中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計及維保
一、中央空調(diào)系統(tǒng)的組成
中央空調(diào)系統(tǒng)是由一系列驅(qū)動流體流動的運動設(shè)備如水泵、風機及壓縮機、、各種型式的熱交換器如風機盤管、蒸發(fā)器、冷凝器及中間熱交換器等、及連接各種裝置的管道如風管、水管及冷媒管、和閥件所組成。系統(tǒng)一般可分下列五個循環(huán) ：
1、室內(nèi)空氣循環(huán);2、冷水循環(huán);3、冷媒循環(huán);4、冷卻水循環(huán);5、室外空氣循環(huán)。
總體說來，構(gòu)成中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)備和機械主要是熱交換器和流體機械兩種。
熱交換器是作為高、低溫兩種工作流體能量交換的設(shè)備。當任何一組熱交換器效果不好時，會增加系統(tǒng)耗電率kW/RT、，不是系統(tǒng)耗電量增加，就是冷凍能力下降。
流體機械則是推動工作流體循環(huán)的動力裝置，其耗電量W=QHh/η。耗電量的多少決定于運轉(zhuǎn)時數(shù)h，輸送的工作流體流量Q，工作流體循環(huán)所需要的揚程H以及效率η，減少其中任何一項，都可達到節(jié)能的目的。
二、中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的節(jié)能
要實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能，首先應(yīng)設(shè)計合理。中央空調(diào)系統(tǒng)是為空調(diào)建筑服務(wù)的，因此，節(jié)能設(shè)計可以分為兩方面，一方面是減少空調(diào)建筑的熱負荷，另一方面是提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效率。
空調(diào)建筑在夏季依靠制冷機將室內(nèi)的熱負荷移到室外。顯然，減少了室內(nèi)的熱負荷，制冷機的運行時間就減少，中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗就減少。
室內(nèi)的熱負荷來自兩方面，一是由室內(nèi)外溫差而引起的熱量交換，另一方面是室內(nèi)照明和設(shè)備產(chǎn)生的熱負荷。因此，可以采取遮陽、氣密、絕熱等措施，以減少室內(nèi)的熱負荷達到節(jié)能。
1、減少室內(nèi)的熱負荷
1、遮陽
減少陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進入室內(nèi)，可采用挑檐、遮陽板篷、、鍍膜玻璃等;減輕外墻、屋面吸收陽光幅射熱，可采用淺色外墻飾面，將絕熱層設(shè)在外墻外側(cè)和屋頂屋面，或架空屋面。
增加外遮陽對夏季冷負荷或供冷量、減少十分明顯。據(jù)中國建筑科學(xué)研究院測定，在水泥屋面刷上石灰水，夏季屋面的表面溫度可降低16-19℃。
2、氣密
提高門窗氣密性，防止縫隙進風。采用塑鋼門窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵?；虿捎瞄T窗密封條，提高門窗氣密性。房間換氣次數(shù)由 8 降到5次，建筑物的耗冷可降低8%左右。
因此設(shè)計中應(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。根據(jù)門窗的具體情況，分別采用不同的密封條.如橡膠條、塑料條或橡塑結(jié)合的密封條。
3、絕熱
采用絕熱材料對墻、屋頂、門窗等進行絕熱，如巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土、聚氨酯硬質(zhì)泡沫塑料、PVC塑料門窗、中 空玻璃等，以減少圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)。采用空心砌塊、二層窗等，利用空氣隔熱，也可起到絕熱作用。增設(shè)外墻及屋頂?shù)谋貙訉Χ⑾膬杉竟?jié)能有利.
