袁堂欽

(大連先鋒建筑設(shè)計(jì)咨詢有限公司，遼寧 大連116021)

1 中央空調(diào)系統(tǒng)概述

1.1 中央空調(diào)系統(tǒng)的組成

目前，中央空調(diào)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部件組成：冷凍機(jī)組、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷卻塔、冷卻風(fēng)機(jī)等（見(jiàn)表1）。

1.2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

通過(guò)上文中對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)組成的簡(jiǎn)要介紹，不難看出，為了降低中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗，可在如下幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行提升，如減少冷卻液在輸送過(guò)程中的熱損失、提高冷凍機(jī)組制冷功效、提高冷卻塔冷卻效果等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)改良[1]。

表1 中央空調(diào)系統(tǒng)組成及其功能介紹

2 我國(guó)中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案節(jié)能改進(jìn)策略

2.1 降低冷卻液在輸送過(guò)程中的熱損耗

鑒于建筑層高和室內(nèi)空間面積的不斷增大，中央空調(diào)系統(tǒng)中冷卻液循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)的長(zhǎng)度和密度也隨之增大，如不采取適當(dāng)?shù)谋卮胧﹦?shì)必會(huì)在制冷液運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中造成大量的熱量流失。

目前，中央空調(diào)系統(tǒng)普遍采用了聚氨酯泡沫塑料保溫、高級(jí)橡塑保溫、酚醛泡沫塑料保溫等材料進(jìn)行管材的保溫，但上述材料大多是在工廠內(nèi)預(yù)制成型并在中央空調(diào)安裝現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼接，而在拼接的過(guò)程中上述保溫材料容易出現(xiàn)破損和裂縫，部分保溫材料由于與管材未緊密貼合，從而減低了其原有的保溫效果。為此，利用聚氨酯發(fā)泡材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)噴涂施工，可徹底扭轉(zhuǎn)因上述保溫材料施工不當(dāng)而造成的保溫效果減低現(xiàn)象。由于該項(xiàng)技術(shù)是直接在所需保溫的管線上噴涂膠質(zhì)狀的聚氨酯發(fā)泡劑，待聚氨酯發(fā)泡與空氣進(jìn)行接觸后發(fā)生氧化效果，材料迅速?gòu)牧髻|(zhì)狀的膠體向密布微空氣泡的固體轉(zhuǎn)變，故其具有施工速度快、保溫效果好等優(yōu)勢(shì)，尤其是適合在管線布設(shè)空間較為狹小的區(qū)域內(nèi)發(fā)揮管材保溫施工作用。

2.2 冷凍機(jī)組技術(shù)的更新與突破

中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于如何尋找一種經(jīng)濟(jì)科學(xué)的溫度調(diào)節(jié)源為夏季制冷提供制冷源，廣州市軌道交通2號(hào)線海珠廣場(chǎng)站所應(yīng)用的地表水熱泵系統(tǒng)開(kāi)創(chuàng)了新型熱泵交換機(jī)的先河[2]。

地表水熱泵交換機(jī)系統(tǒng)是利用海珠廣場(chǎng)靠近珠江的地理優(yōu)勢(shì)，僅僅通過(guò)輸入少量的電能便可實(shí)現(xiàn)熱泵交換機(jī)的工作，據(jù)海珠廣場(chǎng)地表水熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗數(shù)據(jù)顯示，該系統(tǒng)每消耗1kW 時(shí)的電能便能換取4kW·h 的制冷或制暖功效。

相關(guān)水文資料顯示，廣州海珠廣場(chǎng)附近珠江段水面以下2m 深度的水體水溫夏季通常為18～21℃，而在冬季則始終維持在17～19℃。為此，在廣州市炎熱的夏季海珠廣場(chǎng)站內(nèi)的中央空調(diào)系統(tǒng)利用體量巨大且溫度較低的珠江江水來(lái)取代傳統(tǒng)空調(diào)制冷用的冷卻塔，充分發(fā)揮這一環(huán)保且低廉的“冷卻裝置”，并通過(guò)熱傳導(dǎo)系統(tǒng)將經(jīng)過(guò)江水冷卻后的熱傳導(dǎo)液送入車站內(nèi)部，從而起到較好的制冷效果。

在廣州海珠廣場(chǎng)站中央空調(diào)地表水熱泵設(shè)計(jì)方案必選階段，面臨著如何選擇空調(diào)冷卻系統(tǒng)的難題，地表水冷卻系統(tǒng)大致可分為封閉式與開(kāi)放式2 大類。封閉式冷卻系統(tǒng)是在自然河流中埋設(shè)熱泵交換器，通過(guò)熱泵交換器中的熱傳導(dǎo)液與自然河流中的水體進(jìn)行熱量的交換。而開(kāi)放式冷卻系統(tǒng)則是直接將自然河流中的水體引入冷水機(jī)組進(jìn)行換熱。2 種方案相比雖然后者在設(shè)備維護(hù)工作量上遠(yuǎn)小于前者，但其卻在設(shè)備經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)難度等指標(biāo)上遠(yuǎn)遜于前者。為此，廣州市海珠廣場(chǎng)站采用了開(kāi)放式冷卻系統(tǒng)，直接將珠江水引入冷卻系統(tǒng)內(nèi)，同時(shí)，為了減少珠江江水中所含有的泥沙等雜質(zhì)對(duì)冷卻系統(tǒng)所造成的不利影響，設(shè)計(jì)人員還在冷卻水入口處設(shè)施了專門(mén)的凈水處理設(shè)備，從而確保冷卻系統(tǒng)正常工作。

