摘要：中央空调可以满足不同客户的不同需求，一方面，它能节约成本，降低单位能耗，进而实现对整个建筑物的有效整合作用；另一方面，利用中央空调还可以有效的节省空调系统所占空间面积，显著调高了建筑物室内的使用面积。然而中央空调在运行过程中消耗的能源较高，不符合当前节能减排的目标。因此，必须对节能问题进行研究。
关键词：中央空调；系统设计；节能设计
引言：近些年来，空调系统的能耗不断加大，据资料统计，我国中央空调耗电量占社会总用电比重较大，已高达 30.5%，局部甚至达到 37%，城市供电负荷的加大，节约能源和能效管理问题让人堪忧。引进先进技术来减少能源的损耗，改变过去的控制流程和设备，以科学发展管看待能源问题，是我国当前的工作重心之一。为响应国家节能减排的号召，在节能方面为社会减少能源消耗，中央空调节能控制的设计与实现成为时代发展的需要。
1 中央空调的工作原理
中央空调系统的类型主要有冷热水机、风管机等，根据其类型可进行工作原理的区分。风管机主要是利用室内机的制冷剂蒸发的原理来进行制冷。制冷时，室外的制冷机组将气体制冷剂进行吸收，然后压缩，输送到室内各机组，然后通过回风口吸入室内空气，进行换热后，再通过散流器将其输送到室内。冷热水机组的工作原理主要是通过热媒水和冷媒水来进行制热和制冷。制热时，对热媒水升温，制冷时，对冷媒水降温。制冷系统的种类、运行方式和结构形式，都是空调运行能耗的主要来源。
2 中央空调节能的现状及问题
（1）伴随城市化进程的发展，我国大型建筑的建设也越来越广泛，大型建筑应用的发展，与中央空调的发展存在一定的必然联系。中央空调的耗电量较大，占建筑总能耗的比重较多。同时，在中央空调的设计中，通常依据最大负载计算并考虑富余量。但在具体的使用过程中，最大负荷的工作情况并不多见。中央空调系统的制冷主机虽然可以根据负荷进行相应的调节，但冷冻泵由于长时间处于满负荷运转状态，造成了大量能源的消耗。
（2）在节能控制研究上，虽然取得了一些成绩，但也存在一定的不足。暖通系统学科研究中，主要针对空调系统的运行状况以及控制制冷机组和水泵的运行数量进行优化，往往忽略了控制的效果和性能，导致节能效果达不到预期。而热力学的研究上，则将主要的工作重心放在了热量交换和制冷剂的选择上。中央空调系统的节能控制研究的发展和上升空间还很大，目前投入到实际应用的还多为传统的运算方式，中央空调的节能设计方案还应该进一步的完善，需加大对中央空调的节能控制研究力度。
（3）按照设计标准的要求，对于中央空调，系统的最大负载能力要按照气温最高、负荷最大时的工作环境来设计，因此就系统设计来说，存在着很大的设计裕量，实际上系统很少工作在这种极限条件下。中央空调设备95%以上的时间在额定负荷的70%以下波动运行，所以实际负荷远低于满负荷状态，特别是在环境温度较低的情况下，冷冻机的负荷量更低。在当前电力供求矛盾非常突出以及国家提倡节能降耗的前提情况下，为了保证制冷系统运行在一个较为理想的状态和提高制冷系统的运行效率，提高冷却水、冷冻水系统以及末端设备等的运行效率，降低它们的能耗有重要意义。
3 中央空调节能的设计与实现
3.1空调节能控制系统的组建
要熟悉现场施工图纸、硬件设备说明书等资料，做好技术支持，熟悉和了解项目的工艺，施工过程中的特殊要求以及技术，以保证施工过程中各道工序的施工质量；电缆保护管的敷设 PVC 管要与外界地线相连；再次；要按照温度传感器，准确反映介质温度，电度表、变频器、PAC要在相应的位置进行安装；之后，对电气柜和变频器进行供电调试，对各开关如变频器供电情况进行测量，以确保其正常运行；将各热电偶与 PAC 的 IO 模块相连，利监视相应端口的信号输出。
