空調系統節能的論文
一、減少冷熱負荷
冷熱負荷是空調系統最基礎的數據，制冷機、供熱鍋爐、冷熱水循環泵以及給房間送冷、送熱的空調箱、風機盤管等規格型號的選擇都是以冷熱負荷為依據的。如果能減少建筑的冷熱負荷，不僅可以減小制冷機、供熱鍋爐、冷熱水循環泵、空調箱、風機盤管等的型號，降低空調系統的初投資，而且這些設備型號減小后，所需的配電功率也會減少，這會造成變配電設備初投資減少以及上述空調設備日常運行耗電量減少，運行費用降低。所以減少冷熱負荷是商業建筑節能最根本的措施。減少冷熱負荷有以下一些具體措施：
（一）改善建筑的保溫隔熱性能
房間內冷熱量的損失是通過房間的墻體、門窗等傳遞出去的。改善建筑的保溫隔熱性能可以直接有效地減少建筑物的冷熱負荷。改善建筑的保溫隔熱性能可以從以下幾個方面著手：1.確定合適的窗墻面積比例，不要盲目追求大窗戶、全玻璃幕墻。２.合理設計窗戶遮陽。3.充分利用保溫隔熱性能好的玻璃窗。
（二）選擇合理的室內設計參數
假設空調室外計算參數為定值時，夏季空調室內空氣計算溫度和濕度越低，房間的計算冷負荷就越大，系統耗能也越大。通過研究證明，在不降低室內舒適度標準的前提下，合理組合室內空氣設計參數可以收到明顯的節能效果。
1.溫濕度變化對熱舒適度的影響。假定人所從事的是極輕勞動（例如賓館、商場中），穿著一般的夏季服裝，空氣流動速度取0.25m/s，壁面溫度和空氣溫度相同。在相對濕度為50%的條件下，僅使室內空氣溫度變化時，統計不同室內溫度下的PPD值和不同相對濕度下的PPD值。經分析以上數據可以看出，室內空氣溫度改變對室內熱舒適度的影響非常大，而相對濕度的變化對人的熱舒適感幾乎沒有影響。
2.室內設計參數的優化組合。室內空氣溫度對人的熱舒適感影響很大，但對空調能耗的影響則比較小。而相對濕度對人的熱舒適感影響很小，但是對空調的能耗影響很大。
綜上所述，在確定室內設計參數時，為了保證較高的熱舒適度，室內設計溫度應取低一點，而在一定溫度范圍內，通過提高室內設計相對濕度的途徑減少空調能耗。
（三）控制和正確使用室外新風量
由于新風負荷占建筑物總負荷的20％～30％，控制和正確使用新風量是空調系統最有效的節能措施之一。由于新風負荷接近總負荷的1/3，所以要嚴格控制新風量的大小。除了嚴格控制新風量的大小之外，還要合理利用新風。春秋季或冬季，有些房間仍需供冷，此時當室外空氣焓值小于室內空氣設計狀態的焓值時，可采用室外新風為室內降溫，可減少冷機的開啟量，節省能耗。
減少新風負荷應從以下兩方面著手：1.不要隨意提高最小新風量標準；2.杜絕非正常渠道引入新風。
二、提高冷源效率
評價冷源制冷效率的性能指標是制冷系數，即單位功耗所能獲得的冷量。制冷系數與制冷劑的性質無關，僅取決于被冷卻物的溫度T0’和冷卻劑溫度Tk’，T0’越高，Tk’越低，制冷系數越高。所以空調系統冷機的實際運行過程中不要使冷凍水溫度太低、冷卻水溫度太高，否則制冷系數就會較低，產生單位冷量所需消耗的功量多，耗電量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：
（一）降低冷卻水溫度
由于冷卻水溫度越低，冷機的制冷系數越高。冷卻水的供水溫度每上升1℃，冷機的COP下降近4%。降低冷卻水溫度需要加強運行管理，停止的冷卻塔的進出水管的閥門應該關閉，否則，來自停開的冷卻塔的溫度較高的水使混合后的水溫提高，冷機的制冷系數就減低了。冷卻塔使用一段時間后，應及時檢修，否則冷卻塔的效率會下降，不能充分地為冷卻水降溫。
（二）提高冷凍水溫度
由于冷凍水溫度越高，冷機的制冷效率越高，冷凍水供水溫度提高1℃，冷機的制冷系數可提高3％，所以在日常運行中不要盲目降低冷凍水溫度。例如，不要設置過低的冷機冷凍水設定溫度；關閉停止運行的冷機的水閥，防止部分冷凍水走旁通管路，經過運行中的冷機的水量較少，冷凍水溫度被冷機降低到過低的水平。
