浅淡空调系统节能的潜力

２００６年第ｌ２期　沿海企业与科技　（总第７９期）　ＮＯ．１２，２００６　ＣＯＡＳＴＡＬ　ＥＮＴＥＲＰＲＩＳＥＳ　ＡＮＤ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ　ＮＯ．７９　浅淡空调系统节能的潜力　房晓颖，董绍斌　［摘要］在我国，随着人们生活水平的逐步提高，空调技术已经广泛应用，ａ　ｔ－我国能源紧张的现状，空调系统的节　能问题备受关注。文章从几个方面系统介绍空调系统节能的潜力，并提醒人们注意：要想做到空调系统的节能，只有从设　计、施工到运行管理各个部门的通力合作，才能真正地实现。　［关键词］空调系统；节能；潜力　［作者简介］房晓颖，南宁市建筑安装工程有限责任公司工程师；董绍斌，南宁市相思湖新区投资建设发展有限责任　公司工程师，广西南宁，５３０ｏ０７　［中图分类号］ＴＵ８３１．７　［文献标识码］Ａ　［文章编号］１００７—７７２３（２００６）１２—００８３—０３　一、前　言　房间内冷热量的损失是通过房间的墙体、门窗　随着我国国民经济的发展、人民生活水平的　等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直　提高，空调技术已在国防、科研、工厂、医院、宾馆、　接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保　旅馆、商店、办公楼、影剧院、住宅等建筑中广泛应　温隔热性能可以从以下几个方面着手：１．确定合适　用，从而使建筑物的总能耗逐年增长。目前，全国　的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕　各地电力十分紧张，但所需能量却在迅速增长。随　墙。２．合理设计窗户遮阳。３．充分利用保温隔热性　着现代化建设的发展，能源供应会更加紧张，将会　能好的玻璃窗。　影响经济的持续发展。一般空调能耗约占整　（二）选择合理的室内设计参数　个建筑总能耗的５０％左右，对于商场和综合大楼　假设空调室外计算参数为定值时，夏季空调室　可能要高达６０％以上，因此节约空调系统能耗是　内空气计算温度和湿度越低，房间的计算冷负荷　刻不容缓的。　’　就越大，系统耗能也越大。通过研究证明，在不降　空调系统的节能是一个系统工程，要求在能　低室内舒适度标准的前提下，合理组合室内空气　源利用的各个环节和系统从规划到运转的全过程　设计参数可以收到明显的节能效果。　中贯彻节能的观点，才可能达到节能的效果，如果　１．温湿度变化对热舒适度的影响。假定人所从　在某个环节上造成了能源的浪费，整个系统也不　事的是极轻劳动（例如宾馆、商场中），穿着一般的　能说是节能的。　夏季服装，空气流动速度取０．２５ｍ／ｓ，壁面温度和空　下面从空调系统的设计、施工到运行管理等　气温度相同。在相对湿度为５０％的条件下，仅使室　方面谈谈空调系统节能的潜力。　内空气温度变化时，统计不同室内温度下的ＰＰＤ　二、减少冷热负荷　值和不同相对湿度下的ＰＰＤ值。经分析以上数据　冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、　可以看出，室内空气温度改变对室内热舒适度的　供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的　影响非常大，而相对湿度的变化对人的热舒适感　空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热　几乎没有影响。　负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅　２．室内设计参数的优化组合。室内空气温度对　可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调　人的热舒适感影响很大，但对空调能耗的影响则　箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，　比较小。而相对湿度对人的热舒适感影响很小，但　而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会　是对空调的能耗影响很大。　减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述　综上所述，在确定室内设计参数时，为了保证　空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低。所　较高的热舒适度，室内设计温度应取低一点，而在　以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。　一定温度范围内，通过提高室内设计相对湿度的　减少冷热负荷有以下一些具体措施：　途径减少空调能耗。　（一）改善建筑的保温隔热性能　（三）控制和正确使用室外新风量　８３　维普资讯 http://www.cqvip.com