4、控制窗墻比
窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這個比值不利于空調(diào)建筑節(jié)能。通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%～45%。一般規(guī)定各朝向的窗墻比不得大于下列數(shù)字：北向25%;東、 西面向30%;南向35%。
減少窗、墻面積比，對減少夏季冷負荷有較好的效果。窗的設(shè)計和發(fā)展經(jīng)歷了單層窗時期、雙層玻璃階段和鍍膜玻璃階段。目前最先進的節(jié)能窗是超級節(jié)能窗，雖然超級節(jié)能窗比普通窗的價格高20～50、%，但以節(jié)能計算，它的回收期只有2～4年。
5、照明
在我國，照明用電量已占總用量的10%以上，照明用電往往直接轉(zhuǎn)化為空調(diào)冷負荷。
對于空調(diào)面積大、照明容量大的地方，應(yīng)采用照明與空調(diào)的組合系統(tǒng)。注意采用節(jié)能燈，節(jié)能燈發(fā)光效率高，是白熾燈的5倍左右。即同樣亮度時，節(jié)能燈耗電只有白熾燈的1/5。 采用節(jié)能燈不僅減少照明電耗 ，而且可以減少空調(diào)負荷。
2、提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效率
1、合理選擇制冷裝置冷源、
配置多臺壓縮機的冷水機組具有明顯節(jié)能效果。因為這樣的機組在部分負荷時仍有較高的效率，而且，機組起動時可以實現(xiàn)順序起動各臺壓縮機，對電網(wǎng)的沖擊小，能量損失小。
此外，可以任意改變各臺壓縮機的起動順序， 使各臺壓縮機的磨損均衡，延長使用壽命。但臺數(shù)不宜過多，冷水機組臺數(shù)宜選用2～3臺，制冷量較大時亦不應(yīng)超過4臺，單機制冷量的大小應(yīng)合理搭配。
2、合理選擇主機容量
為了安全起見，絕大部分的冷水主機容量要比實際尖峰熱負載大20%以上。但是，實際尖峰熱負載在全年出現(xiàn)的頻率相當?shù)?，全年平均的熱負載大約是尖峰熱負載的60～70、%，使得全年平均的熱負載只有冷水主機容量的50～60、%。
由此，造成冷水主機大部分時間都在低負載下運轉(zhuǎn)。冷水主機負載率在60%以下運轉(zhuǎn)效率不佳。因此，主機容量不應(yīng)選擇過大。
3、合理選擇制冷方式
有余熱如蒸汽、熱水和窯爐排放熱等、可供利用的地方，應(yīng)優(yōu)先選用溴化鋰吸收式冷水機組作為空調(diào)系統(tǒng)的冷源。
4、 配置優(yōu)質(zhì)的節(jié)能設(shè)備
由于設(shè)計制造技術(shù)的提高，近年來新上市的冷水主機的耗電率比20年前所生產(chǎn)的冷水主機降低約35%左右。因此在適當時候?qū)⑴f主機換成高效率的冷水主機是非?？尚械?。
根據(jù)實例，某用戶為了解決CFC冷媒的問題，將一臺已經(jīng)運轉(zhuǎn)約15年的350RT的冷水主機，換成可滿足尖峰需求的300RT的冷水主機，設(shè)備投資約可在4年左右回收。
三、中央空調(diào)運行和維護節(jié)能
1、空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟運行和技術(shù)管理
1、定期檢查和改善圍護結(jié)構(gòu)、設(shè)備、水和空氣輸送系統(tǒng)的保溫性能，參照GB4272執(zhí)行。
2、在滿足生產(chǎn)工藝和舒適性的條件下，合理降低建筑物空調(diào)的溫、濕度標準，適當增大送回風溫差和供回水溫差。
3、在保證最小新風量的前提下，合理控制和正確利用室外新風量。
4、定期檢查和維修水、空氣輸送系統(tǒng)，減少系統(tǒng)的泄漏。
5、定期維修、校核自動控制裝置及監(jiān)測計旱儀表。
6、加強對空調(diào)水系統(tǒng)的水質(zhì)管理。
7、建立運行管理、維護、檢修等規(guī)章制度。
8、建立運行日志和設(shè)備的技術(shù)檔案。
