浅谈中央空调系统设计和运行节能管理
在各种能耗中，中央空调在建筑能耗中所占比例高达50%左右。因此，空调系统的节能对于建设节约型社会是很重要的。本文就中央空调系统设计和运行节能管理进行了深入的探讨，具有一定的参考价值。
标签 中央空调系统；节能管理；冷热源
1 前言
我国连续多年来经济高速发展，导致能源紧缺。缺电对经济增长影响较大，经济发展最快的地区，往往电力缺口也最大。缺电阻碍了经济发展。缺电给人们上了一堂能源课，所以我们要合理利用能源。在各种能耗中，中央空调在建筑能耗中所占比例高达50%左右。因此，空调系统的节能对于建设节约型社会是很重要的。
2 中央空调系统的控制特点
中央空调系统的特性可以归纳如下：（1）干扰性。空调系统在全年或全天的运行中，由于外部条件（如气温、太阳辐射、风、晴、雨、雪）和内部条件（如空调房间中设备、照明的启、停和投入运行的多少，以及工作人员的增减等）的变化，都将对空调系统的运行形成干扰。（2）调节对象的特性。不同的被控对象，在相同的干扰作用下，被控量随时间的变化过程也并不一样。空调自控系统的任务就是为了克服这些干扰因素，维持空调房间一定的温、湿度和空气品质。但温、湿度的控制效果不但取决于自控系统，更主要的是取决于空调系统的合理性及空调的对象特性。（3）湿度的相关性。在空调的控制中，大多数情况下主要是对空调房间内温度和湿度的控制，这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量两个参数在调节过程中又相互影响。如果由于某些原因使空调房间内温度升高，引起空气中水蒸气的饱和分压力发生变化，在含湿量不变的情况下，就引起了室内相对湿度的变化温度升高相对湿度就会降低，温度降低相对湿度就会增加，在调节过程中，对某一参数进行调节时，同时也引起另一参数的变化。（4）多工况运行及转换控制，由于空调系统是在全年的室内外条件变化下，按照一定的运行方式（即工况）进行调节的。同时在内外条件发生显著变化时要改变运行调节方式，即进行运行工况的转换。（5）整体控制性，空调自动控制系统一般是以空调房阳内的空气温度和相对湿度控制为中心，通过工况转换与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空调系统中空气处理设备的启停都要根据系统的工作程序，按照有关的操作规程进行，处理过程的各个参数调节及联锁控制都不是孤立进行，而是与室内温、湿度密切相关的。
3 中央空调节能方法的选择
3.1 任何节能方法必须与现场设备配置情况相适应，在满足要求的前提下尽量选用简单的控制方案，防止控制过程复杂，造成整个系统的成本过高。各种节
能方法是相互联系的，对一个实际的系统必须综合考虑整体的节能，避免相互之间产生的影响可能抵消，达不到很好的节能效果。
3.2 注意每个回路控制算法及参数的优化调节，使控制系统有良好的性能。注意设备本身的运行和限制条件，防止因采用的节能方法对设备寿命产生影响。
3.3 重视系统的在线调试、传感器精度的校正及各种联动功能等的综合测试，防止设计参数和实际运行情况的背离。充分利用楼宇自控系统强大的软件功能和信息的集成性，保证系统的软、硬件得到合理的利用。
3.4 为保证室内空气质量以及人们对新空气的需要，现行《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）对最小新风量作了规定，要求民用建筑满足国家现行有关卫生标准。研究表明，加大新风量是解决室内空气质量问题的有效途径，但是，加大新风量同时也意味着空调能耗的增加。在设计中应根据具体情况选取适合的值，同时考虑利用热回收技术减少新风耗能。
4 空调冷热源的选择及主机的匹配
冷热源能耗约占空调总能耗的50％左右。是空调节能的重要内容。设计人员在作方案设计时，应首先深入了解业主的能源状况及业主对空调的使用情况，是否有余热、废气可利用等，对比各种能源方案，首先界定主机采用何种能源。优先采用综合能耗低的方案，节约投资，降低运行管理费用。如何利用可再生能源及低品位能源是在设计中应考虑的。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利源地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热（或制冷）量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在研究开发。
我国很多地方为了改变电力结构，平衡电网峰谷用电量，实行峰谷电价差的政策。在这种情况下，为蓄冰系统创造了更广阔的前景。该系统夜间利用便宜的谷电蓄冷，供白天使用，避开用电高峰，可缓解电网供电压力，提高利用率。业主也能从峰谷电价差中得到实惠。而且冰蓄冷系统可提供3～5℃的低温水，减少送风量和冷冻水量，降低水泵和风机能耗10%～20%，减少水管和风管直径，提高空调使用效率，降低空调运行能耗和投资成本。
对于新建的商业或公共建筑群，有条件时宜采用热、电、冷联产系统，或设置集中供冷、供热站。《中华人民共和国节约能源法》中明确提出：推广热电联产、集中供热，提高热电机组的利用率，发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联技术，提高热源综合利用率。
5 水泵节能
一般空调水系统的输配用电，约占整个建筑动力用电的20％左右，因此水系统节能具有重要意义。目前，空调水系统在设计上存在着一些问题：
5.1 选择水泵是按设计值查找水泵样本参数确定，而不是按水泵的特性曲线选定水泵型号；
5.2 未对每个水环路进行水力平衡计算，对压差相差悬殊的回路也未采取有效措施，因此水力、热力失调现象严重；
5.3 大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般取5℃，但经实测，夏季冷冻水回水温差较好的为3.5℃，较差的只有1.5～2℃，造成实际水流比设计水量大1.5倍以上，使水泵电耗大大增加。因此，空调水系统节能应从如下方面着手考虑：
①设计人员应重视水系统设计，认真进行水系统各环路的计算，并采取相应措施保证各环路水力平衡；②认真校对和计算空调水系统相关系数，切实落实节能设计标准的要求值，积极推广变频调速水泵，冬、夏两用双速水泵等节能措施。
6 围护结构对能耗的影响
空调冷(热)负荷可分为围护结构冷(热)负荷和室内冷(热)负荷。根据有关资料显示，夏季通过玻璃窗的日照热占制冷机最大负荷的20%～30%，冬季单层玻璃的热损失约占锅炉负荷的10%～20%。因此，对玻璃窗采取一些措施，是有效的节能方法之一。这就要求暖通设计师与建筑师及甲方在设计初期互相沟通。
6.1 控制窗墙比：通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的30%～50%，在保证室内采光良好的前提下，合理确定窗墙比十分重要。窗墙面积比在30%～50%范围内时，年总耗能量大致不变，当窗墙面积比超过50%，负荷将明显增加。
6.2 提高门窗气密性：房间换气次数由0.9次/h降到0.6次/h，建筑物的能耗可降低8%左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密封条是提高门窗气密性的重要手段。密封条应采用弹性良好、镶接牢固严密、经久耐用的产品，根据门窗的具体情况，分别采用不同的密封条，如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条其形状可为条形或冲形。固定方法可用粘贴、挤紧或钉结。
6.3 采用反射玻璃：反射玻璃其遮阳系数可达普通玻璃的50%，效果明显，能防止眩光，有半镜面的效果。
参考文献：
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[3]庞小庆,. 中央空调系统节能技术获鉴定[J]. 中国建设信息供热制冷 , 2006,(05) .
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