另外，在應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)前還必須完成大量的前期調(diào)研工作，如水文資料收集，并會(huì)同生態(tài)環(huán)境、海洋漁業(yè)等部分對(duì)應(yīng)冷卻系統(tǒng)熱交換而對(duì)自然水體產(chǎn)生的升溫影響是否對(duì)其中生存的魚(yú)類等水生生物產(chǎn)生影響進(jìn)行客觀評(píng)估。

2.3 充分發(fā)揮電能的晝夜差優(yōu)勢(shì)

目前，我國(guó)發(fā)電企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)化運(yùn)作，國(guó)家政府為了鼓勵(lì)用電客戶進(jìn)行錯(cuò)峰用電而設(shè)置了晝夜差值用電相關(guān)政策，于是不少地區(qū)充分利用晝夜用電之間的差值建立起蓄能電站來(lái)進(jìn)行電能配置時(shí)段的優(yōu)化。蓄能電站利用夜間較為廉價(jià)的電能將水體從地勢(shì)較低的區(qū)域提升至地勢(shì)較高的區(qū)域，而在晝間則利用提升的水體進(jìn)行發(fā)電以賺取經(jīng)濟(jì)效益差值。同理，冰蓄能空調(diào)技術(shù)便是利用冰的相變潛熱進(jìn)行冷量?jī)?chǔ)存的一種供冷系統(tǒng)，其在用電價(jià)格較低的夜間其將制冷液進(jìn)行降溫冷凍直至其變成固態(tài)的冰，而在白晝用電高峰期間則利用已被冷凍至固態(tài)的制冷液融化消解后所釋放的冷量提供給中央空調(diào)系統(tǒng)使用[3]。

采用冰蓄冷技術(shù)的中央空調(diào)系統(tǒng)具有幾項(xiàng)主要優(yōu)點(diǎn)：其一，充分發(fā)揮夜間谷值負(fù)荷的價(jià)值優(yōu)勢(shì)，蓄能量越大，其系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)越明顯；其二，相比常規(guī)的中央空調(diào)系統(tǒng)，其大大減少了系統(tǒng)制冷主機(jī)的裝機(jī)容量；其三，在制冷設(shè)備運(yùn)行期間長(zhǎng)期處于滿負(fù)荷高效率的工作狀態(tài)，大大提高了制冷系統(tǒng)的運(yùn)行效率；其四，該系統(tǒng)在夜間全力制冷期間，周邊環(huán)境中的大氣溫度較低，有利于制冷涉筆的散熱，并提高制冷機(jī)產(chǎn)冷量和性能參數(shù)COP（冷凝溫度每降低1℃，便可提高制冷量2%左右）。

2.4 優(yōu)化設(shè)備選型設(shè)計(jì)

整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備選型與管線布局都必須以建筑內(nèi)部空間制冷的面積和制冷效果等實(shí)際需求為前提，為此，在進(jìn)行中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)須對(duì)熱負(fù)荷和逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷進(jìn)行精確計(jì)算。

因此，在設(shè)備選型時(shí)，一方面要考慮到特定的設(shè)計(jì)工況，同時(shí)，還應(yīng)該強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況和部分負(fù)荷的系統(tǒng)性能的影響。

很多建筑的空調(diào)系統(tǒng)都達(dá)不到滿負(fù)荷運(yùn)行，即使在最熱月仍有閑置的空調(diào)機(jī)組，同時(shí)，水泵選型過(guò)大或水泵選配電機(jī)功率過(guò)大，低效率運(yùn)行，浪費(fèi)能源。另外，多臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有根據(jù)供冷負(fù)荷的變化調(diào)整開(kāi)啟臺(tái)數(shù)，而是無(wú)論冷負(fù)荷大小，都是按最大冷負(fù)荷運(yùn)行冷凍水泵，白白浪費(fèi)了電能。故在設(shè)備選型時(shí)可應(yīng)用新型變頻冷凍機(jī)組或冷凍水泵，從而降低系統(tǒng)在低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下的能耗。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，目前，在中央空調(diào)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)以及節(jié)能優(yōu)化過(guò)程中，不僅要保證空調(diào)管理系統(tǒng)具有較高的運(yùn)行效率，還要滿足人們正常的工作，供正常的生活需求，在最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約?，F(xiàn)階段，在系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)作過(guò)程中，要充分考慮能耗，做好全方位的設(shè)計(jì)和管控工作，并采取有效的措施。做好能耗分項(xiàng)計(jì)量設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)冷卻塔智能控制設(shè)計(jì)、做好水泵智能控制設(shè)計(jì)以及冷熱源智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，在最大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的節(jié)能和管理，明確系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)行之有效的節(jié)能措施，減少不必要的能源浪費(fèi)，在滿足人們正常需求的同時(shí)，還能有效地提高資源的節(jié)約效率。