9、管理和操作人員要經(jīng)過培訓(xùn)，考核合格后才能上崗。
10、主管部門定期派專人檢查有關(guān)規(guī)章制度的執(zhí)行情況。
2、控制合理的運行參數(shù)
1、室內(nèi)溫、濕度
從節(jié)能角度出發(fā)來確定室內(nèi)溫、濕度標準是節(jié)能的重要因素。在保證生產(chǎn)工藝與人體健康的條件下，夏季室溫每提高1℃，約可減少熱負荷11.2%。在夏季如將室內(nèi)空氣濕度由60%提高到70%，則可節(jié)約能量17%左右。
據(jù)資料測算，僅僅將夏季室溫提高1℃，就可使空調(diào)工程投資總額降低約6%，運行費用減小8%左右。美國國家標準局認為將夏季室溫從24℃提高26.7℃，可節(jié)能15%。
2、新風量
新風負荷占空調(diào)總負荷的20%～40%，對其標準值高低的取舍，與節(jié)能關(guān)系重大，不可忽視。引進新風主要是為了滿足人員的衛(wèi)生需求及部分工藝空調(diào)所需維持 的室內(nèi)外壓差。而新風量的多少直接影響空調(diào)的負載，從而影響空調(diào)系統(tǒng)的風機、冷水泵、壓縮機、冷卻水泵、冷卻塔風扇的耗電。
一般設(shè)計是以人員最多及活動最激烈的情況來決定新風量。但實際使用時卻幾乎不需要使用這么大的新風量，從而造成在絕大部分的空調(diào)時段都在耗能的狀況下運轉(zhuǎn)。
較有效的方法是以室內(nèi)空氣中二氧化碳含量來控制新風量。
大型酒店、賓館的公共場所，商場、餐廳、多功能廳及大型會議廳等，需要送入的新風量較大。在整個系統(tǒng)的實際運行中室外空氣溫、濕度隨季節(jié)而變化。因此，及時調(diào)節(jié)好新風與回風的比例就可以節(jié)能。例如，日本某商場在周一到周五將新風減少50%，總冷負荷減少了30%。
3、冷凍水的供、回水溫差
一般空調(diào)水系統(tǒng)的輸配用電，在夏季供冷期間約占整個建筑動力用電的12%-24%，因此水系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。目前，大流量、小溫差現(xiàn)象普遍存在，設(shè)計中供、回水溫差一般均取5℃。
調(diào)查測試一些高層賓館、飯店空調(diào)水系統(tǒng)的資料數(shù)據(jù)表明，夏季冷凍水系統(tǒng)供回水溫差較好的為3-4℃，較差的只有 1-1.5℃，造成實際水流量比需要的水量大，使水系統(tǒng)電耗大大增加。
4、冷卻水入口溫度
根據(jù)經(jīng)驗，冷卻水入口溫度每降低1℃可節(jié)電1.5～2.0%。冷卻水入口溫度應(yīng)在符合冷水主機特性及室外氣溫、濕球溫度的限制下盡可能地降低，以節(jié)約冷水主機的耗電。
在較低的冷卻水溫時冷水主機耗電降低，但冷卻水塔耗電升高，兩者耗電之和存在一最佳運轉(zhuǎn)效率點。
冷卻水塔應(yīng)與冷水主機的運轉(zhuǎn)一起考慮，才能使系統(tǒng)整個效率提高。要達到最佳化控制，冷卻水設(shè)定溫度應(yīng)隨室外氣溫、濕球溫度而變。
5、冷卻水循環(huán)量
減少冷卻水循環(huán)量，可以降低冷卻水泵耗電量。若能配合冷水主機與冷卻水塔選擇較大溫差的設(shè)計時，水流量即可降低，從而減少冷卻水泵的初裝費用和運轉(zhuǎn)費用。
6、冷卻塔風機控制
在大多數(shù)的設(shè)計中，一臺冷水主機會搭配一臺冷卻水塔，且水塔的起停與冷水主機聯(lián)動。由于中、大系統(tǒng)冷水主機臺數(shù)偏多，使得冷卻水塔臺數(shù)也多，不易管理及維護，且無法隨著空調(diào)負載及室外氣溫條件變動而調(diào)整風扇耗電量。
當水處理量大于300 m3/h以上時，方形冷卻塔可實現(xiàn)多風機控制。風機的數(shù)量可隨著處理水量的增大而增加。方形多風機型冷卻塔，可隨著夏季室外濕球溫度的變化隨意增減風機數(shù)量，用于晝夜溫差較大的地區(qū)更有利于節(jié)能。
7、運行時間的調(diào)節(jié)
