中央空调系统节能设计及维保

　　一、中央空调系统的组成

　　中央空调系统是由一系列驱动流体流动的运动设备如水泵、风机及压缩机、、各种型式的热交换器如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等、及连接各种装置的管道如风管、水管及冷媒管、和阀件所组成。系统一般可分下列五个循环 ：

　　1、室内空气循环;2、冷水循环;3、冷媒循环;4、冷却水循环;5、室外空气循环。

　　总体说来，构成中央空调系统的设备和机械主要是热交换器和流体机械两种。

　　热交换器是作为高、低温两种工作流体能量交换的设备。当任何一组热交换器效果不好时，会增加系统耗电率kW/RT、，不是系统耗电量增加，就是冷冻能力下降。

　　流体机械则是推动工作流体循环的动力装置，其耗电量W=QHh/η。耗电量的多少决定于运转时数h，输送的工作流体流量Q，工作流体循环所需要的扬程H以及效率η，减少其中任何一项，都可达到节能的目的。

　　二、中央空调系统设计中的节能

　　要实现中央空调系统的节能，首先应设计合理。中央空调系统是为空调建筑服务的，因此，节能设计可以分为两方面，一方面是减少空调建筑的热负荷，另一方面是提高中央空调系统的效率。

　　空调建筑在夏季依靠制冷机将室内的热负荷移到室外。显然，减少了室内的热负荷，制冷机的运行时间就减少，中央空调系统的能耗就减少。

　　室内的热负荷来自两方面，一是由室内外温差而引起的热量交换，另一方面是室内照明和设备产生的热负荷。因此，可以采取遮阳、气密、绝热等措施，以减少室内的热负荷达到节能。

　　1、减少室内的热负荷

　　1、遮阳

　　减少阳光直接辐射屋顶、墙、窗及透过窗户进入室内，可采用挑檐、遮阳板篷、、镀膜玻璃等;减轻外墙、屋面吸收阳光幅射热，可采用浅色外墙饰面，将绝热层设在外墙外侧和屋顶屋面，或架空屋面。

　　增加外遮阳对夏季冷负荷或供冷量、减少十分明显。据中国建筑科学研究院测定，在水泥屋面刷上石灰水，夏季屋面的表面温度可降低16-19℃。

　　2、气密

　　提高门窗气密性，防止缝隙进风。采用塑钢门窗不仅气密性好，而且热阻大，并可降低噪音，减少灰尘。或采用门窗密封条，提高门窗气密性。房间换气次数由 8 降到5次，建筑物的耗冷可降低8%左右。

　　因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。根据门窗的具体情况，分别采用不同的密封条.如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条。

　　3、绝热

　　采用绝热材料对墙、屋顶、门窗等进行绝热，如岩棉、矿渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨胀珍珠岩、加气混凝土、聚氨酯硬质泡沫塑料、PVC塑料门窗、中 空玻璃等，以减少围护结构的传热系数。采用空心砌块、二层窗等，利用空气隔热，也可起到绝热作用。增设外墙及屋顶的保温层对冬、夏两季节能有利.

　　4、控制窗墙比

　　窗墙比是窗洞口与墙的面积比值，增大这个比值不利于空调建筑节能。通过外窗的耗热量占建筑物总耗热量的35%～45%。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数字：北向25%;东、 西面向30%;南向35%。

　　减少窗、墙面积比，对减少夏季冷负荷有较好的效果。窗的设计和发展经历了单层窗时期、双层玻璃阶段和镀膜玻璃阶段。目前最先进的节能窗是超级节能窗，虽然超级节能窗比普通窗的价格高20～50、%，但以节能计算，它的回收期只有2～4年。

　　5、照明

　　在我国，照明用电量已占总用量的10%以上，照明用电往往直接转化为空调冷负荷。

　　对于空调面积大、照明容量大的地方，应采用照明与空调的组合系统。注意采用节能灯，节能灯发光效率高，是白炽灯的5倍左右。即同样亮度时，节能灯耗电只有白炽灯的1/5。 采用节能灯不仅减少照明电耗 ，而且可以减少空调负荷。

　　2、提高中央空调系统的效率

　　1、合理选择制冷装置冷源、

　　配置多台压缩机的冷水机组具有明显节能效果。因为这样的机组在部分负荷时仍有较高的效率，而且，机组起动时可以实现顺序起动各台压缩机，对电网的冲击小，能量损失小。

　　此外，可以任意改变各台压缩机的起动顺序， 使各台压缩机的磨损均衡，延长使用寿命。但台数不宜过多，冷水机组台数宜选用2～3台，制冷量较大时亦不应超过4台，单机制冷量的大小应合理搭配。

