廖飛平

摘要：目前我國(guó)很多地區(qū)都越來(lái)越普及中央空調(diào)系統(tǒng)，比之傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)，中央空調(diào)雖然在空氣調(diào)節(jié)上有著極大的優(yōu)勢(shì)，從溫度和濕度上為人們創(chuàng)造出舒適的環(huán)境，但其普遍存在能源消耗大的問題，這也是設(shè)計(jì)人員在中央空調(diào)設(shè)計(jì)中一直研究的重要課題。對(duì)此，筆者將從設(shè)計(jì)、節(jié)能、維護(hù)三個(gè)角度對(duì)中央空調(diào)這一概念進(jìn)行闡述，希望以下內(nèi)容可以對(duì)從事中央空調(diào)設(shè)計(jì)工作的相關(guān)人員有所裨益。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào);節(jié)能設(shè)計(jì);維護(hù)策略

引言：

中央空調(diào)在國(guó)內(nèi)很多大型商場(chǎng)或者公共建筑中都有著非常廣泛地應(yīng)用，在面對(duì)我國(guó)日益嚴(yán)峻的能源壓力，如何對(duì)中央空調(diào)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)也成為困擾很多設(shè)計(jì)人員的一大難題。隨著科技的發(fā)展和時(shí)代的進(jìn)步，這一難題也有了新的研究方向。接下來(lái)，筆者將圍繞中央空調(diào)這一核心，從基本概述、工作原理、節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)以及維護(hù)策略等多方面內(nèi)容對(duì)其進(jìn)行探究，旨在為相關(guān)設(shè)計(jì)人員提供意見參考。

一、中央空調(diào)

（一）基本概述

所謂中央空調(diào)，通常是指由制冷系統(tǒng)、制熱系統(tǒng)以及空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)共同構(gòu)成的系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的以制冷劑為主的空調(diào)不同，中央空調(diào)是對(duì)空氣進(jìn)行集中式處理從而使其滿足人們的舒適需求。當(dāng)室內(nèi)溫度偏高時(shí)，中央空調(diào)可通過液體汽化的方式為空調(diào)系統(tǒng)提供冷量來(lái)抵消熱負(fù)荷;當(dāng)室內(nèi)溫度偏低時(shí)，中央空調(diào)可通過制熱系統(tǒng)來(lái)提供熱量，以此來(lái)抵消冷負(fù)荷。

（二）工作原理

1.制冷原理

中央空調(diào)的制冷原理主要是通過控制液體汽化或冷凝時(shí)的吸熱和放熱來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)處于密閉容器內(nèi)液體汽化時(shí)，若容器中不存在其他氣體，則液體與其所汽化形成的蒸汽會(huì)在某一時(shí)刻達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡，此時(shí)液體不再繼續(xù)汽化。若將該密閉容器內(nèi)的蒸汽抽走一部分，則該反應(yīng)會(huì)繼續(xù)，直至又處于平衡狀態(tài)為止。在這個(gè)過程中，將抽走的蒸汽冷凝為液體再回流至容器內(nèi)便可實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)該容器的循環(huán)制冷目標(biāo)。

2.制熱原理

制熱則是將低壓氣體壓縮為高壓氣體，將水溫提高使其冷凝為液體，再經(jīng)過蒸發(fā)器轉(zhuǎn)化為低溫氣體，如此循環(huán)。在循環(huán)的過程中，中央空調(diào)的循環(huán)水會(huì)始終處于50度左右，將熱水運(yùn)輸至需要采暖的空間則可滿足其制熱需求。

