簡介： 分析了影響空調(diào)系統(tǒng)能源消耗的關(guān)鍵因素，并從系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選配及系統(tǒng)的 運(yùn)行管理等方面提出了切實(shí)可行的空調(diào)節(jié)能方案，對空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理中的節(jié)能具有一定參考價(jià)值。
關(guān)鍵字：節(jié)能方案 運(yùn)行管理 設(shè)備選配
1. 影啊空調(diào)系統(tǒng)能源消耗的關(guān)鍵因素
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，空調(diào)應(yīng)用日益廣泛、普及，空調(diào)用電占總用電總量的比例在不斷上升，空調(diào)能耗已占總能耗20％左右，因而空調(diào)節(jié)能意義巨大。同時(shí)，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)備選型中均以最大負(fù)荷作為設(shè)計(jì)工況，市實(shí)際運(yùn)行中空調(diào)負(fù)荷則隨多種因素而變化，最小時(shí)甚至還不到設(shè)計(jì)負(fù)荷的10％ ，存在很大的能源浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負(fù)荷下高效節(jié)能運(yùn)行及在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對設(shè)備進(jìn)行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵。
2. 系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行方案
空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要可從以下幾個(gè)方面考慮：系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選配及系統(tǒng)的運(yùn)行管理。
2.1 系統(tǒng)的選擇
首先，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初選定空調(diào)方案(系統(tǒng)方式)時(shí)，即應(yīng)將節(jié)能作為重要依據(jù)之一。中央空調(diào)能耗一般包括三部分：空調(diào)冷熱源；空調(diào)機(jī)組及末端設(shè)備；水或空氣輸送系統(tǒng)。這三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的一半左右，是空調(diào)節(jié)能的主要內(nèi)容。
2.1.1 采用冰蓄能系統(tǒng)
冰蓄冷技術(shù)是利用峰谷電價(jià)的差別將用電高峰時(shí)的空調(diào)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到電價(jià)較為便宜的夜間，從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。
對于傳統(tǒng)的冰蓄能系統(tǒng)，主機(jī)所耗的總能量變化不大，因而可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用但不節(jié)能；如采用再冷式冰蓄能系統(tǒng)則因采用了新型的冰剝離法，而減少了剝離能耗，即可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用又可節(jié)能。采用冰蓄能系統(tǒng)時(shí)，具體地有下面幾種方案可供選擇：
“全部蓄能系統(tǒng)”：當(dāng)電價(jià)在峰、谷時(shí)段里有差別時(shí)，可將全部負(fù)荷轉(zhuǎn)移到廉價(jià)電費(fèi)的時(shí)間里運(yùn)行。這種方式常用于改建工程，它可利用原有的冷水機(jī)組，只需加設(shè)蓄冷設(shè)備和有關(guān)的輔助裝置；這種方式也適用于需要瞬時(shí)大量釋冷的特殊建筑物，如體育館建筑物等。
“部分蓄能系統(tǒng)”：冷水機(jī)組連續(xù)運(yùn)行，它在夜間用來制冷蓄能，在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷。將運(yùn)行時(shí)數(shù)從14 h擴(kuò)展到24 h，可以得到最低的平均負(fù)荷。需電量費(fèi)用大大地減少，而冷水機(jī)組的制冷能力也可減少50％ ～60％或者更多一些。在新建的建筑中，這是最實(shí)用的、投資有效的負(fù)荷管理方案。通過杭州市幾個(gè)工程如：建行杭州分行辦公大樓、杭州市新景福百貨大樓的實(shí)踐表明該系統(tǒng)節(jié)能(經(jīng)濟(jì)指標(biāo))可在25％ ～35％ 之間。
2.1.2 采用變風(fēng)量系統(tǒng)，以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗
全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求，是要確定向被空調(diào)房間輸送的、經(jīng)過一定處理的空氣數(shù)量，用以吸收室內(nèi)的余熱和余濕，從而維持室內(nèi)所需要的溫、濕度。當(dāng)室內(nèi)余熱值發(fā)生變化而又需要使室內(nèi)溫度保持不變時(shí)，可采用兩種方法：
1.定風(fēng)量：將送風(fēng)量L固定，而改變送風(fēng)溫度；
2.變風(fēng)量：將送風(fēng)溫度值固定，而改變進(jìn)風(fēng)量。
考慮到現(xiàn)代化樓宇的空凋要求，正從集中式控制向各個(gè)房間進(jìn)行獨(dú)立、個(gè)別控制的方面發(fā)展。變風(fēng)量空調(diào)(VAV)控制系統(tǒng)可以克服定風(fēng)量系統(tǒng)的諸多缺點(diǎn)，它可以根據(jù)各個(gè)房間溫度要求的不同進(jìn)行獨(dú)立溫度控制，通過改變送風(fēng)量的辦法，來滿足不同房間(或區(qū)域)對負(fù)荷變化的需要。同時(shí)，采用變風(fēng)量系統(tǒng)可以使空調(diào)系統(tǒng)輸送的風(fēng)量在建筑物中各個(gè)朝向的房間之間進(jìn)行轉(zhuǎn)移，解決一天中同-u,-t間各朝向房間的負(fù)荷并不都處于最大值的問題，從而減少系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)風(fēng)量。這樣，空調(diào)設(shè)備的容量也可以減小，既可節(jié)省設(shè)備費(fèi)的投資，也進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。有資料顯示，采用變風(fēng)量系統(tǒng)可節(jié)省能源達(dá)到30％ ，并可同時(shí)提高環(huán)境的舒適性。該系統(tǒng)最適合應(yīng)用于樓層空間大而且房間多的建筑。尤其是辦公樓，更能發(fā)揮其操作簡單、舒適、節(jié)能的效果。因此。變風(fēng)量系統(tǒng)在運(yùn)行中是一種節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。
2.1.3 利用能量回收系統(tǒng)節(jié)能
在室內(nèi)外溫差較大的情況下，可在系統(tǒng)中增設(shè)熱回收系統(tǒng)，可得到較為明顯的節(jié)能效果。
2.1.4 根據(jù)國家能源政策、能耗指標(biāo)和當(dāng)?shù)啬茉礂l件合理選擇冷熱源
在制冷機(jī)組的選用中.根據(jù)“提高電力在終端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重，有效利用石油和天然氣資源”的國家能源政策，鼓勵(lì)采用電制冷機(jī)組，限制采用燃煤鍋爐的產(chǎn)品。同時(shí)，可積極發(fā)展太陽能空凋與燃?xì)饪照{(diào)(直燃機(jī))、合理利用其他熱源。
太陽能空調(diào)：建立在太陽能熱水器應(yīng)用的基礎(chǔ)上的太陽能空調(diào)，可充分利用夏天的太陽能，具有很好的經(jīng)濟(jì)性。利用太陽能供冷與供熱，不僅可以節(jié)省電力和常規(guī)能源，對環(huán)境保護(hù)尤其有重要意義。
燃?xì)饪照{(diào)：燃?xì)饪照{(diào)具有削減夏季電力高峰、填補(bǔ)夏季燃?xì)獾凸鹊囊嫣帲?996已成為我國中央空凋市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。
土壤熱源的有效利用： 目前我國南方地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)主要用空氣源熱泵作為冷熱源，由于其“室外機(jī)”受環(huán)境空氣季節(jié)性溫度變化規(guī)律的制約，夏季供冷負(fù)荷越大時(shí)對應(yīng)的冷凝溫度越高，從而主機(jī)能耗增大。與地面上環(huán)境空氣相比，地下5rn以下全年土壤溫度穩(wěn)定且約等于年平均溫度，可以分別在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。所以從原理上講，土壤是一種比環(huán)境空氣更好的熱泵系統(tǒng)的冷熱源。土壤熱源熱泵的主要優(yōu)點(diǎn)有：節(jié)能效果明顯(可比空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)能約20％)；埋地?fù)Q熱器不需要除霜，減少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有較好的蓄熱性能，可與太陽能聯(lián)用改善冬季運(yùn)行條件；埋地?fù)Q熱器在地下靜態(tài)的吸放熱，可減小空調(diào)系統(tǒng)對地面空氣的熱污染及噪音污染。水源熱泵系統(tǒng)：水源熱泵系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)是一種水冷的整體式供冷／供熱機(jī)組，可進(jìn)行制冷／制熱循環(huán)，因而是一種全年運(yùn)行的空調(diào)設(shè)備。其制冷(熱)性能受外界環(huán)境變化的影響較小，換熱效率也高于空氣熱泵。水源熱泵系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)是一種極具特色的新新產(chǎn)品，具有不同于傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的諸多技術(shù)特點(diǎn)，是一個(gè)熱回收和內(nèi)部能量平衡的系統(tǒng)，尤其在過渡季其節(jié)能的效果非常顯著。由于其設(shè)計(jì)安裝簡單、控制管理方便、總體造價(jià)較低，故目前常用于住宅小區(qū)。