三、利用自然冷源
由于建筑室內的人員、照明燈光、電腦的設備的散熱量的影響，在春秋季當室外空氣溫度較低時，室內空氣溫度仍然較高，仍需要供冷。尤其是沒有外墻、外窗的內區房間，即使在寒冷的冬季，由于室內的散熱量沒有途徑散發到室外，室內仍需供冷。此時如果開啟冷機供冷，不僅由于此時冷負荷較小，冷機制冷系數較低、能耗大，而且極端不合理。
比較常見而且容易利用的自然冷源主要有兩種：一種是地下水；另一種是春秋季和冬季的室外冷空氣。由于地下水常年保持在18℃左右的溫度，所以地下水不僅可以在夏季可作為冷卻水為空調系統提供冷量，而且冬季還可以利用水源熱泵機組為空調系統提供熱量。第二種較好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空氣，此時室外空氣較低，可用于空調系統供冷。例如，北京春秋季的室外空氣濕球溫度一般低于15℃，冬季室外空氣濕球溫度一般低于0℃，這種溫度下的空氣是較好的冷源，可用于空調系統供冷。
此外，冬夏季利用全熱交換器回收冷熱量，也可起到很大的節能作用。為了保證室內空氣足夠新鮮，滿足人們的舒適要求，空調系統需要從室外抽取一定量新鮮空氣送入室內，同時將室內污染物濃度較高的空氣排至室外。而這部分排風的溫度、濕度參數是室內的空調設計參數，冬季比室外空氣熱，夏季比室外空氣冷。通過全熱交換器，將排風的冷熱量傳遞給新風，可以回收排風冷熱量的70％～80％左右，有明顯的節能作用。
四、減少水泵電耗
空調系統中的水泵不僅起著非常重要的作用，而且耗電量也非常大。空調水泵的耗電量占建筑總耗電量的8％～16％，占空調系統耗電量的15％～30％，所以水泵節能非常重要，節能潛力也比較大。減少空調水泵電耗可從以下幾個方面著手：
（一）冷卻水開式系統改為閉式系統
開式冷卻水系統中冷卻水泵的揚程除了要克服冷卻水在管道中的流動阻力外，還要提供將冷卻水從冷卻水池送至高位冷卻塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷卻水池，將從冷卻塔回來的水管直接接至冷卻水泵的入口，這種冷卻水系統成為閉式冷卻水系統，冷卻水泵就不需提供將冷卻水從制冷機提升到冷卻塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷卻水在管道中流動的阻力，所以所需要的水泵揚程要比開式冷卻水系統小得多，因此水泵的能耗也就小很多。例如北京某飯店冷卻水系統為開式系統，制冷機房和冷卻水池設在一層，冷卻塔設在十層屋頂，距地面33米，冷卻水泵揚程為67米，配電功率為180kW，而改成閉式冷卻水系統后，冷卻水泵揚程只需25米，配電功率僅為75kW，每年可節電18萬度，折合人民幣10.8萬元。
（二）減小閥門、過濾器阻力
閥門和過濾器是空調水管路系統中主要的阻力部件。在空調系統的運行管理過程中，要定期清洗過濾器，如果過濾器被沉淀物堵塞，空調循環水流經過濾器的阻力會增加數倍。
閥門是調節管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡時主要靠調節閥門開度來使各支路阻力平衡，以保證各個支路的水流量滿足需要。由于閥門的阻力會增加水泵的揚程和電耗，所以應盡量避免使用閥門調節阻力的方法。（三）提高水泵效率
水泵功率是指由原動機傳到泵軸上的功率被流體利用的程度。水泵的效率隨水泵工作狀態點的不同從0～最大效率（一般80％左右）變化。在輸送流體的要求相同，即要求的輸出功率相同的條件下，如果水泵的效率較低，那么就需要較大的輸入功率，水泵的能耗就會較大。因此，空調系統設計時要選擇型號規格合適的水泵，使其工作在高效率狀態點。空調系統運行管理時，也要注意讓水泵工作在高效率狀態點。