二、節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）風(fēng)機(jī)水泵

設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中央空調(diào)中的水泵時(shí)，需將水泵的冷凍進(jìn)水口和出水口的溫差控制在合理的范圍內(nèi)，一般以4.5℃至5℃為最佳。為了可以更好地在水泵中融入節(jié)能設(shè)計(jì)的理念，工作人員還可通過控制水溫、壓力、溫差等參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，工作人員還應(yīng)注重對(duì)了冷卻塔的散熱性能進(jìn)行改造，確保冷卻塔可以得到良好的散熱效果，從而在較短的時(shí)間內(nèi)顯著降低水溫[1]。工作人員可通過傳感器對(duì)冷卻塔中的溫度和濕度等參數(shù)信息進(jìn)行有效控制，并利用控制柜中的PLC對(duì)其溫差進(jìn)行精確地計(jì)算，將其與設(shè)施的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對(duì)比分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)水泵的運(yùn)行狀態(tài)及頻率進(jìn)行合理地調(diào)整，是冷卻水的溫度能夠符合設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。一般情況下水溫標(biāo)準(zhǔn)值一般為28℃。

（二）水系統(tǒng)

對(duì)于中央空調(diào)中的水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，工作人員需要重點(diǎn)注意以下設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)方法：第一，節(jié)流調(diào)節(jié)，即在供水管道上安裝控制閥門來(lái)控制水系統(tǒng)的整體能量;第二，旁通調(diào)節(jié)，即在供水管道上設(shè)置旁通閥，通過調(diào)節(jié)供水、回水中的壓水壓差值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)。不同的調(diào)節(jié)方式適合于不同的水系統(tǒng)，且在實(shí)際應(yīng)用中各有利弊，對(duì)此設(shè)計(jì)人員可結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況以及具體需求對(duì)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以求在中央空調(diào)的實(shí)際應(yīng)用中水系統(tǒng)可以發(fā)揮出最大的作用效果。

（三）電路

電路設(shè)計(jì)是中央空調(diào)中的重點(diǎn)也是難點(diǎn)。目前市場(chǎng)上常見的水泵控制柜通常都是手動(dòng)、自動(dòng)等按鈕共同構(gòu)成，雖然在一定程度上實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但依然需要人工操作來(lái)輔助完成。而電氣化的自動(dòng)控制柜則可以對(duì)溫度、信號(hào)傳輸、水流量等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行自動(dòng)手機(jī)，并且擁有較為理想化的節(jié)能效果[2]。從這個(gè)角度來(lái)看，設(shè)計(jì)人員可將中央空調(diào)與電路進(jìn)行互鎖改造，在優(yōu)化其電路設(shè)計(jì)的同時(shí)也提升了中央空調(diào)系統(tǒng)的電氣化水平，強(qiáng)化其節(jié)能效果。

（四）設(shè)備控制

大多數(shù)中央空調(diào)中的設(shè)備控制系統(tǒng)都是有PID來(lái)輔助完成的，PID是一種相對(duì)比較傳統(tǒng)的控制方法。雖具備可快速反應(yīng)且操作簡(jiǎn)單等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但在實(shí)際應(yīng)用中具有不確定性，因而導(dǎo)致PID控制無(wú)法得到較為理想化的控制。針對(duì)這種情況，設(shè)計(jì)人員可結(jié)合中央空調(diào)的實(shí)際使用情況對(duì)PID進(jìn)行適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)優(yōu)化和改造。例如，可將PID與變頻器、PLC進(jìn)行融合，通過這種方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)中央空調(diào)內(nèi)水杯系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)的PID控制，并以此來(lái)彌補(bǔ)PIC控制在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)出的不足之處。

