尹慧杰

摘要：随着中央空调系统应用要求的不断提高，研究其节能设计问题凸显出重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了中央空调运行过程中的不当措施，并结合相关实践经验，从多方面深入研究了中央空调系统的节能设计，阐述了个人对此的几点看法与观点。

关键词：中央空调系统；节能；设计；问题

前 言

作为中央空调系统设计中的重要方面，其节能问题的重要性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升中央空调系统节能设计的实践水平，从而有效优化其在实际应用中的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

一、概述

中央空调系统的能耗受季节、使用时间、环境条件、人流量以及设定的控制工况和控制精度等多种因素的影响，过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强藕合关系。整个中央空调系统是一个随机的时变性的、非线性、多变量的复杂系统，难以用精确的数学模型或控制方法进行描述。因此本文拟从中央空调系统节能设计的角度，谈谈中央空调系统的节能设计技术及其应用。

由于传统的、单一的节能控制技术在解决多变量、非线性、时变的中央空调系统这种复杂的系统面前总是出现顾此失彼的情况，无法系统、全面地实现中央空调系统的全面优化控制与综合节能，而基于模糊控制技术的智能控制，通过负荷预测的办法去消除大惯性、大时延的影响具有自学习、自寻优和自适应的优化控制功能，使冷冻水系统能对输出能量进行动态控制并实现冷负荷的动态跟随调节，实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应使空调系统在各种负荷情况下，既能保证末端用户的舒适性，又能最大限度地节省系统的能量消耗。

二、中央空调运行过程中的不当措施分析

1.制冷机组启停控制

对于制冷机组的启停控制策略过于简单：一般管理人员总是想当然地认为尽可能地减少主机的开启台数是节能的。所以，往往等出水温度很高或者用户侧发生抱怨、投诉，才会增加机组开启台数。这种控制手段最直接的影响就是舒适性受到很大的破坏，违背了设置空调系统的初衷；另外，实际也并不节能，一般制冷机组的最高效率点往往并不是100%负荷，而是70～80%负荷工况下，出水温度太高，机器肯定是满负荷或者超负荷了，而且，实际水温的居高不下，往往会导致循环水泵和末端风机的能耗增加，系统总能耗肯定会增加。

2.定冷冻水、冷却水设定温度

冷却水或冷冻水供回水温度一经设定，就基本不会改变。我们都知道，较低的冷却水回水温度和较高的冷冻水出水温度对于提高机组的能效比是比较有效的，研究表明，空调冷冻水每提高一度，机组运行效率提高4.3%，当然，降低冷却水回水温度基本也能起到同样的效果。实际上，无论是在整个漫长的空调季节还是在每一天当中，随着室外的环境温度变化，都是可以通过改变冷冻水、冷却水的设定温度达到提高机组效率的目的。

3.定流量运行

绝大部分空调水系统都是定流量运行，也有很多系统虽然配置了变频器，但往往也就是简单地设定一个较低的频率，并不作动态调节。还有一些系统配置了变频器，因为技术手段粗糙，引发了水力失调等其他问题，最终导致失败。水泵变频固然简单，但终究是个系统问题，所以，还是要全面地考虑问题，把系统作为一个整体来考虑。

4.冷却塔逐台开启

一般冷却塔的配置都按照“一对一”原则，即一台冷机对应一台冷却塔，开启一台制冷机组的同时也对应开启一台冷却塔，只要冷却水回水温度达到设定值，其他冷却塔都不会启用。这种方法当然不是什么错误，但是从节能的观点看，不是一个好的控制策略。而且，因为冷却塔风机的装机功率远小于制冷主机和循环水泵的装机功率，所以，在节能上也没有引起太多重视。但是，控制好冷却水回水温度，充分挖掘冷却塔的自然冷却能力，不但能降低风扇的能耗，更能提高制冷主机的效率，所以这方面的节能潜力是不容忽视的。