（四）設定合適的空調系統水流量
空調系統的水流量是由空調冷熱負荷和空調水供回水溫差決定的，空調水供回水溫差越大，空調水流量越小，從而水泵的耗電量越小。但是空調水流量減少，流經制冷機的蒸發器時流速降低，引起換熱系數降低，需要的換熱面積增大，金屬耗量增大。所以經過技術經濟比較，空調冷凍水的供回水溫差4℃～6℃較經濟合理，空調熱水的供回水溫差10℃較經濟合理，大多數空調系統都按照5℃的冷凍水供回水溫差和10℃空調熱水供回水溫。
實際工程中有很多空調系統的供回水溫差只有2℃～3℃，如果將供回水溫差提高到5℃，水流量將減少到原來的50％左右，所以如果水流量減少50％，水泵耗電量將減少87.5％，節能效果非常明顯。但實際工程中常出現如果減少水流量，有些房間就會出現夏季室溫降不下來的情況，而不得不提高流量、降低溫差來運行。出現這種情況的.原因是水系統中各個支路阻力不平衡，夏季過熱的房間所屬的支路阻力大，當流量減少時，阻力大的支路水流量減小到不能滿足需要的程度，致使房間過熱。如果加大流量，阻力小的支路就會超過需要的水流量，那些阻力大的支路的水流量則剛好滿足要求，不會出現夏季室溫降不下來的情況。這種空調系統的運行是以增大流量和耗電量為代價的。
（五）變頻水泵的使用
通過改變水泵電機的轉速，就可以連續地改變水泵的流量。電機的轉速跟交流電的頻率成正比。通常市政電網的電流頻率是50hz，變頻調速水泵就是利用變頻器改變電流頻率來改變水泵轉速和流量。
由于建筑全年平均冷熱負荷只有最大冷熱負荷的50％左右，如果通過使用變頻調速水泵使水量隨冷熱負荷變化，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統水泵能耗的12.5％，節能效果是非常明顯的。
六、減少風機電耗
空調系統中風機包括空調風機以及其他送風機、排風機，這些設備的電耗占空調系統耗電量的比例是最大的。由于空調系統風機電耗所占比例最大，風機節能的潛力也就最大，風機的節能應引起最大的重視。減少風機能耗主要從以下幾個方面入手：定期清洗過濾、定期檢修、檢查皮帶是否太松、工作點是否偏移、送風狀態是否合適。
七、對系統加強管理，適當調節，提高節能效益
日常管理是空調系統節能是否實際有效的關鍵。一個設計再好的節能系統，如果管理不善，一樣達不到節能的目的。日常管理的節能措施有：
1.加強日常和定期的對設備和系統地維護。例如閥門、構件等的維護，防止冷、熱水和冷、熱風的跑、冒、滴、漏；冷凝器等換熱設備傳熱表面的定期除垢或除灰；過濾器、除污器等設備定期清洗；經常檢查自控設備和儀表，保證其正常工作等。
2.對系統的運行參數進行監測，從不正常的運行參數中發現系統的問題，進行合理的改造。經常出現的問題有設備選擇過大、運行能耗高等。
3.不連續工作的空調通風系統，盡可能縮短預冷的時間，并且在預冷時采用循環風，不引入新風。
4.人員數量變化比較大的系統，最熱月和最冷月的新風量應該根據室內的CO2濃度檢測器，自動控制新風入口閥門，調節新風量。例如商場，往往在剛開店或閉店前、或非節假日人數比較少，這時可減少新風量，從而節省冷量。
5.當過渡季節中室內有冷負荷時，應盡量采用室外新風的自然冷卻能力，節省人工冷源的冷量。
6.根據季節的變換，合理設置被控制房間的溫度，避免夏季室內過冷、冬季室內過熱的現象。過冷或過熱不僅使人感到不適，而且額外消耗能量。
八、總結
目前，我國的很多建筑中的空調系統都具有節能的潛力，而且節能也逐漸地引起了各個設計、施工和管理單位的注意；但是仍然存在著許多浪費能源的現象。要想做到空調系統的節能，只有從設計、施工到運行管理各個部門的通力合作，才能真正地實現。
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