中央空調系統的節能措施探索

隨著我國建筑行業的快速發展，中央空調系統在建筑物中的應用越來越廣泛，使得建筑物能耗大大增加。近年來，能源緊缺問題日益突出，如何有效節約能源，提高能源利用率已成為了當前亟需解決的重要問題。而中央空調系統的能耗在建筑能耗中占據50%以上，采取有效的措施節約中央空調系統的能耗是當前建筑行業面臨的迫切任務。鑒于此，筆者進行了相關介紹。
1、中央空調主機的節能措施
1.1 空調主機采用變頻調速技術
中央空調主機能耗占系統總能耗的60%左右，因此制冷機組的節能是整個系統節能的重要環節。中央空調冷、熱負荷始終處于動態變化之中，如果夏天設定溫度過低或冬天設定溫度過高，房間的冷、熱負荷越大，系統耗能也越大，能源浪費也越嚴重。夏季，在通常氣溫下，大多數建筑物每年至少60%時間的冷負荷在20%～70%范圍內波動。而大多數中央空調是以
zui大冷負荷所需的zui大功率作為設計參數，而實際運行的制冷負荷大大低于設計負荷，出現了“大馬拉小車”的情況，導致能源極大浪費。主機采用變頻調速技術就能實現運行負荷實時
跟蹤，并自動調節運行工況，有效提高了空調系統的能源利用效率。
1.2 風機、水泵采用變頻調速技術
中央空調系統風機的給風量和水泵的給水量以前也是通過調節出、入口的擋板和閥門開度來調節，其輸入功率大量消耗在擋板、閥門的截流過程中。由于風機、水泵的軸功率與轉速成三次方關系，因此，風機、水泵采用變頻調速來調節轉速是zui有效的節能措施，根據溫度、濕度、壓差和流量的設定值，實現冷媒系統變頻智能控制運行，使中央空調能耗隨末端負荷
變化而變化，達到*的運行效果。
2、冷卻水系統的流量優化控制
2.1 冷卻水系統的功能
冷卻水系統的功能是將冷水機組的熱量排放到室外大氣環境中，冷卻水溫度越低，冷水機組的制冷效率就越高。如果冷卻塔停開，冷卻水溫度升高，混合后的冷卻水水溫也會提高，冷水機組的制冷效率就會降低。因此，對于停止運行的多聯冷卻塔，其進、出水管的閥門必須關閉。冷卻水額定流量是按照滿負荷時的散熱量設計的，通常就是所需的zui大流量。而在實際運行中，大多數時間都是在不滿負荷的工況下運行，如果冷卻水系統始終保持固定流量運行，不僅會造成能源浪費，還會導致整個制冷系統運行不協調。因此，冷卻水流量也應該跟蹤調節，做到優化控制，以變流量方式運行，不僅使冷卻水系統與冷媒水系統、冷水機組協調運行，而且還實現系統的節能降耗。
2.2 提高冷水機組蒸發溫度
表1 列出了某公共建筑中央空調主機制冷性能隨著蒸發溫度的變化情況。可以看出，實際運行的冷水機組蒸發溫度每增加1 ℃，機組單位制冷量的功耗約降低2%.因此，在滿足舒適
性的前提下，應盡量提高蒸發溫度。
表1 中央空調主機制冷性能隨著蒸發溫度的變化情況
 

2.3 降低冷水機組冷凝溫度
實際運行的水冷式冷水機組冷凝溫度每增加1 ℃，機組單位制冷量的功耗約增加3%～4%.因此，應盡量降低冷凝溫度，冷凝溫度與冷卻塔冷卻效果、冷凝器換熱效果以及室外空氣溫濕度有關，可采取提高冷卻塔冷卻效果、冷凝器冷卻水側自動清洗等技術來降低冷凝溫度。
隨著冷水機組運行年數的增加，冷凝器冷卻水側的污垢會越來越厚，換熱熱阻將不斷增加，zui終影響機組能效。冷凝器冷卻水側污垢如圖1 所示。在冷水機組日常運行中，應密切關注冷凝器端差的變化，及時清洗冷卻水側水垢，提高換熱效果，降低冷凝溫度，水垢清洗方法有橡膠海綿球自動清洗法、在冷凝器水側安裝擾流片法、化學清洗法等。

