有关空调节能的若干措施与策略探讨

浅谈空调节能的若干方式

前言

在世界范围内能源危机和国内大面积电力紧张的严峻形式下，空调节能已成为节约能源的核心话题。在工业发达的国家中,建筑能耗已高达总能耗的30%～50%,其中绝大部分能耗又消耗在建筑物中。我国建筑空调能耗较大,一般宾馆、写字楼空调能耗约占建筑总能耗的30%～40%,大中型商场空调能耗则高达50%,有的空调系统能耗占建筑总能耗的60%或更多。全球变暖和大气臭氧层破坏两个全球性问题对空调的广泛应用也提出了挑战。因此，改善和提高空调系统运行效率,减少能耗,已成我国空调业发展的一个亟待解决的问题。在设计和应用空调系统时提高节能意识,充分合理地运用各项节能方法与措施降低能耗,对缓解我国能源危机具有十分重要的战略意义。

一.空调节能的重要性

当前，随着经济的发展和人民生活水平的提高，空调的市场需求飞速增长，使得空调能耗激增。空调耗电是季节性的需求，导致夏季的电力高峰负荷。随着空调器的大量使用，空调耗电目前已在许多发达城市中占夏季电力高峰期负荷的40%左右，这也是2003年全国2/3的省份出现“拉闸限电”问题的主要原因之一。由于我国建筑物的保温节能性能差、空调运行效率低、大部分居民尚未形成良好的节能习惯等原因，我国的空调节能潜力非常大。据分析，到2020年全面实现小康社会时，我国空调高峰负荷节电空间约9000万千瓦，相当于5个三峡电站的满负荷容量，是规划中2020年的全国核电总装机容量的2～3倍，相应可减少电力建设投资4000亿元以上。

因此，采用合理的措施和策略来节约空调能耗，对我国来说可以节约资源、保护环境，而且可避免不必要的电力建设投资；对用户来说则可减少空调运行费用的开支，其经济性是显见的。在某种程度上，综合利用各种技术措施达到空调节能，有利于国民经济的可持续发展，是一件利国利民的好事。

二.影响空调能耗的因素

影响空调能耗的因素有很多，例如，室内温湿度设定值、室外空气量、空调方式、空调系统的控制运行和维护管理等。建筑物的朝向和平面布置、建筑维护结构的保温性能、窗户隔热和建筑遮阳等也对空调能耗产生很大影响，因此，在空调设计运行时应综合考虑各个因素的影响，力求在最大程度上降低空调能耗。

一般可将空调系统的能耗可分为两大部分:

（1）供给空气处理设备冷(热)量的冷热源耗能。

（2）动力耗能：克服空调系统工作介质循环阻力的耗能。

空调系统总能耗的计算一般有以下几种方法：度日法（degree days）、电子计算机模拟计算法、当量满负荷运行时间(τ

)法和负荷频率表法。

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三.空调节能的若干措施

空调系统通常由多个环节组成,其总能耗受诸多因素影响,因而节能是一个综合系

统工程。有效可行的节能措施和策略可有多种,设计和使用空调系统应对各节能方法综合利用以趋利避害。

1 .合理控制室内温度参数

目前，大部分空调建筑的设定温度为24～28℃，而一些公用建筑中空调温度控制得更低，甚至低于22℃，不但浪费能源，而且舒适性很差，这是导致“空调病”发生的主要原因。因此，合理提高空调房间的设定温度显得尤其重要。

合理提高空调房间设定温度有如下节能效果和优点：

（1）降低室内外传热温差，从而可降低因围护结构传热形成的空调负荷；还可降低新风要求（大部分公用建筑对新风的要求比较高，新风负荷在这些建筑中约占总空调负荷的30%～40%，但实际运行中大部分建筑存在新风量不足的问题）形成的空调负荷。