歌舞廳、酒吧等消夏娛樂場所的經(jīng)營時間通常僅為晚場營業(yè)，時間約19～22時。營業(yè)前2～4h將空調(diào)系統(tǒng)投入運轉(zhuǎn)，利用圍護結(jié)構(gòu)的蓄冷能力使廳內(nèi)的溫度慢慢下降至設(shè)計溫度的下限值或略低于該值。
這樣當營業(yè)后室內(nèi)熱負荷逐漸增加形成峰值時，空調(diào)設(shè)備仍能在低于峰值負荷下正常運行，達到了“預(yù)冷”降低空調(diào)設(shè)備容量的目的，大約相當于減少了設(shè)計冷負荷的25%。
8、適當?shù)卣{(diào)整冷水主機的設(shè)定溫度
在夏季中央空調(diào)主機用電量可達酒店用電總量55%以上。適當?shù)卣{(diào)整冷水主機的設(shè)定溫度可收到較好的節(jié)能效果。冷水溫度越高，則主機耗電率越低。每提高1℃，節(jié)電約3%。
在調(diào)高冷水設(shè)定溫度時，需符合負荷端的溫度要求。調(diào)高冷水的設(shè)定溫度有兩種方法：一是冷水溫度隨室外氣溫設(shè)置;二是冷水溫度隨熱負載設(shè)置。
四、中央空調(diào)系統(tǒng)的維護與節(jié)能
1、空調(diào)系統(tǒng)的常規(guī)維護管理
①每年運行前要對空調(diào)系統(tǒng)進行打壓試驗、沖洗檢查。②系統(tǒng)的除污器要定期清理。③風機盤管的滴水盤定期檢查清洗。
2、制冷機組開機前的維護管理
?、贆z查冷凍水、冷卻水閥門開關(guān)是否正確。②檢查主機、油系統(tǒng)、制冷劑系統(tǒng)開關(guān)是否正確，液位是否正常。③在檢查的同時記錄冷凍冷卻、水的溫度和壓力差，主機油位，制冷劑的液位，機內(nèi)壓力、油溫。④以上檢查結(jié)果記錄在案。
3、主機運轉(zhuǎn)時的維護管理
①在運轉(zhuǎn)過程中定時檢查制冷系統(tǒng)有無泄漏現(xiàn)象。②做好運轉(zhuǎn)記錄，每小時記錄一次。需要記錄的有油溫、油壓、油位，吸氣壓力、蒸發(fā)壓力、蒸發(fā)溫度、排氣壓力、排氣溫度、制冷劑的液面變化，冷凍水進出水壓差、溫差，冷卻水壓差、溫差，電流、電壓。③檢查有無異?，F(xiàn)象。
4、機組停機時的維護管理
?、訇P(guān)閉哪臺機組就把哪臺機組內(nèi)水泄掉，以防停機后的熱膨脹損壞設(shè)備。②開機時打開相應(yīng)冷凍冷卻水進出水閥，保證經(jīng)濟運行。③機組運轉(zhuǎn)一個時期要對蒸發(fā)器、 冷凝器、油冷卻器的水系統(tǒng)徹底清洗，否則會降低機組制冷量，增大運轉(zhuǎn)成本。④主機各安全閥、儀表每年要校驗一次并記錄在案，確保機組安全運行。
5、空調(diào)停用后的系統(tǒng)保養(yǎng)
?、傧到y(tǒng)要進行反復(fù)沖洗。②沖洗完后利用定壓設(shè)備使系統(tǒng)保持一定壓力，保證管道內(nèi)壁不生銹，避免系統(tǒng)再運轉(zhuǎn)時堵塞。③所有明桿閥門全部用黃油保護閥桿。
五、節(jié)能計量監(jiān)測與管理
1、采用一定的計量方法加強中央空調(diào)的管理。節(jié)能計量監(jiān)測是節(jié)能管理的基礎(chǔ)：
在供冷、供熱水系統(tǒng)中，應(yīng)設(shè)置溫度、壓力、水流量、冷熱量等監(jiān)測儀表。
對用電量、燃料消耗量、用水量、蒸汽耗量，應(yīng)分級、分類設(shè)置累計計量儀表。
對分散設(shè)置的空調(diào)器、空調(diào)機組的用電量，應(yīng)按配電系統(tǒng)、機組的分散程度，設(shè)置電度表。
2、加強對空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員素質(zhì)，實行空調(diào)操作人員操作證制 度。各項調(diào)節(jié)和節(jié)能措施的實施，都與操作人員的技術(shù)素質(zhì)直接相關(guān);具備必要的制 冷空調(diào)知識;要懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進行調(diào)節(jié);要懂得怎樣調(diào)節(jié)才會節(jié)能。