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摘要：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。但高质量的生活环境总是以牺牲现有的能源为代价的，随着自然界能源的日益减少，节能型中央空调的发展已成焦点。基于此，本文主要对中央空调节能问题及对策进分析探讨。
关键词：中央空调；节能问题；对策
1、前言
随着我国经济的迅猛发展、城市化步伐的加快和人民生活水平的不断提高，中央空调的应用越来越广泛、普及，而我国人均能源资源仅为世界平均值的39%，人均资源能源水平相当低下，因此，节能就越来越迫切。伴随着空调应用的普及，空调节能便显得越来越重要。
2、暖通空调领域节能的途径与方法
科学技术的不断进步，使暖通空调领域新的技术不断出现，我们可以通过多种方法实现暖通空调系统的节能。
2.1正确设计暖通空调系统，使其在高效经济的状况下运行
暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。例如系统往往都是按最大负荷设计的，而实际运行基本上是在部分负荷下运行，如果系统各部分的设计不能满足部分负荷运行的要求，那系统的能耗是很大的。特别是目前高层楼宇大多采用玻璃幕墙，透光性能好，因此建筑物南北侧热负荷需求是不同的，设计末端时应根据不同房间区域的需求进行细分，不可一概而论；在过度季节充分利用低温新风进入室内，降低制冷冷机组负荷。
2.2选择合理的围护结构
通过围护结构传入室内的冷热负荷是室内负荷的重要组成部分，维护结构的空调负荷占有很大比例，所以在围护结构的设计中应采取节能措施改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失。在满足建筑使用功能和设计规范的基础上要减少窗户和墙体的面积比，不要盲目追求大窗户，这样会使室内负荷大大增加。对于空调房间应考虑采用镀膜反射玻璃、中空玻璃和遮阳措施。这些方法都可以减少室内的冷热负荷，达到节能的目的。
2.3调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗
空调系统特别是舒适性空调系统对人体的作用是通过空气温度、湿度、风速、环境平均辐射温度进行的，人体对环境的冷热感觉是这些环境因素综合作用的结果。以往的空调控制方式仅仅是测控空气的温度湿度，甚至仅空气温度。显然是不全面的，势必带来许多问题。通过不断精细化调节，在空调运行初末期和主制冷期采用不同的冷冻水温度和冷冻水流量，减少空调末端设备、风机盘管冷凝水析出量、合理调节热天和阴天的冷冻水温度，进而提高冷机COP，采用冷冻泵变频变流量调节，达到节能目的。
2.4采用新型节能舒适健康的空调方式
如上所述，影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热（如低温地板辐射采暖），此时所需要的空气温度降显著下降，一般可达到12～14度，而传统方式一般在18～20度，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。
2.5冷却塔节能
某些建筑物在冬季或过渡季仍需供冷,对于全空气空调系统,可以按全新风方式运行以降低系统能耗;但对于风机盘管空调方式,由于其新风量无法增加,所以不能以全新风方式运行,此时,可以采用冷却塔供冷。理论上,冷却塔出水水温的最低值为当地当时室外空气的湿球温度,在过渡季和冬季,随着室外气温逐渐下降,室外空气的湿球温度也相应降低,因而冷却塔出水水温也随之降低。当室外湿球温度降至某个值以下时,冷却塔出水水温与空调末端装置(如风机盘管)所需水温接近,此时可关闭人工冷源。以流经冷却塔的循环冷却水向空调系统供冷,从而达到节能的目的。
3、中央空调系统节能技术改造方案
