黃榮濤

摘 要：在能源日趨緊張的今天，中央空調(diào)的節(jié)能改造對我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實行有重大的意義。全面分析了影響大型建筑空調(diào)系統(tǒng)能耗的因素，在不影響舒適性的情況下，就中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能改造工作提出了一些建設(shè)性的建議，以期為今后的工作提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑節(jié)能工程；空調(diào)系統(tǒng)；節(jié)能改造；自動化控制

中圖分類號：TU201.5 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.13.108

1 能耗原因分析和節(jié)能改造措施

對于中央空調(diào)系統(tǒng)，其能耗主要包括主機(jī)系統(tǒng)（即壓縮機(jī)系統(tǒng)）、空氣處理器、水泵和冷卻塔等設(shè)備的運行能耗。針對中央空調(diào)各運行設(shè)備的能耗，提出了相應(yīng)的解決措施，以加強(qiáng)自動化控制運行機(jī)制。對于中央空調(diào)系統(tǒng)，其能耗主要表現(xiàn)在以下2方面：①為了能夠向空氣處理設(shè)備有效供給冷量、熱量而造成的冷（熱）源能耗；②輸送空氣、水的風(fēng)機(jī)和水泵等設(shè)備的能耗。當(dāng)室內(nèi)的冷負(fù)荷穩(wěn)定后，室外的氣象參數(shù)保持不變時，負(fù)荷會隨著圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱性、室內(nèi)空氣參數(shù)的變化而變化；對于新風(fēng)負(fù)荷，室外的空氣焓值穩(wěn)定后，負(fù)荷就會隨著新風(fēng)量的增多而升高。由以上分析可知，在中央空調(diào)系統(tǒng)的運行過程中，能耗影響因素主要有室內(nèi)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、室外氣象參數(shù)和圍護(hù)結(jié)構(gòu)特性，同時，還包括室內(nèi)人、照明、設(shè)備的熱負(fù)荷和濕負(fù)荷等。然而，無論哪種類型的能耗影響，如果不及時采取有效的防治措施，必然會產(chǎn)生高能耗，造成相關(guān)的不利影響。

2 節(jié)能改造思路

2.1 改變型式，實現(xiàn)節(jié)能改造

2.1.1 風(fēng)機(jī)盤管智能化管理

目前，大型建筑中央空調(diào)系統(tǒng)中用到的風(fēng)機(jī)盤管控制技術(shù)比較落后，缺乏必要的維護(hù)。加裝溫度限制裝置后，可以實現(xiàn)對制冷供暖季節(jié)的溫度控制、盤管和動力站主機(jī)的聯(lián)鎖，使在非空洞季節(jié)和非空調(diào)時段盤管自動停止工作。這種做法施工簡單，節(jié)能效果顯著。但是，在執(zhí)行的過程中要注意2點：①當(dāng)溫度達(dá)到限定要求時，空調(diào)停止工作，減少風(fēng)機(jī)能耗，降低冷水機(jī)組能耗。②聯(lián)鎖控制。在非供冷供熱時段，風(fēng)機(jī)盤管自鎖，無法本地啟動，以防風(fēng)機(jī)消耗能量。采用人員探測裝置檢測到辦公室無人并超過設(shè)置的時間后，自動關(guān)閉空調(diào)。

2.1.2 排風(fēng)系統(tǒng)中的能量回收或重復(fù)應(yīng)用

對于新風(fēng)系統(tǒng)，其能耗非常大。在實踐過程中，為了保證室內(nèi)空氣的質(zhì)量，通常會增加新風(fēng)量的供應(yīng)，這也就造成了大量的能耗損失。當(dāng)新鮮空氣進(jìn)入室內(nèi)后，室內(nèi)就會排出具有冷、熱特性的空氣。對于多數(shù)建筑，當(dāng)空氣從室內(nèi)排出時，基本上是有一定規(guī)律可循的，所以，可以有效回收應(yīng)用排風(fēng)系統(tǒng)中的空氣，特別是對新風(fēng)量較大的排風(fēng)熱回收，能夠在一定程度上減少新風(fēng)能耗。

2.1.3 冷熱源節(jié)能改造

對于中央空調(diào)系統(tǒng)，可以選擇冷熱源的主要形式。在此過程中，需要全面對比、分析和研究初期資金、服役期限、能耗標(biāo)準(zhǔn)、運行資金和安全可靠性要求等。從節(jié)能層面來講，在改造和設(shè)計建筑中央空調(diào)系統(tǒng)冷熱源的過程中，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行——以節(jié)能指標(biāo)為基礎(chǔ)，盡可能選用那些高能量利用率的裝置和熱源系統(tǒng)。對于嚴(yán)寒地區(qū)，可以將地下水、天然冰、蒸發(fā)冷卻技術(shù)和太陽能等作為中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造過程中的冷熱源。從應(yīng)用實踐情況來看，與其他能源相比，由于天然冷熱源在制冷、制熱領(lǐng)域具有一定的優(yōu)勢，所以，在對建筑中央空調(diào)系統(tǒng)型式進(jìn)行節(jié)能改造的過程中可以優(yōu)先選擇。