　　2、合理选择主机容量

　　为了安全起见，绝大部分的冷水主机容量要比实际尖峰热负载大20%以上。但是，实际尖峰热负载在全年出现的频率相当低，全年平均的热负载大约是尖峰热负载的60～70、%，使得全年平均的热负载只有冷水主机容量的50～60、%。

　　由此，造成冷水主机大部分时间都在低负载下运转。冷水主机负载率在60%以下运转效率不佳。因此，主机容量不应选择过大。

　　3、合理选择制冷方式

　　有余热如蒸汽、热水和窑炉排放热等、可供利用的地方，应优先选用溴化锂吸收式冷水机组作为空调系统的冷源。

　　4、 配置优质的节能设备

　　由于设计制造技术的提高，近年来新上市的冷水主机的耗电率比20年前所生产的冷水主机降低约35%左右。因此在适当时候将旧主机换成高效率的冷水主机是非常可行的。

　　根据实例，某用户为了解决CFC冷媒的问题，将一台已经运转约15年的350RT的冷水主机，换成可满足尖峰需求的300RT的冷水主机，设备投资约可在4年左右回收。

　　三、中央空调运行和维护节能

　　1、空调系统经济运行和技术管理

　　1、定期检查和改善围护结构、设备、水和空气输送系统的保温性能，参照GB4272执行。

　　2、在满足生产工艺和舒适性的条件下，合理降低建筑物空调的温、湿度标准，适当增大送回风温差和供回水温差。

　　3、在保证最小新风量的前提下，合理控制和正确利用室外新风量。

　　4、定期检查和维修水、空气输送系统，减少系统的泄漏。

　　5、定期维修、校核自动控制装置及监测计旱仪表。

　　6、加强对空调水系统的水质管理。

　　7、建立运行管理、维护、检修等规章制度。

　　8、建立运行日志和设备的技术档案。

　　9、管理和操作人员要经过培训，考核合格后才能上岗。

　　10、主管部门定期派专人检查有关规章制度的执行情况。

　　2、控制合理的运行参数

　　1、室内温、湿度

　　从节能角度出发来确定室内温、湿度标准是节能的重要因素。在保证生产工艺与人体健康的条件下，夏季室温每提高1℃，约可减少热负荷11.2%。在夏季如将室内空气湿度由60%提高到70%，则可节约能量17%左右。

　　据资料测算，仅仅将夏季室温提高1℃，就可使空调工程投资总额降低约6%，运行费用减小8%左右。美国国家标准局认为将夏季室温从24℃提高26.7℃，可节能15%。

　　2、新风量

　　新风负荷占空调总负荷的20%～40%，对其标准值高低的取舍，与节能关系重大，不可忽视。引进新风主要是为了满足人员的卫生需求及部分工艺空调所需维持 的室内外压差。而新风量的多少直接影响空调的负载，从而影响空调系统的风机、冷水泵、压缩机、冷却水泵、冷却塔风扇的耗电。

　　一般设计是以人员最多及活动最激烈的情况来决定新风量。但实际使用时却几乎不需要使用这么大的新风量，从而造成在绝大部分的空调时段都在耗能的状况下运转。

　　较有效的方法是以室内空气中二氧化碳含量来控制新风量。

　　大型酒店、宾馆的公共场所，商场、餐厅、多功能厅及大型会议厅等，需要送入的新风量较大。在整个系统的实际运行中室外空气温、湿度随季节而变化。因此，及时调节好新风与回风的比例就可以节能。例如，日本某商场在周一到周五将新风减少50%，总冷负荷减少了30%。

　　3、冷冻水的供、回水温差

　　一般空调水系统的输配用电，在夏季供冷期间约占整个建筑动力用电的12%-24%，因此水系统节能具有重要意义。目前，大流量、小温差现象普遍存在，设计中供、回水温差一般均取5℃。

　　调查测试一些高层宾馆、饭店空调水系统的资料数据表明，夏季冷冻水系统供回水温差较好的为3-4℃，较差的只有 1-1.5℃，造成实际水流量比需要的水量大，使水系统电耗大大增加。