2.1.5 熱電冷三聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng)
這是一項(xiàng)較適合我國國情的、利國利民的系統(tǒng)工程，但在我國尚處于研究和建設(shè)的初步階段，還有許多相關(guān)的政策的技術(shù)問題有待深入研究。
2.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的設(shè)備節(jié)能選配方案
2.2.1 離心式冷水機(jī)組的選擇
在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，主張選用高能效制冷機(jī)，但也反對盲目追求能效。實(shí)際采用方法應(yīng)結(jié)合中國當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、采用系統(tǒng)法選用高效離心式制冷機(jī)的方法。
工況差異對蒸氣壓縮式水冷冷水機(jī)組滿負(fù)荷效率存在很大的影響。故在選用冷水機(jī)組時(shí)，必須重視工況不同對冷水機(jī)組性能產(chǎn)生的影響，考慮并滿足中國氣候和水質(zhì)條件的要求，以保證機(jī)組長期高效可*運(yùn)行。
2.2.2 末端設(shè)備
國產(chǎn)風(fēng)機(jī)盤管從總體水平看與國外同類產(chǎn)品相比差不多，但與國外先進(jìn)水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此設(shè)計(jì)中一定注意選用重量輕、單位風(fēng)機(jī)功率供冷(熱)量大的機(jī)組�？照{(diào)機(jī)組應(yīng)該選用機(jī)組風(fēng)機(jī)風(fēng)量、風(fēng)壓匹配合理，漏風(fēng)量少，空氣輸送系數(shù)大的機(jī)組。
2.2.3 冷凍水泵
在一般公共和民用建筑中空調(diào)水系統(tǒng)的能耗約占空調(diào)總能耗的15％ ～20％ 。因此，空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能也具有十分重要的意義。水系統(tǒng)節(jié)能除了重視水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，認(rèn)真進(jìn)行水系統(tǒng)各環(huán)路的設(shè)計(jì)計(jì)算，并采取相應(yīng)措施保證各環(huán)路水力平衡外，采用變頻調(diào)速水泵進(jìn)行變流量運(yùn)行，或采用冬、夏兩用雙速水泵是兩種較為有效的節(jié)能措施。
有資料表明，空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量運(yùn)行具有很大的節(jié)能潛力，變頻器投資在1～2年內(nèi)即可收回。
冷卻水泵變速驅(qū)動(dòng)和風(fēng)機(jī)起�？刂剖莾煞N較為有效的節(jié)能運(yùn)行方式。
2.3 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的節(jié)能
2.3.1 加強(qiáng)中央空調(diào)的運(yùn)行管理，采用一定的計(jì)量方法
在空調(diào)能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的。各項(xiàng)調(diào)節(jié)和節(jié)能措施的實(shí)施，亦與操作人員的技術(shù)素質(zhì)直接相關(guān)。故應(yīng)加強(qiáng)對空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員素質(zhì)，實(shí)行空調(diào)操作人員操作證制度。另外，集中空調(diào)實(shí)行計(jì)量收費(fèi)，是建筑節(jié)能的一項(xiàng)基本措施。目前在歐美等國熱量計(jì)量已是成熟的技術(shù)，據(jù)國外調(diào)查資料表明：實(shí)行集中空調(diào)計(jì)量收費(fèi)后，其節(jié)能率在8％ ～l5％ 。
我國在計(jì)量方面也已取得了一定的成就。
2.3.2 通過控制設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)控制
隨著用能計(jì)量收費(fèi)體制的改革，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)裝配溫控閥后整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)如何正確配備控制設(shè)備是非常重要的。