2.2 節(jié)能改造策略

根據(jù)建筑中央系統(tǒng)既定的供熱模式，可對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，比如設(shè)計成水平、垂直兩種系統(tǒng)。在傳統(tǒng)的垂直順流基礎(chǔ)上，在順流單管系統(tǒng)熱力入口、立管所在處增設(shè)溫度控制器，從而有效控制中央空調(diào)系統(tǒng)。從實踐結(jié)果來看，這種節(jié)能改造工作可以合理管控局部系統(tǒng)、溫度等，同時，在熱力入口處計算系統(tǒng)總熱量，經(jīng)過改造后，可以最大限度地應(yīng)用原來的中央系統(tǒng)和相關(guān)設(shè)備，而且這對室內(nèi)裝修的影響也比較小，它能在一定程度上減少對原有中央系統(tǒng)的改造量。除了上述方法外，還可以采用以下幾種方法改造建筑中央空調(diào)系統(tǒng)中的供熱系統(tǒng)，即加設(shè)垂直雙管和跨越管。以加設(shè)跨越管為例，將其加設(shè)在散熱器水平支管間，并將其設(shè)計成與散熱器并聯(lián)的狀態(tài)，將兩三個通恒溫閥安裝在散熱器周圍，使其能夠根據(jù)室內(nèi)溫度的變化情況有效控制散熱器內(nèi)的熱水流量。采用這種方式用戶可以自主調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，從而達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對于公共住宅建筑，還可在每組散熱器上安裝電子式或蒸發(fā)式熱分配表，以計算中央空調(diào)系統(tǒng)運行過程中的熱量損耗。在此過程中，還可以將熱量計量設(shè)備布設(shè)在室外熱力入口位置，以此計算系統(tǒng)熱量。

2.3 應(yīng)用變頻技術(shù)

中央空調(diào)系統(tǒng)包括冷凍水和冷卻水兩部分，所以，在水泵系統(tǒng)節(jié)能改造的過程中，可以采用變頻器。

2.3.1 冷凍水泵系統(tǒng)的閉環(huán)管控

在大型建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的過程中，利用變頻空調(diào)器可以確保機(jī)組頻繁停機(jī)，有效避免了空調(diào)器頻繁啟動的情況，省卻了啟動電能消耗。在節(jié)能改造工作中，變頻器是根據(jù)冷凍水泵和冷卻水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)的，它是在滿足空調(diào)運轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上，使空調(diào)能夠發(fā)揮正常的運轉(zhuǎn)效益，避免能量耗費，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能的目的。在此過程中需要注意的是：①在制冷模式下，冷凍水泵系統(tǒng)閉環(huán)管控。在確保最末端設(shè)備冷凍水流量正常供給的基礎(chǔ)上，確定冷凍泵變頻器的最小工作頻率，然后將其設(shè)定為下限頻率，并將其鎖定。變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)主要是通過設(shè)置在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水的回水溫度，利用溫度控制器設(shè)定的溫度來設(shè)定變頻器頻率的增減，具體的控制方式為：當(dāng)冷凍回水溫度超過設(shè)定溫度時，頻率就會無極上調(diào)。②在制熱模式下，冷凍水泵系統(tǒng)閉環(huán)管控。在這種模式下，在中央空調(diào)系統(tǒng)中的熱泵運行過程中，冷凍水泵系統(tǒng)的管控方案是：與制冷模式管控方案相同，在確保最末端設(shè)備冷凍水流量正常供給的情況下，確定冷凍泵的最小工作頻率，設(shè)定下限頻率。變頻冷凍水泵的頻率調(diào)節(jié)主要是通過安裝在冷凍水系統(tǒng)回水主管上的溫度傳感器檢測冷凍水的回水溫度，由溫度控制器設(shè)定的溫度控制變頻器頻率的增減。然而，在這個過程中也有一定的差別，即當(dāng)冷凍回水溫度比設(shè)定的溫度低時，頻率無極上調(diào)；溫度傳感檢測到的冷凍水回水溫越高，則變頻器輸出的頻率就越低。

2.3.2 冷卻水系統(tǒng)閉環(huán)管控

在改造冷卻水系統(tǒng)的過程中，對冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)管控的節(jié)電效果非常顯著。在確保冷卻塔有冷卻水流出時，通過管控變頻器輸出頻率來有效調(diào)節(jié)冷卻水的流量。當(dāng)中央空調(diào)冷卻水的出水溫度相對較低時，就減少冷卻水的流量；當(dāng)中央空調(diào)冷卻水的出水溫度相對較高時，就加大冷卻水的流量，在確保中央空調(diào)機(jī)組正常運行的基礎(chǔ)上達(dá)到節(jié)能、增效的目的。

3 結(jié)束語

總而言之，中央空調(diào)系統(tǒng)是建筑結(jié)構(gòu)中能耗比較大的部分，它不僅與空調(diào)冷熱源、系統(tǒng)和設(shè)備能量的有效利用有密切的關(guān)系，而且還與圍護(hù)結(jié)構(gòu)朝向、形狀和保溫隔熱性能等因素有關(guān)。本文主要從改變型式、建筑中央空調(diào)供熱系統(tǒng)節(jié)能改造策略和建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造過程中的變頻技術(shù)應(yīng)用等方面入手，闡述了如何加強(qiáng)大型建筑中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造工作，以期我國大型建筑節(jié)能事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕

Abstract： In todays increasingly tense energy， energy-saving central air-conditioning for the implementation of sustainable development strategies have great significance. This paper analyzes the factors affecting surface air conditioning systems of large buildings energy consumption without compromise on comfort， it is energy-saving central air conditioning system work put forward some constructive suggestions in order to provide a reference for future work.

Key words： energy efficient building； air-conditioning system； energy saving； automation and control