端差的变化，及时清洗冷却水侧水垢，提高换热效果，降低冷凝温度，水垢清洗方法有橡胶海绵球自动清洗法、在冷凝器水侧安装扰流片法、化学清洗法等。

图1 冷凝器冷却水侧污垢
3、冷却塔的节能
冷却塔的能耗在冷水系统所占的比例虽然不大，但由于使用频率高，能耗较大。
3.1 冷却塔运行温度的合理设置
温度控制是冷却塔节能的关键。利用温度调节器控制冷却塔风机电源的通断，热负荷变化时，通过热敏电阻的检测，发信号给温度计，控制风机的开停。当热负荷低到临界线时，风机停止运转；当热负荷升高时，风机重新启动，从而达到节能的目的。
3.2 风机台数及其功率的合理配置
对于并联配置的冷却塔，通过风机台数和功率配置来实现风量的调节。在实际运行时，可以根据回水温度自动开停风机运行的台数。例如，某酒店冷却塔风机开启台数是根据冷却水回水温度来确定起停的——当回水温度达到28 ℃时，冷却风机自动开启1 台；当回水温度达31 ℃时，冷却风机自动开启2台；当回水温度达到29 ℃时，冷却风机自动停止1 台；当回
水温度达到26 ℃时，冷却风机自动停止2 台。采用这种模式运行，5 年来运行效果良好，空调系统配置了4 个冷却塔，每个冷却塔配有2 台7.5 kW 的散热电机，在每年的冷热过渡季节，冷却塔的散热电机节能效果十分显著。
4、通风系统的节能
通风系统中大量的灰尘和颗粒物在送、回风管道的内壁上聚集，增加了风阀和风管的阻力，从而降低了送、回风速度和送、回风量，增加了风机的能耗。风机盘管换热器长期通过室内空气冷热交换循环，致使空气中的灰尘、烟灰、细菌等聚集在风机盘管的铝翅片上，纤维状物等脏物积聚堵塞换热器，引起风量下降，严重影响了中央空调冷热交换效率。此外，换热器通常安装在阴暗潮湿的地方，容易使细菌繁殖，而且有霉菌味和军团菌，使空气污染，对人体健康有害。已清洗的中央空调风机盘管换热器显示，风机盘管换热器系统使用多年后，灰尘堆积，换热翅片上有积聚成团的尘埃，有的换热器出风口几乎被堵死，已无空调的冷、热风吹出，严重影响了通风量和制冷效率。所以，定期检查和清理风机盘管换热器，并定期更换过滤网，是节约能耗、提高制冷效率、提升空气洁净度最有效的手段。
5、运行管理节能
5.1 过渡季节空调系统的运行管理
在日常运行管理中，要根据室外温度变化，采用合理的自控（BA）系统及必要的手动调节装置来实现不同的节能运行模式。房间内预冷预热时间的合理选择将直接影响冷热设备节能运行，特别是在过渡季节，室外新风的利用和新风量的确定都需要人工调节。当夏季室外空气热焓大于室内空气热焓，或冬季室外空气热焓小于室内空气热焓时，要适当减少新风量。过
渡季节供冷期间，如果出现室外热焓小于室内空气热焓的情况，应该采用全新风运行，不仅可以缩短制冷机的运行时间，减少空调能耗，同时可以改善室内的空气质量。过渡季节尽量利用新风，必要时可以全新风运行，充分利用空气潜能。
5.2 建立能源考核管理和计量收费制度
在空调能耗中，各项调节和节能技术的操作与操作人员的技术水平及责任心直接相关，管理到位至关重要，因此，除了持证上岗外，还应加强对空调操作人员的技术培训和持续教育，提高空调管理人员的技术水平与节能意识。实行空调能耗当班考核制，并按空调覆盖区域分段考核，实行计量收费，也是空调系统节能的有效措施。实践表明，实行各区域空调计量（考核）收费后，其节能率可提高10%～15%.