三、中央空调系统的节能设计分析

1.冷水机组的节能

空调实际制冷效果取决于主机制冷系数，而制冷系数的大小直接取决于被冷却物和冷却物的温度。冷水机实际运行过程中，冷冻水温度越低，冷却水温度越高就会使得制冷系数升高。制冷系数越低导致消耗的能量也就越多，耗电量也随之大大增加。冷冻水供水温度每提高1摄氏度，就会导致冷水机组制冷效率提高3%左右。冷却水的温度越高，同等效率下冷机的耗能量就越低。在不同的冷凝温度和蒸发温度下运行空调系统，实验可确知回转式压缩机的性能。依据实验结果设定冷冻水和冷却水的适宜温度。在不同的空调容量下，确保每台空调的主机能够在最大效率下运行，得出每台空调的耗能量。

2.送风系统的节能

送风系统是整个空调系统的重要组成部分，其耗电量占空调总耗电量的百分比远远超过40%，是中央空调节能设计研究中必须高度重视的问题。风机包括空调风机和其他送风、排风机。风机体积是压差与体积流量的乘积，风机功率与风量体积成正比，而送风体积流量远大于送水体积流量，因此，送风系统的损耗量要小于送水系统，在节能上更具优势。在设计时要选择正确的风压与风量。同一风管中，风机所需的功率与送风量的三次方成正比，因此送风量的降低可大大减少风机的耗能量。适当减小风管的尺寸，降低管路长度都是减少送风量的措施，可以达到节能的目的。

3.换气节能

在过渡季节中，有些房间仍需要供冷，此时室外温度较低，可以采用室内新风降低室内温度，同时也能改善空气质量。在室外温度三十二摄氏度、湿度百分之七十的条件下，热焓值为20.6kcal/kg，室内外空气的焓差较大。将该焓值充分利用起来可以节约新风负荷，可在很大程度上的降低能耗。因此，在引入新鲜空气与排气时，可以引入全热交换器，使两股气流形成热（或焓）交换。焓值20.6kcal/kg的新风在百分之七十的交换效率下，进入室内焓值可降为15.3kcal/kg，大约可以节约百分之七十的能量消耗。

4.冷冻水侧的节能

变流量系统（VWV）利用一个共同管接口，将热源与负载侧的送水系统分开控制，空调主机房内的水循环系统为主回路，二次回路是负载侧方面。水循环系统的主机数量取决于负载，负载较大时可适当增加主机的运转数量。每个主机都有一个对应的泵负责定量送水工作，循环水的总量为开启主机水量的总和。运转主机的数量决定了送水量的大小，主机侧的送水距離又短，因而主回路耗能较小。而二次回路的送水距离较长，耗能较大。变流量系统根据空调需求负载来改变送水量，达到节能的目的。采用变频技术调节送水量也可以节约流体。

5.提升冷却水塔的运转效率

保证冷却水塔高效率运转可从以下几方面着手：冷却水塔周围要保证空气畅通，使空气能够自由进入冷却水塔，而塔内的湿热空气也能够快速排出。在设计冷却水塔时要保证周围留有一定的空间，这样就避免了湿热空气形成回流被抽回进风口而使塔内空气短路。多组冷却水塔一起运转，备用冷却水塔也一起运行可以大大提高塔的运转效率，采用变频器来控制冷却水塔运行风扇的转速。冷却水温度越低，冷冻水主机的耗能量也就越小，每降低1℃可减小耗电量1.5%～2.0%。因此，尽可能降低冷却水的入口温度可以降低冷冻水主机的耗电量。不均匀的水流或气流会降低冷却水塔的效率，会导致耗能增大。因此要经常检查洒水管的洒水是否均匀。

四、结束语

通过对对中央空调系统节能设计问题的研究分析，我们可以发现，在当前各种条件下，该项工作的顺利进行，有赖于对其多项关键环节与要素的充分掌控，有关人员应该从中央空调系统应用的客观实际需求出发，研究制定最为符合实际的节能设计实施策略。

参考文献：

[1]俞文胜，李波，陈武.中央空调系统水系统的节能运行[J].集美大学学报（自然科学版）.2011（01）：88-89.

[2]沈彦辉，王磊，陈谦.公共建筑暖通空调系统节能设计措施浅谈[J].科技资讯.2010（19）：115-116.

[3]周洪煜，陈孜虎，高鹏飞.中央空调系统节能运行改造的控制策略与方案[J].计算机测量与控制.2013（10）：60-62.