（2）与外温比较低时的合理通风措施相结合，可有效降低空调运行时间（小时数）。

（3）可提高空调系统的送风温差，从而降低输配系统的电耗。

（4）可降低对电力高峰负荷的需求，节约用电量需求。还可避免因空调温度过低带来的不舒适性及“空调病”等问题。

表1 室内设计参数变动时的节能效果

在满足人体舒适的范围内，夏季供冷时选取较高的室内干球温度，冬季供热时选取较低的室内干球温度，可减少围护结构的传热负荷和新风负荷，从而降低空调系统能耗。由表1可见，将夏季空调室温从24℃提高到28℃时节能36.6%，冬季空调室温从22℃降低到18℃时节能55.5%。因此，有必要摒弃过去传统设计中片面追求夏季“够冷”冬季“够暖”的温度设计误区，在满足生产和人体健康要求前提下,夏季尽量提高空调房间温度基数,冬季尽量降低空调房间温度基数,可得显著的节能效果。

2 .建筑物及其维护结构

建筑物及其围护结构对节能的影响主要有如下方面：

（1）建筑物的朝向

同样形状的建筑物，南北朝向比东西朝向冷负荷小。对一个长宽比为4∶1的建筑物，东西向比南北向冷负荷约增加70%。因此，选择合理的建筑物朝向是一项重要的节能措施.

（2）体形系数

建筑物体形系数S=F/V

其中，F—建筑物与室外大气接触的外表面积，外表面积不包括地面、未采暖的楼梯间隔墙和户门的面积；V—建筑物所包围的体积。

对于相同体积的建筑物，S越大，则其外表面积越大，通过围护结构的传热越多，空调冷负荷也越大。为节能起见，在建筑设计时应尽量控制S，如果出于造型和美观的

要求需要采用较大S时，应尽量增加围护结构的热阻。

（3）外窗面积

从建筑物的围护结构(窗、墙、楼板、屋盖、地板等)传入室内的热量中，外窗的传热量和太阳辐射占围护结构的总传热量比例很大。因而要尽量减少外窗面积，并采取有效的遮阳措施，如选用特种玻璃、双层玻璃和窗帘或遮阳板等。

（4）维护结构保温性能

建筑围护结构的保温性能直接影响空调房间的冷热负荷。有关文献指出，围护结构传热系数每增大1W/ｍ2·ｋ，在其他工况不变条件下空调系统设计计算负荷约增加30%。因此，提高建筑物保温性能是减少空调系统能耗的重要措施之一。以下措施可有效降低围护结构的传热系数，从而降低能耗。

（1）合理控制窗墙比。通过外窗户的负荷占建筑总负荷的近40%，在保证室内采光通风前提下合理控制窗墙比。一般的窗墙比如下规定：北向≤25%；南向≤35%；东西向≤30%。

（2）采用新型墙体材料与复合墙体围护结构。在进行经济性、可行性分析的前提下，在墙体内外侧敷设保温隔热新材料，屋顶可设通风屋面、遮阴棚和栽种花草树木以降低建筑物的得热量。

（3）采用气密性好的门窗以减少空调房间冷(热)量渗漏，建筑外表面尽可能处理成白色或浅色调以减少辐射得热。

（4）在工程允许的经济条件下，尽量采用具有隔热保温性能的吸热玻璃、反射玻璃、低辐射玻璃等，避免使用单层白玻璃。

3 .合理利用和控制室外新风量

的增加会逐渐破坏室内空气的正常成分，在人员长期停留的空调房间，人们呼出CO

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对人体健康产生不良影响。从满足室内人员卫生要求出发，必须保证每人有一定的室外新风量。在空调系统总冷(热)负荷中，新风冷(热)负荷占较大比例，例如，在我国主要空调地区的商场中，随客流密度的变化，新风冷负荷占总冷负荷的比例高达21%～42%。因此，在满足室内人员卫生要求的前提下，减少新风冷(热)负荷是空调系统的重要节能措施。