　　4、冷却水入口温度

　　根据经验，冷却水入口温度每降低1℃可节电1.5～2.0%。冷却水入口温度应在符合冷水主机特性及室外气温、湿球温度的限制下尽可能地降低，以节约冷水主机的耗电。

　　在较低的冷却水温时冷水主机耗电降低，但冷却水塔耗电升高，两者耗电之和存在一最佳运转效率点。

　　冷却水塔应与冷水主机的运转一起考虑，才能使系统整个效率提高。要达到最佳化控制，冷却水设定温度应随室外气温、湿球温度而变。

　　5、冷却水循环量

　　减少冷却水循环量，可以降低冷却水泵耗电量。若能配合冷水主机与冷却水塔选择较大温差的设计时，水流量即可降低，从而减少冷却水泵的初装费用和运转费用。

　　6、冷却塔风机控制

　　在大多数的设计中，一台冷水主机会搭配一台冷却水塔，且水塔的起停与冷水主机联动。由于中、大系统冷水主机台数偏多，使得冷却水塔台数也多，不易管理及维护，且无法随着空调负载及室外气温条件变动而调整风扇耗电量。

　　当水处理量大于300 m3/h以上时，方形冷却塔可实现多风机控制。风机的数量可随着处理水量的增大而增加。方形多风机型冷却塔，可随着夏季室外湿球温度的变化随意增减风机数量，用于昼夜温差较大的地区更有利于节能。

　　7、运行时间的调节

　　歌舞厅、酒吧等消夏娱乐场所的经营时间通常仅为晚场营业，时间约19～22时。营业前2～4h将空调系统投入运转，利用围护结构的蓄冷能力使厅内的温度慢慢下降至设计温度的下限值或略低于该值。

　　这样当营业后室内热负荷逐渐增加形成峰值时，空调设备仍能在低于峰值负荷下正常运行，达到了“预冷”降低空调设备容量的目的，大约相当于减少了设计冷负荷的25%。

　　8、适当地调整冷水主机的设定温度

　　在夏季中央空调主机用电量可达酒店用电总量55%以上。适当地调整冷水主机的设定温度可收到较好的节能效果。冷水温度越高，则主机耗电率越低。每提高1℃，节电约3%。

　　在调高冷水设定温度时，需符合负荷端的温度要求。调高冷水的设定温度有两种方法：一是冷水温度随室外气温设置;二是冷水温度随热负载设置。

　　四、中央空调系统的维护与节能

　　1、空调系统的常规维护管理

　　①每年运行前要对空调系统进行打压试验、冲洗检查。②系统的除污器要定期清理。③风机盘管的滴水盘定期检查清洗。

　　2、制冷机组开机前的维护管理

　　①检查冷冻水、冷却水阀门开关是否正确。②检查主机、油系统、制冷剂系统开关是否正确，液位是否正常。③在检查的同时记录冷冻冷却、水的温度和压力差，主机油位，制冷剂的液位，机内压力、油温。④以上检查结果记录在案。

　　3、主机运转时的维护管理

　　①在运转过程中定时检查制冷系统有无泄漏现象。②做好运转记录，每小时记录一次。需要记录的有油温、油压、油位，吸气压力、蒸发压力、蒸发温度、排气压力、排气温度、制冷剂的液面变化，冷冻水进出水压差、温差，冷却水压差、温差，电流、电压。③检查有无异常现象。

　　4、机组停机时的维护管理

　　①关闭哪台机组就把哪台机组内水泄掉，以防停机后的热膨胀损坏设备。②开机时打开相应冷冻冷却水进出水阀，保证经济运行。③机组运转一个时期要对蒸发器、 冷凝器、油冷却器的水系统彻底清洗，否则会降低机组制冷量，增大运转成本。④主机各安全阀、仪表每年要校验一次并记录在案，确保机组安全运行。

　　5、空调停用后的系统保养

　　①系统要进行反复冲洗。②冲洗完后利用定压设备使系统保持一定压力，保证管道内壁不生锈，避免系统再运转时堵塞。③所有明杆阀门全部用黄油保护阀杆。

　　五、节能计量监测与管理

　　1、采用一定的计量方法加强中央空调的管理。节能计量监测是节能管理的基础：

　　在供冷、供热水系统中，应设置温度、压力、水流量、冷热量等监测仪表。

　　对用电量、燃料消耗量、用水量、蒸汽耗量，应分级、分类设置累计计量仪表。

　　对分散设置的空调器、空调机组的用电量，应按配电系统、机组的分散程度，设置电度表。

　　2、加强对空调操作人员的培训，提高管理人员素质，实行空调操作人员操作证制 度。各项调节和节能措施的实施，都与操作人员的技术素质直接相关;具备必要的制 冷空调知识;要懂得根据室外参数的变化进行调节;要懂得怎样调节才会节能。