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3.2冷热负荷设计控制
在中央空调整体系统设计阶段，如果设计的空调系统冷热负荷过大，没有依据实际需求进行设备选型，就会导致投资、运行费用不必要的增加。比如很多建筑内空调运行即使在夏天也不会达到满负荷，依然有空闲的空调机组不用工作，白白增加了投资成本。水泵选择型号过大或电机功率过大也同理，系统一直处于低效率运行状态，无故浪费能源。多台设备并联运行时，如果没有根据实际需求进行开启数量调节，也会浪费电能。因系统冷热源和设备部分负荷下性能对节能性能有很大影响，所以设备选型要考虑特定工况，注意系统运行工况以及部分负荷系统性能，必须对热负荷和冷负荷做计算。一般采用动态算法计算负荷，以实际负荷为依据选择合适冷热源。
3.3冷冻水系统节能控制方案
冷冻水循环系统主要采用定流量的一次循环运行方式，负荷侧和冷源侧中都有所体现。系统中应用的冷冻水机，其自身就具有变制冷负荷运行的能力，同时能依据冷负荷的大小对蒸发器内的冷水流量进行调节，已达到调节自身制冷量的目的，因此可将此系统改造成变流量的系统，在空调系统的冷负荷的改变产生时，通过对变频器的输出频率的调节，达到控制冷水泵的运转速度的目的，自动调节冷水系统的冷水流量，从而满足不同的负荷的系统工作状态。同时，在旁通管上增加旁通阀的装置，以确保蒸发器侧的最小冷水流量，达到节能的目的。冷却水系统要做好节能控制工作，就要在满足负荷需要情况下减少冷却水流量，同时保证冷水机组制冷性能。冷却水系统由冷却水泵和塔风机组成。冷却水泵调节的主要是冷却水流量，冷却塔风机主要调节冷却水的回水温度。
3.4空调系统运行节能
3.4.1自动控制系统
自动化技术对于空调节能有重要意义。通过对温度进行监控，现代空调已实现自动智能制冷、制热。通过自动化技术可实现众多空调设备的集中管理，并使运行合理性达到最佳，优化电力资源使用。自动控制系统可以控制空调系统焓值、设备启、停、温湿度设定、送风温度等。可以预测室内外空气质量、温度，以保持室内舒适为前提条件，最小能耗为评价函数，判断、确定要提供冷热量和空调设备运行台数，运行时间、方式等，达到最佳节能。
3.4.2合理开停机
空调应根据室内外温差、房间使用功能、围护结构性能、天气变化等进行充分预测，以此为基础设计开停机时间，环境适宜则尽量不用。如果设备容量是确定值，应按额定出力调节设计预冷、预热启动时间，以此提高冷、热源运行效率，缩短预冷、预热时间。
3.4.3新风量调节
新风量负荷一般占空调整体负荷20％—40％，部分情况下会更高。立足于节能，室内环境满足健康要求的情况下，可以减少室外新风送入量。
3.4.4春秋取用室外自然冷源
在满足室内空气质量的情况下，夏季室外温度比室内高或者冬季室外比室内低的天气情况下，减少室外新房送入室内也具有节能意义。如果供冷期室外气温更低或者供暖期外部气温更高，应使用全新风运行，以提高气温调节效率，减少能耗、提高室内环境空气质量。
4 结语
大型商业建筑的崛起带动了中央空调的广泛应用，其发展和应用与人类生活密切相关。中央空调已成为建筑体系内的能耗大户，节能问题已然是迫在眉睫。加强中央空调节能研究，是时代发展的需要，也是行业、企业技术水平层次的重要体现。
参考文献：
[1] 谭胤, 张德源. 智能中央空调节能系统设计实现[J]. 工业控制计算机, 2005(5):57-58.
论文作者:李宜森
论文发表刊物:《基层建设》2017年4期
论文发表时间:2017/5/26
标签：中央空调论文; 节能论文; 负荷论文; 系统论文; 空调系统论文; 冷却水论文; 设备论文; 《基层建设》2017年4期论文;