比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两　制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措　种：一种是地下水；另一种是春秋季和冬季的室外　施之一。由于新风负荷接近总负荷的１／３，所以要　冷空气。由于地下水常年保持在１８￣Ｃ左右的温度，　严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的　所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调　大小之外，还要合理利用新风。春秋季或冬季，有　系统提供冷量，而且冬季还可以利用水源热泵机　由于新风负荷占建筑物总负荷的２０％　３０％，控　些房间仍需供冷，此时当室外空气焓值小于室内　空气设计状态的焓值时，可采用室外新风为室内　降温，可减少冷机的开启量，节省能耗。　减少新风负荷应从以下两方面着手：１．不要随　意提高最小新风量标准；２．杜绝非正常渠道引入新　组为空调系统提供热量。第二种较好的自然冷源　是春秋季和冬季的室外冷空气，此时室外空气较　低，可用于空调系统供冷。例如，北京春秋季的室　外空气湿球温度一般低于ｌ５℃，冬季室外空气湿　球温度一般低于Ｏ￣Ｃ，这种温度下的空气是较好的　风。　三、提高冷源效率　评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数，　即单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂　的性质无关，仅取决于被冷却物的温度Ｔ０’和冷却　剂温度Ｔｋ’，Ｔ０’越高，Ｔｋ’越低，制冷系数越高。所　以空调系统冷机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。提高冷源效率可采取以下一些　措施：　（一）降低冷却水温度　由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数越高。　冷却水的供水温度每上升１℃，冷机的ＣＯＰ下降　近４％。降低冷却水温度需要加强运行管理，停止　的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭，否则，来自　停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提　高，冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时　间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不　能充分地为冷却水降温。　（二）提高冷冻水温度　由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率越高，　冷冻水供水温度提高１℃，冷机的制冷系数可提高　３％，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温　度。例如，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度；　关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走　旁通管路，经过运行中的冷机的水量较少，冷冻水　温度被冷机降低到过低的水平。　四、利用自然冷源　由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备　的散热量的影响，在春秋季当室外空气温度较低　时，室内空气温度仍然较高，仍需要供冷。尤其是　没有外墙、外窗的内区房问，即使在寒冷的冬季，　由于室内的散热量没有途径散发到室外，室内仍　需供冷。此时如果开启冷机供冷，不仅由于此时冷　负荷较小，冷机制冷系数较低、能耗大，而且极端　不合理。　８４　冷源，可用于空调系统供冷。　此外，冬夏季利用全热交换器回收冷热量，也　可起到很大的节能作用。为了保证室内空气足够　新鲜，满足人们的舒适要求，空调系统需要从室外　抽取一定量新鲜空气送人室内，同时将室内污染　物浓度较高的空气排至室外。而这部分排风的温　度、湿度参数是室内的空调设计参数，冬季比室外　空气热，夏季比室外空气冷。通过全热交换器，将　排风的冷热量传递给新风，可以回收排风冷热量　的７０％　８０％左右，有明显的节能作用。　五、减少水泵电耗　空调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％一１６％，占空调系统耗电量的１５％　３０％，所以水泵节能非常重要，节能潜力也比较　大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：　（一）冷却水开式系统改为闭式系统　开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克　服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷　却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所　需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来　的水管直接接至冷却水泵的人口，这种冷却水系　统成为闭式冷却水系统，冷却水泵就不需提供将　冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需　要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流　动的阻力，所以所需要的水泵扬程要比开式冷却　水系统小得多，因此水泵的能耗也就小很多。例如　北京某饭店冷却水系统为开式系统，制冷机房和　冷却水池设在一层，冷却塔设在十层屋顶，距地面　３３米，冷却水泵扬程为６７米，配电功率为１８０ｋＷ，　而改成闭式冷却水系统后，冷却水泵扬程只需２５　米，配电功率仅为７５ｋＷ，每年可节电ｌ８万度，折　合人民币ｌＯ．８万元。　（二）减小阀门、过滤器阻力　阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻　力部件。在空调系统的运行管理过程中，要定期清　洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水　流经过滤器的阻力会增加数倍。　维普资讯 http://www.cqvip.com

阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同　支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支　路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。　由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以　应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。　（三）提高水泵效率　水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被　流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点　的不同从０～最大效率（一般８０％左右）变化。在　输送流体的要求相同，即要求的输出功率相同的　条件下，如果水泵的效率较低，那么就需要较大的　由于建筑全年平均冷热负荷只有最大冷热负　荷的５０％左右，如果通过使用变频调速水泵使水　量随冷热负荷变化，那么全年平均的水量只有最　大水流量的５０％左右，水泵能耗只有定水量系统　水泵能耗的１２．５％，节能效果是非常明显的。　六、减少风机电耗　空调系统中风机包括空调风机以及其他送风　机、排风机，这些设备的电耗占空调系统耗电量的　比例是最大的。由于空调系统风机电耗所占比例　最大，风机节能的潜力也就最大，风机的节能应引　起最大的重视。减少风机能耗主要从以下几个方　输入功率，水泵的能耗就会较大。因此，空调系统　设计时要选择型号规格合适的水泵，使其工作在　高效率状态点。空调系统运行管理时，也要注意让　水泵工作在高效率状态点。　（四）设定合适的空调系统水流量　空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调　水供回水温差决定的，空调水供回水温差越大，空　调水流量越小，从而水泵的耗电量越小。但是空调　水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速降低，引　起换热系数降低，需要的换热面积增大，金属耗量　增大。所以经过技术经济比较，空调冷冻水的供回　水温差４￣Ｃ～６℃较经济合理，空调热水的供回水　温差１０＂１２较经济合理，大多数空调系统都按照　５ｃＩ二的冷冻水供回水温差和ｌ０ｃＩ二空调热水供回水　温。　实际工程中有很多空调系统的供回水温差只　有２＂Ｃ一３＂Ｃ，如果将供回水温差提高到５ｃＣ，水流　量将减少到原来的５０％左右，所以如果水流量减　少５０％，水泵耗电量将减少８７．５％，节能效果非常　明显。但实际工程中常出现如果减少水流量，有些　房间就会出现夏季室温降不下来的情况，而不得　不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原　因是水系统中各个支路阻力不平衡，夏季过热的　房间所属的支路阻力大，当流量减少时，阻力大的　支路水流量减小到不能满足需要的程度，致使房　间过热。如果加大流量，阻力小的支路就会超过需　要的水流量，那些阻力大的支路的水流量则刚好　满足要求，不会出现夏季室温降不下来的情况。这　种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价　的。　（五）变频水泵的使用　通过改变水泵电机的转速，就可以连续地改　变水泵的流量。电机的转速跟交流电的频率成正　比。通常市政电网的电流频率是５０ｈｚ，变频调速水　泵就是利用变频器改变电流频率来改变水泵转速　和流量。　面人手：定期清洗过滤、定期检修、检查皮带是否　太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适。　七、对系统加强管理．适当调节，提高节　能效益　日常管理是空调系统节能是否实际有效的关　键。一个设计再好的节能系统，如果管理不善，一　样达不到节能的目的。日常管理的节能措施有：　１．加强日常和定期的对设备和系统地维护。例　如阀门、构件等的维护，防止冷、热水和冷、热风的　跑、冒、滴、漏；冷凝器等换热设备传热表面的定期　除垢或除灰；过滤器、除污器等设备定期清洗；经　常检查自控设备和仪表，保证其正常工作等。　２．对系统的运行参数进行监测，从不正常的运　行参数中发现系统的问题，进行合理的改造。经常　出现的问题有设备选择过大、运行能耗高等。　３．不连续工作的空调通风系统，尽可能缩短预　冷的时间，并且在预冷时采用循环风，不引入新　风。　４．人员数量变化比较大的系统，最热月和最冷　月的新风量应该根据室内的ＣＯ：浓度检测器，自　动控制新风人口阀门，调节新风量。例如商场，往　往在刚开店或闭店前、或非节假日人数比较少，这　时可减少新风量，从而节省冷量。　５．当过渡季节中室内有冷负荷时，应尽量采用　室外新风的自然冷却能力，节省人工冷源的冷　量。　６．根据季节的变换，合理设置被控制房间的温　度，避免夏季室内过冷、冬季室内过热的现象。过　冷或过热不仅使人感到不适，而且额外消耗能量。　八、总　结　目前，我国的很多建筑中的空调系统都具有节　能的潜力，而且节能也逐渐地引起了各个设计、施　工和管理单位的注意；但是仍然存在着许多浪费　能源的现象。要想做到空调系统的节能，只有从设　计、施工到运行管理各个部门的通力合作，才能真　正地实现。　８５