（五）新風(fēng)比例

夏季是空調(diào)使用頻率較高的季節(jié)，由于人們?cè)谑褂每照{(diào)時(shí)會(huì)將室內(nèi)空間進(jìn)行密閉，以獲取更多的涼意。但長(zhǎng)時(shí)間的緊閉門窗會(huì)導(dǎo)致室內(nèi)的二氧化碳含量顯著提高，不利于人們的身心健康。對(duì)此設(shè)計(jì)人員可將中央空調(diào)系統(tǒng)與室內(nèi)二氧化碳含量相掛鉤，利用相關(guān)測(cè)試儀器對(duì)室內(nèi)空間的二氧化碳濃度進(jìn)行測(cè)試，若難度下降且密度減小，此時(shí)可對(duì)設(shè)計(jì)人員可對(duì)中央空調(diào)內(nèi)的機(jī)組閥門進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，在合理的范圍內(nèi)減少空調(diào)系統(tǒng)向室內(nèi)空間所輸入的新風(fēng)量，在保障室內(nèi)空氣舒適性的同時(shí)也可顯著降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行過程中的能源損耗[3]。在春季或者秋季等溫度過度季節(jié)中，工作人員可利用室外自然風(fēng)來(lái)縮短中央空調(diào)的制冷時(shí)間，以此來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。此外，根據(jù)中央空調(diào)的運(yùn)行數(shù)據(jù)我們可以得出結(jié)論，新風(fēng)井的面積可按照中央空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量80%至100%進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣可以達(dá)到最佳的空氣調(diào)節(jié)效果。

（六）溫度濕度

溫度和濕度也是影響中央空調(diào)應(yīng)用效果的兩個(gè)重要因素，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合人體工學(xué)最適溫度和最適濕度來(lái)計(jì)算能源消耗。以夏季炎熱天氣為例，根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果我們可以得知，當(dāng)空氣的濕度提升至70%，且溫度上升10度，則該中央空調(diào)的運(yùn)營(yíng)成本會(huì)下降7%左右，室內(nèi)空間的熱負(fù)荷也會(huì)隨之下降，不僅可達(dá)到較為理想的制冷效果，同時(shí)還可有效地降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的能源消耗，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)理念[4]。

（七）能量回收

除了從源頭上節(jié)約能源消耗，從傳輸路徑中減少能量損失之外，設(shè)計(jì)人員還可對(duì)多余的能量進(jìn)行回收再利用，以此來(lái)強(qiáng)化節(jié)能理念在中央空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)中的應(yīng)用效果。具體包括以下內(nèi)容：第一，回收排氣熱，設(shè)計(jì)人員可通過熱交換器、板式熱交換器、熱管換熱器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、熱介質(zhì)式換熱器等機(jī)械設(shè)備來(lái)輔助完成中央空調(diào)內(nèi)排氣熱的回收作業(yè)，循環(huán)利用排氣熱量，減少空間負(fù)荷;第二，回收冷凝熱，熱回收設(shè)備的設(shè)計(jì)可與很多系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)融合。舉例說明，熱消耗系統(tǒng)在壓縮后首次進(jìn)入中央空調(diào)內(nèi)的熱交換器設(shè)備中時(shí)，熱交換器設(shè)備的另外一側(cè)恰好處于高溫狀態(tài)，此時(shí)設(shè)計(jì)人員可通過對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)將冷凝熱的一部分多余熱量用于水箱保溫作業(yè)中，通過這種方式將冷凝熱進(jìn)行二次利用，提高其應(yīng)用效率的同時(shí)也可以有效地減少能源浪費(fèi)，強(qiáng)調(diào)節(jié)能環(huán)保的空調(diào)設(shè)計(jì)理念[5];第三，引進(jìn)新能源，隨著中央空調(diào)系統(tǒng)在我國(guó)各地區(qū)的實(shí)踐應(yīng)用越來(lái)越廣泛，國(guó)內(nèi)不可再生能源的儲(chǔ)存量也隨之減少，對(duì)此設(shè)計(jì)人員可以從節(jié)能環(huán)保的角度對(duì)中央空調(diào)的設(shè)計(jì)進(jìn)行改善和優(yōu)化，積極引進(jìn)先進(jìn)的新能源來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的不可再生能源，減少能源消耗的同時(shí)還有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，從而達(dá)到理想化的節(jié)能效果。除了新能源的使用之外，設(shè)計(jì)人員還可利用地源熱泵為空調(diào)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供源動(dòng)力，具體設(shè)計(jì)優(yōu)化可結(jié)合中央空調(diào)系統(tǒng)所處地區(qū)的實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，以求最終能夠制定出最佳的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。

三、維護(hù)策略

（一）加強(qiáng)設(shè)備養(yǎng)護(hù)

