中央空調系統的節能措施探索

隨著(zhù)我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，中央空調系統在建筑物中的應用越來(lái)越廣泛，使得建筑物能耗大大增加。近年來(lái)，能源緊缺問(wèn)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(wèn)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(yè)面臨的迫切任務(wù)。鑒于此，筆者進(jìn)行了相關(guān)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(shù)
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(gè)系統節能的重要環(huán)節。中央空調冷、熱負荷始終處于動(dòng)態(tài)變化之中，如果夏天設定溫度過(guò)低或冬天設定溫度過(guò)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(shí)間的冷負荷在20%～70%范圍內波動(dòng)。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(shí)際運行的制冷負荷大大低于設計負荷，出現了“大馬拉小車(chē)”的情況，導致能源極大浪費。主機采用變頻調速技術(shù)就能實(shí)現運行負荷實(shí)時(shí)
跟蹤，并自動(dòng)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(fēng)機、水泵采用變頻調速技術(shù)
中央空調系統風(fēng)機的給風(fēng)量和水泵的給水量以前也是通過(guò)調節出、入口的擋板和閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調節，其輸入功率大量消耗在擋板、閥門(mén)的截流過(guò)程中。由于風(fēng)機、水泵的軸功率與轉速成三次方關(guān)系，因此，風(fēng)機、水泵采用變頻調速來(lái)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(shí)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?jì)?yōu)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(huán)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(kāi)，冷卻水溫度升高，混合后的冷卻水水溫也會(huì )提高，冷水機組的制冷效率就會(huì )降低。因此，對于停止運行的多聯(lián)冷卻塔，其進(jìn)、出水管的閥門(mén)必須關(guān)閉。冷卻水額定流量是按照滿(mǎn)負荷時(shí)的散熱量設計的，通常就是所需的zui大流量。而在實(shí)際運行中，大多數時(shí)間都是在不滿(mǎn)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(huì )造成能源浪費，還會(huì )導致整個(gè)制冷系統運行不協(xié)調。因此，冷卻水流量也應該跟蹤調節，做到優(yōu)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(xié)調運行，而且還實(shí)現系統的節能降耗。
2.2 提高冷水機組蒸發(fā)溫度
表1 列出了某公共建筑中央空調主機制冷性能隨著(zhù)蒸發(fā)溫度的變化情況?？梢钥闯?，實(shí)際運行的冷水機組蒸發(fā)溫度每增加1 ℃，機組單位制冷量的功耗約降低2%.因此，在滿(mǎn)足舒適
性的前提下，應盡量提高蒸發(fā)溫度。
表1 中央空調主機制冷性能隨著(zhù)蒸發(fā)溫度的變化情況
 

2.3 降低冷水機組冷凝溫度
實(shí)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(guān)，可采取提高冷卻塔冷卻效果、冷凝器冷卻水側自動(dòng)清洗等技術(shù)來(lái)降低冷凝溫度。
隨著(zhù)冷水機組運行年數的增加，冷凝器冷卻水側的污垢會(huì )越來(lái)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(guān)注冷凝器端差的變化，及時(shí)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(dòng)清洗法、在冷凝器水側安裝擾流片法、化學(xué)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(guān)鍵。利用溫度調節器控制冷卻塔風(fēng)機電源的通斷，熱負荷變化時(shí)，通過(guò)熱敏電阻的檢測，發(fā)信號給溫度計，控制風(fēng)機的開(kāi)停。當熱負荷低到臨界線(xiàn)時(shí)，風(fēng)機停止運轉；當熱負荷升高時(shí)，風(fēng)機重新啟動(dòng)，從而達到節能的目的。
3.2 風(fēng)機臺數及其功率的合理配置
對于并聯(lián)配置的冷卻塔，通過(guò)風(fēng)機臺數和功率配置來(lái)實(shí)現風(fēng)量的調節。在實(shí)際運行時(shí)，可以根據回水溫度自動(dòng)開(kāi)停風(fēng)機運行的臺數。例如，某酒店冷卻塔風(fēng)機開(kāi)啟臺數是根據冷卻水回水溫度來(lái)確定起停的——當回水溫度達到28 ℃時(shí)，冷卻風(fēng)機自動(dòng)開(kāi)啟1 臺；當回水溫度達31 ℃時(shí)，冷卻風(fēng)機自動(dòng)開(kāi)啟2臺；當回水溫度達到29 ℃時(shí)，冷卻風(fēng)機自動(dòng)停止1 臺；當回
水溫度達到26 ℃時(shí)，冷卻風(fēng)機自動(dòng)停止2 臺。采用這種模式運行，5 年來(lái)運行效果良好，空調系統配置了4 個(gè)冷卻塔，每個(gè)冷卻塔配有2 臺7.5 kW 的散熱電機，在每年的冷熱過(guò)渡季節，冷卻塔的散熱電機節能效果十分顯著(zhù)。
4、通風(fēng)系統的節能
通風(fēng)系統中大量的灰塵和顆粒物在送、回風(fēng)管道的內壁上聚集，增加了風(fēng)閥和風(fēng)管的阻力，從而降低了送、回風(fēng)速度和送、回風(fēng)量，增加了風(fēng)機的能耗。風(fēng)機盤(pán)管換熱器長(cháng)期通過(guò)室內空氣冷熱交換循環(huán)，致使空氣中的灰塵、煙灰、細菌等聚集在風(fēng)機盤(pán)管的鋁翅片上，纖維狀物等臟物積聚堵塞換熱器，引起風(fēng)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(fēng)機盤(pán)管換熱器顯示，風(fēng)機盤(pán)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(fēng)口幾乎被堵死，已無(wú)空調的冷、熱風(fēng)吹出，嚴重影響了通風(fēng)量和制冷效率。所以，定期檢查和清理風(fēng)機盤(pán)管換熱器，并定期更換過(guò)濾網(wǎng)，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(guò)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(dòng)調節裝置來(lái)實(shí)現不同的節能運行模式。房間內預冷預熱時(shí)間的合理選擇將直接影響冷熱設備節能運行，特別是在過(guò)渡季節，室外新風(fēng)的利用和新風(fēng)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(shí)，要適當減少新風(fēng)量。過(guò)
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(fēng)運行，不僅可以縮短制冷機的運行時(shí)間，減少空調能耗，同時(shí)可以改善室內的空氣質(zhì)量。過(guò)渡季節盡量利用新風(fēng)，必要時(shí)可以全新風(fēng)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(shù)的操作與操作人員的技術(shù)水平及責任心直接相關(guān)，管理到位至關(guān)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(shù)培訓和持續教育，提高空調管理人員的技術(shù)水平與節能意識。實(shí)行空調能耗當班考核制，并按空調覆蓋區域分段考核，實(shí)行計量收費，也是空調系統節能的有效措施。實(shí)踐表明，實(shí)行各區域空調計量（考核）收費后，其節能率可提高10%～15%.