现代建筑中央空调系统节能技术的探讨

　　【摘要】由于全球的气温普遍提高，中央空调在我国应用越来越多，它在给人们提供清凉的环境时，同时也消耗了大量的能源。因此，认识清楚目前存在的问题，高效利用中央空调系统的能源，采取有效的节能措施就成为迫切需要解决的问题。
　　【关键词】节能；中央空调；技术措施
　　一、我国中央空调能耗的状况
　　在我国现阶段中央空调系统的应用中，更多的关注的是空调系统温湿度控制效果、空气品质控制效果，而忽略了空调系统的能耗情况，整体来说，我国中央空调系统能效并不高，引起的原因有很多，有三个影响因素是比较明显的。
　　1、设计过程重投资成本核算，轻能耗指标计算
　　缺乏节能引导中央空调系统的经济性分析。在系统方案设计中，初投资与运行费用通常是矛盾的两个方面。一般节能、运行费用低的系统方案其初投资比较大。用户或投资者由于对中央空调系统的性能指标，尤其是初投资和运行费用的综合经济性指标缺乏专业认识，容易忽略综合投资收益计算。这导致工程建设方对采用高成本的节能方案没有积极性，往往就采用成本小、初投资低的设计方案，以较低的竞争价格赢取工程项目。这使很多初投资低但能耗大、运行费用高的中央空调系统大行其道。
　　2、政策上缺乏系统的、全局性能效指标
　　2004年8月23日经国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了三项空调能效国家标准，规定了房间空气调节器、单元式空气调节机和冷水机组的能源效率限定值及能效等级。但是，中央空调是一项复杂的系统工程，中央空调能源有效利用的评价不能单纯地停留在对机器设备的评价上，对整个系统的评价更为重要，是否节能不仅与空调设备有关，而且与系统设计思想、管网设计、各部分匹配、施工优劣，运行管理水平以及建筑物热特性等因素有关。
　　3、缺乏高素质运行管理人员和节能监控
　　现阶段空调运行管理人员多半还是由非专业人员组成，由于专业知识的限制，无法承担中央空调节能运行和管理的任务。同时，投资方与建设方目标不同，实际使用中，不同方案之间的经济性比较一般只是理论分析比较，无法也不会进行实物、实验比较，无法做到很好的监控。
　　三、建筑中央空调节能途径与方法
　　针对以上所说的问题，建筑中央空调节能可以从以下三个大的方面去考虑：
　　1、从设计角度入手
　　一是选择合理的室内设计参数：《供热通风与空调设计规范》给出了人体感觉舒适的室内空气参数区域，夏季空气温度大约是24℃～28℃，空气相对湿度40%～65%；冬季，空气温度大约是18℃～22℃，空气相对湿度40%～60%。如果夏季设计温度太低，会增加建筑的冷负荷，在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设目追求夏季室内空气温度过低、过干。舒适性空调夏季比较理想的室内温度比室外环境温度低5℃～8℃为好。
　　二是合理设计建筑结构有利于空调节能：
　　（1）改善建筑的保温隔热性能：房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。
　　
　　（2）使用环保、节能型建筑材料：使用环保、节能型建筑材料，可有效地减少通过围护结构传热这一主要的空调负荷，从而各主要设备的容量达到显著的节能效果。
　　（3）“冷屋顶”节能：“冷屋顶”(coolroofs)指具有高日反射率的屋顶，通过在普通屋顶表面涂上浅色的、高反射率的材料，通过在普通屋顶的日射反射率，减少太阳热量的吸收，从而达到减少空调冷负荷、节约空调能耗的目的。
　　三是科学合理地设计机房位置。在公共建筑中，空调的设备的机房最多，有制冷机房，热交换机房，空调机房，排风机房等。国外建筑物的机房位置，一般分布则是冷热源集中布置，即冷冻机房和热交换间大都设在地下室，而空调机房都分散专用，靠近被调的房间。空调机房适当分散之后，随之而来的是风道短，段面小，空间省，投资少。在风量相等的情况下，风道短，风机的压头就可以选得低，功率也相应地小，运行能耗就省。
　　四是空调设备的节能选型
　　（1）空调冷热源：空调系统制冷机组的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。因此冷热源选型要合理考虑设备型号和负荷匹配问题。