每一個(gè)有效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)都應(yīng)配置相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制設(shè)備，如自力式流量控制閥、壓差控制閥、溫度控制閥等等。在控制模式上需根據(jù)建筑物的具體功能、氣候條件、使用狀況等靈活處理，無統(tǒng)一的模式可循。如：①年運(yùn)行管理問題，主要應(yīng)考慮過渡季節(jié)的運(yùn)行：室外新風(fēng)的利用、新風(fēng)量的確定等；② 日運(yùn)行管理問題，主要應(yīng)考慮隨室外溫度的變化采取不同的日節(jié)能運(yùn)行模式，這可采用合理的自控系統(tǒng)及一定的手動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)；③建筑預(yù)冷預(yù)熱時(shí)間的合理選擇。建筑預(yù)冷預(yù)熱時(shí)間的選擇將直接影響冷熱設(shè)備的大小，從而影響初期投資。特別是對于大空間的體育場館等蓄熱量較大的建筑，如何做到既不影響正常使用，又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能或節(jié)約投資，預(yù)冷預(yù)熱時(shí)間的合理選擇是關(guān)鍵。
2.4 利用建筑構(gòu)造實(shí)現(xiàn)節(jié)能
如有條件，可在制定建筑方案階段就有暖通專業(yè)人員參與，保證在不對建筑方案造成較大影響的前提下在建筑構(gòu)造方面充分體現(xiàn)節(jié)能的要求、滿足節(jié)能的需要。
2.4.1 合理控制窗墻比、對外墻及屋頂?shù)膶?dǎo)熱系數(shù)等提
出具體要求通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35％ 一45％ 。故在進(jìn)行前期建筑設(shè)計(jì)時(shí)，在保證室內(nèi)采光的前提下，合理確定窗墻比將十分重要。
2.4.2 提高門窗的氣密性
有資料表明，房間換氣次數(shù)由0.8 h-1降到0.5 h-1，建筑物的耗冷可降低8％左右，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)采用密閉性良好的門窗。加設(shè)密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。
2.4.3 使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料
使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料，可有效減少通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱這一主要的空調(diào)負(fù)荷，從而各主要設(shè)備的容量，達(dá)到顯著的節(jié)能效果。當(dāng)然，這可能會(huì)在一定程度上增大初期投資，這可通過合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。
2.4.4 “冷屋頂”節(jié)能
“冷屋頂”(cool roofs)指具有高El射反射率的屋頂，通過在普通屋頂表面涂上淺色的、高反射率的屋頂，通過在普通屋頂?shù)娜丈浞瓷渎�，減少太陽熱量的吸收，從而達(dá)到減少空調(diào)冷負(fù)荷、節(jié)約空調(diào)能耗的目的。
采用“冷屋頂”節(jié)能可使空調(diào)負(fù)荷減少約10％-50％ 。
3. 結(jié)束語
節(jié)能和環(huán)保是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵�？照{(diào)領(lǐng)域作為一用能大戶，其能耗已占總能耗的20％左右，故節(jié)能意義十分巨大。而從可持續(xù)發(fā)展理論出發(fā)，空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負(fù)荷下高效節(jié)能運(yùn)行及在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中對設(shè)備進(jìn)行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵，這對于節(jié)約能源、降低運(yùn)行費(fèi)用、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的意義。作為一個(gè)暖通專業(yè)的工作者，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、管理過程中，均應(yīng)將對節(jié)能降消問題引起足夠的重視，在各個(gè)環(huán)節(jié)中均應(yīng)積極地爭取挽回所有可能挽回的能量。并將能源消耗作為衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選配及系統(tǒng)的運(yùn)行管理。具體節(jié)能方案應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、使用要求、環(huán)境條件等因素，通過廣泛的調(diào)查研究后確定。只要各方共同努力，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗問題是不難解決的。
