摘 要：中央空調(diào)系統(tǒng)能效評估是公共建筑能量管理的重要模塊。本文首先闡述了中央空調(diào)用電的現(xiàn)狀，然后介紹了中央空調(diào)的運行特點。在保證室內(nèi)環(huán)境舒適性的前提下，以空調(diào)系統(tǒng)整體能效比最優(yōu)為最終目標(biāo)，對冷熱源系統(tǒng)、輸配系統(tǒng)、風(fēng)機管盤系統(tǒng)等分系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)評估研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào) 能效評估 建筑能量管理能效比

中圖分類號：TU831 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（c）-0110-02

提高建筑物的能源利用效率，就是用有限的資源和最小的能源代價取得最大的經(jīng)濟和社會效益，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求，走可持續(xù)發(fā)展的道路。在建筑能耗中，采暖空調(diào)節(jié)能是重點，占建筑總能耗的50%～70%。我國目前城鎮(zhèn)民用建筑運行能耗占我國總發(fā)電量的22%～24%，北方地區(qū)城鎮(zhèn)供暖消耗的燃煤占我國非發(fā)電用媒量的15%～18%（建筑能耗占全國商品能耗的2l%～24%）。夏季空調(diào)所耗電量在中大城市占夏季用電高峰負(fù)荷的30%～40%，大城市特大城市甚至占高峰用電負(fù)荷的50～60%?？照{(diào)用電給電力供應(yīng)增加了極大的負(fù)擔(dān)。在夏季，全國大部分城市采用拉閘限電，給經(jīng)濟發(fā)展和人民的生活帶來了巨大的影響。提高中央空調(diào)系統(tǒng)的總體能效水平，在滿足室內(nèi)環(huán)境舒適性的前提下有效的降低建筑能耗，是暖通空調(diào)行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急[2～4]。

1 中央空調(diào)工作原理[1～4]

中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室內(nèi)環(huán)境的冷負(fù)荷；制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室內(nèi)環(huán)境熱負(fù)荷的熱量。制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的部分，其采用種類、運行方式、結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運行中的經(jīng)濟性、高效性、合理性。

1.1 中央空調(diào)制冷原理

液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱、冷凝時的放熱效應(yīng)來實現(xiàn)制冷的。液體汽化形成蒸汽。當(dāng)液體（制冷工質(zhì)）處在密閉的容器中時，此容器中除了液體及液體本身所產(chǎn)生的蒸汽外，不存在其他任何氣體，液體和蒸汽將在某一壓力下達(dá)到平衡，此時的汽體稱為飽和蒸汽，壓力稱為飽和壓力，溫度稱為飽和溫度。平衡時液體不再汽化，這時如果將一部分蒸汽從容器中抽走，液體必然要繼續(xù)汽化產(chǎn)生一部分蒸汽來維持這一平衡。液體汽化時要吸收熱量，此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被冷卻對象，使被冷卻對象變冷。為了使這一過程連續(xù)進(jìn)行，就必須從容器中不斷地抽走蒸汽，并使其凝結(jié)成液體后再回到容器中去。從容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成蒸汽，則所需冷卻介質(zhì)的溫度比液體的蒸發(fā)溫度還要低，我們希望蒸汽的冷凝是在常溫下進(jìn)行，因此需要將蒸汽的壓力提高到常溫下的飽和壓力。

1.2 水系統(tǒng)工作原理

水冷中央空調(diào)包含四大部件，壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器，制冷劑依次在上述四大部件循環(huán)，壓縮機出來的冷媒（制冷劑）高溫高壓的氣體，流經(jīng)冷凝器，降溫降壓，冷凝器通過冷卻水系統(tǒng)將熱量帶到冷卻塔排出，冷媒繼續(xù)流動經(jīng)過節(jié)流裝置，成低溫低壓液體，流經(jīng)蒸發(fā)器，吸熱，再經(jīng)壓縮。在蒸發(fā)器的兩端接有冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，制冷劑在此次吸的熱量將冷凍水溫度降低，使低溫的水流到用戶端，再經(jīng)過見機盤管進(jìn)行熱交換，將冷風(fēng)吹出。

1.3 風(fēng)系統(tǒng)工作原理

新風(fēng)的傳輸方式采用置換式，而非空調(diào)氣體的內(nèi)循環(huán)原理和新舊氣體混合的不健康做法，戶外的新穎空氣經(jīng)過負(fù)壓方式會自動吸入室內(nèi)，經(jīng)過安裝在臥室、室廳或起居室窗戶上的新風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)時，會自動除塵和過濾。同時，再由對應(yīng)的室內(nèi)管路與數(shù)個功用房間內(nèi)的排風(fēng)口相連，構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)將帶走室內(nèi)廢氣，集中在排風(fēng)口“呼出”，而排出的廢氣不再做循環(huán)運用，新舊風(fēng)形良好的循環(huán)。

1.4 末端系統(tǒng)工作原理

風(fēng)機盤管空調(diào)系統(tǒng)的工作原理，就是借助風(fēng)機盤管機組不斷地循環(huán)室內(nèi)空氣，使之通過盤管而被冷卻或加熱，以保持房間要求的溫度和一定的相對濕度。盤管使用的冷水或熱水，由集中冷源和熱源供應(yīng)。與此同時，由新風(fēng)空調(diào)機房集中處理后的新風(fēng)，通過專門的新風(fēng)管道分別送人各空調(diào)房間，以滿足空調(diào)房間的衛(wèi)生要求。