根据中央空调在设计和设备方面的现状和存在的问题，结合计算机技术和人工智能的出现，就中央空调节能技术提出可行的方案。目前技术上比较成熟的中央空调节能方案有：水泵、风机等动力设备变频运行以适应系统负荷变化；在满足工业要求或舒适性的前提下，采用变流量运行方式以适应系统负荷变化；机组启停时间顺序优化控制；智能化管理计算机以提高机组运行管理水平，避免不必要的能量浪费；采用环保节能新风处理系统，减少能量损耗。
由以上分析得出：结合中央空调系统运行特性建立物理数学模型、运用人工智能和实际运行经验进行修正，首先由计算机工作站后台程序实时运行物理数学模型自动寻优，以获取不同负荷、不同室外环境等条件下空调系统最优运行工况；其次是根据现场调试结果和实际运行经验对计算结果进行修订以提高控制准确性，人工智能在对空调区域的负荷预测以及控制系统寻优求解中起到关键性作用。
现以某活动中心大楼为例，针对现有空调系统存在的全开、全闭高耗能运行的技术缺陷，考虑从几个方面对中央空调系统进行技术改造：
第一，大楼中央空调区域内的风机盘管水环路上安装电动阀和温控阀．解决风机盘管不工作时，系统冷(热)媒水在盘管内的无效循环而造成的制冷机及附属设备的能量损耗。经测试，制冷过程中温差设计值为5℃，无功损耗约1℃，占水泵能耗的20％。
第二，对集中供冷(热)场所的新风机组安装自动控制装置，使系统随室外温度变化自动调节冷(热)媒管路的开度，使环境温度调整在最佳状态。在过渡季节，该装置控制新风机组自动采用室外新风送风，既满足了使用要求，又避免了中央空调主机的无功损耗。
第三，中央空调系统冷冻水、冷却水循环泵及冷却塔风机安装变频节能控制系统，使水泵、风机由原来的定流量运行改造为变流量运行，即根据系统负荷变化自动调节水泵、风机转速，从而改变水泵、风机的流量、风量，达到节能的目的。根据制冷机要求对两组风机设定不同的温度区间值和频率区间值，以冷却水温度的变化控制风机的运行状态。由水泵和风机的工作原理可得出：其运行频率与转速：流量(风量)、扬程(风压)、轴功率之间的关系表：
根据以上规律可以看出：对于水泵、风机进行节能改造，改变设备运行模式，可以从根本上解决大流量、小温差的问题，从而降低设备能耗，达到节能目的。
第四，将用热设备(制冷机、换热器)运行过程中产生的高温冷凝水回收，用于大楼洗浴系统，可以大大节省蒸汽消耗造，实现冷凝水的“零排放”，节能降耗效果相当可观。
技术改造前后能耗情况比较
由上表可知，实施节能技术改造后，节省电耗101096kWh，按0.75元／kWh计算，节省电费75822元；节省汽耗1987t，按现行价157元／t计算，节省汽费311959元；全年节约水量9648t，按现行价5.25元／t计算，节省水费50652元。冷水泵、冷却泵及风机变频节能改造工程投资110674元；风机盘管及新风机组自动控制工程投资391000元；制冷机、换热器冷凝水回收工程投资78000元；蒸汽流量计改造工程投资28900元；改造工程总投资608574元，每年节省水、电、汽费438433元，投资回收期1.4年。
5、结语
中央空调的节能涉及范围较广，建筑、空调、设计、产品和运行管理等各方面都有许多问题可深入研究探讨，合理的设计方案、精心的施工安装和科学的运行管理对空调节能都是至关重要的。但对节能的认识应该有一个正确的观点，即不能因节能而降低使用水平和抑制合理需求，应该从提高能量利用效率来采取对策解决问题，这才是科学的空调节能途径。
参考文献：
[1]陈源祥.中央空调冷热源问题探讨[J].山西建筑，2004，30(6):71-72.
[2]陈源祥.中央空调冷热源问题探讨[J].山西建筑，2004，30(6):71-72.
[3]武静燕.空调系统的节能运行[J].能源工程，2002(1):25-27.
论文作者:张大炜
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年2月下
论文发表时间:2017/6/13
标签：节能论文; 风机论文; 空调系统论文; 负荷论文; 中央空调论文; 空调论文; 新风论文; 《建筑学研究前沿》2017年2月下论文;