針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行時(shí)所出現(xiàn)的污染問題，工作人員可采取以下維護(hù)措施：第一，油污污染，根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)我們可以得知，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的蒸發(fā)管內(nèi)壁的油污增加區(qū)區(qū)0.01毫米時(shí)，整體的管壁便會(huì)相應(yīng)增加32毫米，在這種情況下系統(tǒng)內(nèi)的熱環(huán)境會(huì)遭受不同程度上的惡化，從而導(dǎo)致產(chǎn)冷量顯著降低，因此工作人員應(yīng)定期清理管壁油污。第二，污垢污染，污垢同樣會(huì)導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)的熱交換效率，通常來(lái)說，管壁的污垢厚度增加0.1毫米，則熱交換效率會(huì)降低30%，與之相對(duì)應(yīng)的則是耗電量提升6%，因此工作人員應(yīng)定期清理管壁污垢。第三，油路堵塞，空調(diào)系統(tǒng)中壓縮機(jī)出現(xiàn)油路堵塞問題時(shí)，會(huì)使得壓縮機(jī)設(shè)備內(nèi)部溫度在短時(shí)間內(nèi)大幅度提升，從而導(dǎo)致冷凝效果減弱，繼而增加能源消耗，因此工作人員還應(yīng)定期對(duì)處理油路堵塞等污染問題[6]。第四，灰塵污染，灰塵污染主要附著在新風(fēng)過濾器上，短期內(nèi)的灰塵污染幾乎不會(huì)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行造成影響，但經(jīng)過長(zhǎng)期積累后，會(huì)成為成績(jī)會(huì)導(dǎo)致過濾器通風(fēng)效率降低，從而影響熱交換效率，繼而增加能源消耗，因此工作人員還應(yīng)對(duì)過濾器的灰塵污染引起重視，并定期對(duì)其進(jìn)行清理。

（二）預(yù)防結(jié)垢腐蝕

結(jié)垢腐蝕污染也是嚴(yán)重威脅中央空節(jié)能運(yùn)行的重要因素，其主要產(chǎn)生的原因是水質(zhì)的問題。當(dāng)中央空調(diào)的水系統(tǒng)所使用的水質(zhì)存在較差時(shí)，會(huì)導(dǎo)致水系統(tǒng)中頻繁發(fā)生水垢或者腐蝕等問題，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)纬汕嗵ΑＴ谶@種情況下，水系統(tǒng)的穩(wěn)定性會(huì)受到極大的影響，導(dǎo)致空調(diào)運(yùn)行能源消耗大幅度增加。若結(jié)垢腐蝕情況嚴(yán)重，則極有可能會(huì)出現(xiàn)停止運(yùn)行的情況，此時(shí)工作人員需對(duì)其進(jìn)行設(shè)備更換才能維持其穩(wěn)定運(yùn)行。為了可以有效地減少結(jié)構(gòu)腐蝕對(duì)水系統(tǒng)運(yùn)行所產(chǎn)生的危害，工作人員可通過溢流排污或者化學(xué)清洗的方式來(lái)有效地減少結(jié)構(gòu)腐蝕情況的發(fā)生，從而使得水系統(tǒng)可以在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持良好的換熱效率，以達(dá)到節(jié)能的目的。

四、結(jié)束語(yǔ)

雖然中央空調(diào)耗能嚴(yán)重，但其在實(shí)際應(yīng)用中所呈現(xiàn)的空氣調(diào)節(jié)效果也是得到了人們的廣泛認(rèn)可，為了在空調(diào)效果和能源消耗之間找到平衡點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員可針對(duì)中央空調(diào)的風(fēng)機(jī)水泵、水系統(tǒng)、電路、設(shè)備控制、新風(fēng)比例、溫度濕度、能量回收等方面進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)落實(shí)后期的系統(tǒng)維護(hù)作業(yè)，減少污染、結(jié)垢等問題的產(chǎn)生，從而推動(dòng)中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

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