2 中央空調(diào)能效模型及指標(biāo)體系

2.1 單位面積空調(diào)能耗模型

輸入建筑空調(diào)系統(tǒng)的電、冷、熱、燃油、燃?xì)獾饶茉淳鶓?yīng)計入該指標(biāo)。單位面積空調(diào)能耗（ECA）的計算見式（1）：

式中：為單位面積空調(diào)能耗，單位為千瓦時每平方米（kWh/m2）；為能源i按能源品位折算成等效電的系數(shù)；為能源i的消耗量；A為空調(diào)面積，單位為平方米（m2）。式（2）可將單位面積空調(diào)電耗由等效電單位轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)煤單位[1]。

式中：為單位面積空調(diào)能耗，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每平方米（kgce/m2）；為 電折算成標(biāo)準(zhǔn)煤的系數(shù)，單位為千克標(biāo)準(zhǔn)煤每千瓦時[kgce/（kWh）]，的取值應(yīng)按社會平均發(fā)電效率選取。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)能效比模型

當(dāng)輸入空調(diào)系統(tǒng)的能源全部為電能時，該指標(biāo)適用。

式中：為空調(diào)系統(tǒng)能效比；為空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備（包括冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔、空調(diào)系統(tǒng)末端設(shè)備等）的年電耗，單位為千瓦時（kwh）。該指標(biāo)用于評價空調(diào)系統(tǒng)的整體運行效率[1]。

2.3 制冷系統(tǒng)能效比模型

當(dāng)采用電驅(qū)動冷水機組時，該指標(biāo)適用。

式中：為制冷系統(tǒng)能效比；為制冷系統(tǒng)主要設(shè)備（對采用蒸發(fā)冷卻的水冷冷水機組而言，制冷系統(tǒng)包括冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔；對風(fēng)冷冷水機組而言，制冷系統(tǒng)僅包括制冷主機）的年電耗，單位為千瓦時（kWh）。

當(dāng)系統(tǒng)采用水冷冷水機組，并采用蒸發(fā)式冷卻塔冷卻時，應(yīng)采用式（5）計算：

式中：、、為冷水機組、冷卻水泵、冷卻塔能耗，單位為千瓦時（kwh）[1]。

2.4 冷凍水輸送系數(shù)模型

式中：為冷凍水輸送系數(shù)；為冷凍水泵總能耗，單位為千瓦時（kWh）。

該指標(biāo)用于評價空調(diào)系統(tǒng)中冷凍水系統(tǒng)的經(jīng)濟運行情況。用于全年累計工況的評價，該指標(biāo)的限值WTFchLV為30。用于典型工況的評價，該指標(biāo)的限值WTFchLV為35[1]。

2.5 冷卻水輸送系數(shù)模型

式中：為冷卻水輸送系數(shù)；為冷卻水輸送的熱量，單位為千瓦時（kWh）；為冷卻水泵能耗，單位為千瓦時（kWh）。該指標(biāo)用于評價空調(diào)系統(tǒng)中冷卻水系統(tǒng)的經(jīng)濟運行情況。用于全年累計工況的評價，該指標(biāo)的限值WTFcwLV為25；用于典型工況的評價，該指標(biāo)的限值WTFcwLV為30[1]。

2.6 空調(diào)末端能效比模型及指標(biāo)體系

式中：為 空調(diào)末端能效比；為各類空調(diào)末端（包括各類空調(diào)機組、新風(fēng)機組、排風(fēng)機組、風(fēng)機盤管等）的年電耗，單位為千瓦時（kWh）。

該指標(biāo)受空調(diào)末端類型影響較大，對不同的空調(diào)末端類型，該指標(biāo)的限值如表1所示。

該指標(biāo)用于評價空調(diào)系統(tǒng)中空調(diào)末端的經(jīng)濟運行情況。

3 結(jié)語

當(dāng)系統(tǒng)冷源不同時，部分指標(biāo)不適用，如表2所示。

空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟運行評價綜合指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

該指標(biāo)體系完全適用于采用電驅(qū)動水冷式冷水機組的空調(diào)系統(tǒng)。

本指標(biāo)體系分別給出了全年累計工況和典型工況的基準(zhǔn)值，分別適用于節(jié)能評估（全年工況測評）和節(jié)能檢測（單點工況測試）。導(dǎo)致冷凍水輸送系數(shù)偏低的原因主要有三：冷凍水供回水溫差較小、冷凍水泵揚程過大和冷凍水泵效率過低。導(dǎo)致冷卻水輸送系數(shù)過低的原因主要有三：冷卻水供回溫差過小、冷卻水泵揚程過高、冷卻水泵效率低[1]。

由于建筑類型多樣、氣象參數(shù)多變、空調(diào)系統(tǒng)類型多樣，ECA和CCA兩個指標(biāo)無法給出統(tǒng)一的限值；但它們都是反映空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟運行水平的重要指標(biāo)，可在統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行橫向比較，也可用于運行管理人員自查，與歷史運行情況進(jìn)行縱向比較。

在實際應(yīng)用可根據(jù)需要，選擇部分指標(biāo)進(jìn)行檢測和評估，一般來說，圖1中上層的指標(biāo)反映系統(tǒng)的整體特性，下層的指標(biāo)體現(xiàn)具體問題。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 17981—2007，空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)經(jīng)濟運行[S].

[2]http：//wenku.baidu.com/view/b9a7cae49b89680203d82544.html.

[3]http：//wenku.baidu.com/view/d204cc24a5e9856a5612603a.html.

[4]http：//wenku.baidu.com/view/2144b5a8dd3383c4bb4cd228.html.