　　（2）合理选择水或空气输送系统：空调水系统中的水泵不仅起着非常重要的作用，而且耗电量也非常大。空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8%～16%，耗电量接近于全楼照明的用电量，所以水泵节能非常重要。可以考虑以下几种方案：a、冷却水开式系统改为闭式系统；b、减少阀门、过滤器阻力；c、提高水泵的效率；d、设定合适的空调系统水流量；e、变频水泵的使用。同时可考虑采用变风量系统，以减少空气输送系统的能耗。变风量空调(VAV)控制系统可以根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制，通过改变送风量的办法，来满足不同房间(或区域)对负荷变化的需要，风量的减少带来了风机能耗的降低。同时采用变风量系统可以使空调系统输送的风量在建筑物中各个朝向的房间之间进行转移，解决一天各朝向房间的负荷并不都处于最大值的问题，从而减少系统的总设计风量。这样，空调设备的容量也可以减小，既可节省设备费的投资，也进一步降低了系统的运行能耗。
　　（3）合理选择空调机组末端设备：在国产末端设备中，很多由于风轮和电机的匹配不当，电机选用的功率过大，转速偏高，造成机组输入功率过大，造成耗电量增大，也使机组的噪声增大；通过提高盘管的传热效率，降低盘管的用量，盘管与风机、电机必须匹配合适，才能收到好的效果。
　　2、从系统运行上的管理节能
　　一是加强中央空调的运行管理和控制设备的调节控制。在空调能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的，应加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质，实行空调操作人员操作证制度。另外，集中空调实行计量收费是建筑节能的一项基本措施。每一个有效节能的空调系统都应配置相应的调节控制设备，如自力式流量控制阀、压差控制阀、温度控制阀等。在控制模式上需根据建筑物的具体功能、气候条件、使用状况等灵活处理，无统一的模式可循。
　　二是加强设备及管道的保温及水质处理。做好设备及管道的保温，以减少能量的过多耗费，空调设备和管道的保温，对于节省能量消耗、降低运行费用也是相当重要的。同时，空调系统中水管的污垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大，也是空调能耗高的重要原因。
　　3、建筑空调节能的其它方法及对策
　　一是开发新型节能设备,提高设备本身的效率。近几年来，小型空调器发展很快，品种繁多，但在能耗问题上，还不是解决得很好。对于这一点，工业先进国家非常重视，尤其经过两次石油危机之后，都在潜心研究节能技术，注重提高设备本身的效率。
　　二是采用先进的施工工艺，减少能量的消耗。我国空调系统的风管安装与设备制造中，常常由于施工粗糙、接缝不严，漏风量占系统总风量的10%～15%，甚至高达20%，所漏掉的风，是经过冷热处理后的空气，造成了很大的能量损失。据测算，仅这部分的电耗，约占总用电量的5%左右。
　　同时，一般一幢钢筋混凝土的建筑至少使用五六十年，而一般空调设备和管路只能使用十五年至二十年，如果我们能够解决空调设备和管路的腐蚀问题，延长其使用年限，那也是一种有效的节能。
　　三是采用先进的控制技术对空调系统进行监控和管理。我国应发展适应于新建的大型空调系统和新建或改建的中等规模建筑的具有不同功能的以微型计算机为基础的集中监控和能量管理技术和设备，使节能技术早日应用在国内工程上。根据我国现阶段空调工程的具体情况，发展并采用一些专用设备，如时间启停控制器、最优启停控制器、焓值控制器及设定值控制器等，可以改善和提高空调系统能量的有效利用。
　　四、结语
　　能源问题是我国实现经济发展的重点问题之一，建筑空调节能可以做出应有的贡献，根据现状，提出几点看法与建议:
　　(1) 建筑空调系统的设计和运行管理是否采用节能技术措施，这是与技术、经济、政策多方面因素有关的问题。
　　(2)积极引进国外先进的节能技术和成果，开发适合我国使用的新型空调节能设备和材料，提高使用效率；加强对新能源的利用和开发，例如热泵技术、太阳能技术和风能的利用,使我国的空调节能工作进入一个新的台阶。
　　(3)制定适合于我国实际情况的有关节能标准与规范，包括通风、空调、制冷系统的建筑节能标准与规范，以改善目前建筑空调能量使用的落后的状况。
　　(4)加强建筑中央空调系统维护管理人员的专业技能培训,合格的管理人才可以大大改善运行不合理的地方，有利于节能。
　　【参考文献】
　　１］Ｅ．希尔德．建筑环境物理学－－在建筑设计中的应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社．１９８７
　　２］中国建筑业协会建筑节能专业委员会．建筑节能技术［Ｍ］．北京：中国计划出版社．１９９６