中央空调节能技术

中央空调节能技术研究

摘要：随着我国居民生活水平的提高和住房条件的改善，中央空调越来越普及，随之产生的能耗问题也引起人们关注。因此，如何高效利用中央空调系统的能源和节能就成为迫切需要解决的问题，本文通过分析中央空调的耗能现状和工作原理，重点研究了中央空调的节能技术，希望可以为缓解我国的能源压力做出一定贡献。

关键词：中央空调；节能技术

1. 中央空调的耗能现状

1.1 轻视能耗指标计算，重视投资成本核算

中央空调的投资主要包括初期投资、年运行费用和维护保养费用等方面。通常情况下，运行费用低、节能环保的中央空调设计方案需要较大的初期投资。投资者或用户重视投资成本核算，对中央空调的性能指标，特别是对运行费用和初期投资的综合经济性指标缺乏专业认识，难以从长远角度计算综合投资收益。所以在选择设计方案时，不重视中央空调运行过程中的耗能多少，侧重于初期投资成本和产品价格的高低，严重影响工程建设方设计高效率节能方案的积极性。工程建设方为了赢得工程项目，只能采用低投资、低成本的设计方案吸引投资方。。

1.2 缺乏全局性和系统性能效指标

我国已经发布了三项能效国家标准，规定了冷水机组、单元式空气调节机和房间空气调节器的能效等级和能源效率限定值，以此

来缓解使用空调造成的环境问题和能源问题。但是，中央空调比较复杂，不能通过单纯的评价机器设备来评价中央空调的能源利用率，应该侧重于评价整个中央空调系统的节能状况，中央空调的节能不仅与空调设备有关，还与运行管理水平、建筑物热特性、设计思想、各部分的匹配状况、管网设计和施工优劣等因素有关，所以要制定全局性和系统性能效指标，并在发展过程中不断的改进和完善。

1.3 缺乏有效的节能监控

由于建设中央空调系统需要大量的投资，重复性造作不现实，实际操作中，只能从理论角度比较不同方案之间的经济性，不可能进行实物对比。中央空调系统的专业性和复杂程度较高，绝大多数投资方难以通过自身生活经验辨别评价水平，即便是建设方给出运行方案和投资的综合经济分析，投资者也很难判断经济分析报告的准确性和正确性。现在，我国对于中央空调工程市场缺乏有效的节能监控，各种含有虚假成分的经济性分析报告很多。由于建设方是从自身利益出发做出经济分析报告的，所以这些报告对于投资者做出正确的节能选择的帮助不大，因此，有必要建立有效的节能监控体系，帮助投资方选择科学合理的节能方案。

2. 中央空调的工作原理

中央空调包括热水系统、冷却系统和制冷系统等几部分。中央空调的作用是先对室外新鲜空气进行处理，经由送风管道把这些气体送进室内，使室内的湿度和温度控制在适宜的状态。绝大多数中

央空调采用全空气式系统，根据处理空气的来源，将中央空调分为三类：回风式系统、封闭式系统和直流式系统。回风系统根据混合次数的不同又可分为一次回风系统和二次回风系统，中央空调大多数都是采用全空气式一次回风系统，因为二次回风系统不仅结构很复杂，而且机器露点偏低。

3. 中央空调系统节能评价

通常热源和冷源是供给中央空调系统的两种能量源，它们经由水系统传递给风系统，再由风系统将能量传输给需要调节温度的房间，使其湿度和内温参数达到要求的数值。可以通过空调耗能系数（cec）、单位能耗指数来评价对能量的有效利用程度。

3.1 空调耗能系数

由公式（1）可知，通过科学合理的节能措施降低提供能耗，通过空调耗能系数可以判断中央空调系统的节能性。对于不同地区、不同规模的标准办公楼所做的设计，以计算机为工具模拟求出空调耗能系数的结果表明：节能型中央空调系统的空调耗能系数在1.1左右；基准型中央空调系统的空调耗能系数在1.6左右。

3.2 建筑物热特性评价指数

空调房间的冷（热）负荷可由建筑物围护结构的保温性能直接决定，所以改善围护结构的保温性能，可以节约中央空调系统的能耗。现在一些国家已经提出了很多改善建筑保温性能的方法，并制定出围护结构最大传热系数。还有很多国家采用限制年负荷系数作

为评价指标：

4. 中央空调的节能技术

中央空调的节能要从整个系统考虑，中央空调只有在规划到运转的所有过程中和能源利用的各个环节中实施节能的观点，才可能使整个系统达到节能环保的效果，任何一个环节出现能源浪费，都会影响到整个系统的节能效果。

4.1 选用合理的中央空调系统

水系统的能耗和风系统的能耗组成了中央空调系统的能耗。在水系统中，节能中最关键的部分是冷水机组的能耗和节约水泵的能耗；风系统中，风机的能耗占有的比重比较大。所以，在选择中央空调设备的过程中要认真考虑其主要能耗机构是否满足设计要求。

4.2 改善围护的保温性能

建筑物夏季的冷负荷和冬季的热负荷有些来自建筑物的外围结构。考虑建筑物的外形设计，如果建筑物的外表面积最小，节能效果比较好。改善建筑物围护的保温性能对建筑物节能影响很大。一些专家通过研究得出结论，强化围护结构的保温性能，会相应增加年空调冷负荷，这是因为在室外气温高的时候，由于围护的保温性能好，可以节省空调冷量；在室外气温降低时，反而增加了冷负荷。如果围护的保温性能好，可以降低中央空调的设计冷负荷。

4.3 确定合理的室内空气设计参数

假设空调室外计算参数是定值，空调所在房间的空气计算湿度和温度越低，房间计算冷负荷就越大，中央空调系统的能耗也越大。

大量研究证明,在满足房间舒适度的前提下，如果能确定合理的室内空气设计参数，会大大提高中央空调的节能效果。

4.3.1 室内温度和湿度变化对房间舒适度的影响

实验表明，室内相对湿度的变化对人的热舒适度影响很小；室内温度变化对室内热舒适度的影响很大。

4.3.2 室内设计温度变化对中央空调能耗的影响

利用冷负荷系数法，以室内设计温度为25℃为基准，设计出在不同室内设计温度下空调的制冷量、湿负荷和冷负荷，计算节能率。分析计算结果，可以看出随室内温度变化，节能率以线性规律变化，室内设计温度每提高1℃，中央空调节约6%的能耗。

4.3.3 室内相对湿度的变化对中央空调能耗的影响

如果相对湿度在50%以上，湿度和空调节能率以线性规律变化。以相对湿度50%为基准，当相对湿度每增加5%，中央空调节约10%的能耗。

4.4 减少输送系统的能耗

水和空气在中央空调系统中通常是冷量载体。输送过程中的能耗包括：输送过程的流动阻力损失和通过传热的冷量损失。对于输送空气的管路系统和输送冷量的水系统，克服流动阻力的能量转变为热量，这种热量又会导致冷量损失。所以，减少输送系统的能耗可以有效降低中央空调的能耗。

5. 总结

随着全球资源日益紧缺，节约能源越来越受到人们的关注。本