圖1 冷凝器冷卻水側污垢
3、冷卻塔的節能
冷卻塔的能耗在冷水系統所占的比例雖然不大，但由于使用頻率高，能耗較大。
3.1 冷卻塔運行溫度的合理設置
溫度控制是冷卻塔節能的關鍵。利用溫度調節器控制冷卻塔風機電源的通斷，熱負荷變化時，通過熱敏電阻的檢測，發信號給溫度計，控制風機的開停。當熱負荷低到臨界線時，風機停止運轉；當熱負荷升高時，風機重新啟動，從而達到節能的目的。
3.2 風機臺數及其功率的合理配置
對于并聯配置的冷卻塔，通過風機臺數和功率配置來實現風量的調節。在實際運行時，可以根據回水溫度自動開停風機運行的臺數。例如，某酒店冷卻塔風機開啟臺數是根據冷卻水回水溫度來確定起停的——當回水溫度達到28 ℃時，冷卻風機自動開啟1 臺；當回水溫度達31 ℃時，冷卻風機自動開啟2臺；當回水溫度達到29 ℃時，冷卻風機自動停止1 臺；當回
水溫度達到26 ℃時，冷卻風機自動停止2 臺。采用這種模式運行，5 年來運行效果良好，空調系統配置了4 個冷卻塔，每個冷卻塔配有2 臺7.5 kW 的散熱電機，在每年的冷熱過渡季節，冷卻塔的散熱電機節能效果十分顯著。
4、通風系統的節能
通風系統中大量的灰塵和顆粒物在送、回風管道的內壁上聚集，增加了風閥和風管的阻力，從而降低了送、回風速度和送、回風量，增加了風機的能耗。風機盤管換熱器長期通過室內空氣冷熱交換循環，致使空氣中的灰塵、煙灰、細菌等聚集在風機盤管的鋁翅片上，纖維狀物等臟物積聚堵塞換熱器，引起風量下降，嚴重影響了中央空調冷熱交換效率。此外，換熱器通常安裝在陰暗潮濕的地方，容易使細菌繁殖，而且有霉菌味和軍團菌，使空氣污染，對人體健康有害。已清洗的中央空調風機盤管換熱器顯示，風機盤管換熱器系統使用多年后，灰塵堆積，換熱翅片上有積聚成團的塵埃，有的換熱器出風口幾乎被堵死，已無空調的冷、熱風吹出，嚴重影響了通風量和制冷效率。所以，定期檢查和清理風機盤管換熱器，并定期更換過濾網，是節約能耗、提高制冷效率、提升空氣潔凈度zui有效的手段。
5、運行管理節能
5.1 過渡季節空調系統的運行管理
在日常運行管理中，要根據室外溫度變化，采用合理的自控（BA）系統及必要的手動調節裝置來實現不同的節能運行模式。房間內預冷預熱時間的合理選擇將直接影響冷熱設備節能運行，特別是在過渡季節，室外新風的利用和新風量的確定都需要人工調節。當夏季室外空氣熱焓大于室內空氣熱焓，或冬季室外空氣熱焓小于室內空氣熱焓時，要適當減少新風量。過
渡季節供冷期間，如果出現室外熱焓小于室內空氣熱焓的情況，應該采用全新風運行，不僅可以縮短制冷機的運行時間，減少空調能耗，同時可以改善室內的空氣質量。過渡季節盡量利用新風，必要時可以全新風運行，充分利用空氣潛能。
5.2 建立能源考核管理和計量收費制度
在空調能耗中，各項調節和節能技術的操作與操作人員的技術水平及責任心直接相關，管理到位至關重要，因此，除了持證上崗外，還應加強對空調操作人員的技術培訓和持續教育，提高空調管理人員的技術水平與節能意識。實行空調能耗當班考核制，并按空調覆蓋區域分段考核，實行計量收費，也是空調系統節能的有效措施。實踐表明，實行各區域空調計量（考核）收費后，其節能率可提高10%～15%.