1、毕业设计 文 献综 述 建筑环境与设备工程 公共建筑中央空调节能的综述 摘要： 为了探究当今社会对于公共建筑中央空调节能的研究情况及采取何种措施来节能而收集资料，阅读资料，分析资料，从而对目前公共建筑中央空调节能的情况进行综述 ,为接下来的中央空调系统设计做铺垫。 关键词： 中央空调 节能 措施 引言 当今社会资源浪费严重，全球很多资源严重匮乏，从而节能也自然成了当今社会的人们的共同任务，众所周知建筑能源浪费也是目前社会的一个急需解决的问题。因此我将对几个典型的公共建筑的中央空调节能进行探讨分析。 1、中央空调的现状和 系统的能耗构成 1.1中央空调的现状 据不完全统计，我国有超过 500万个
2、各类中央空调使用单位，而且每年正在以 10的速度递增。但在这些中央空调中，相当部分运行了 20年以上却从未清洗过，超过 90的受检中央空调系统存在细菌或灰尘污染 和 中央空调机组长期 的 运行，清洁不及时，使管道中存留了大量尘土沙砾、炭类物质、结晶体等 ， 从而影响中央空调制冷效果，浪费能源，增加维修费用。 1.2中央空调的系统的能耗构成 中央空调的任何系统都包含着能量的消耗，其中这能量的消耗包括（ 1）热源设备和输送设备正常工作时总是要消耗电能的 , 这部分能耗是必要的显性能耗。（ 2）显性能耗由于密封工艺不够或疏于管理 , 常使水系统水量大量流失 , 这就是所谓隐性能耗 1。 2、公共建筑
3、空调系统能耗现状与节能潜力分析 目前的设计人员大多在设备选型没有充分考虑空调系统的负荷特点和设备性能，将空调的冷、热负荷设计得过大 ,从而导致了装机容量偏大、管道直径偏大、水泵配置偏大、末端设备偏大的“四大”现象 ,也直接导致了初投资增加、能耗增大。 2.1风系统 一般采用全空气空调系统或风机盘管加新风系统。风机盘管加新风系统 ,人走后风机盘管停止工作 ,由于新风系统为定风量系统 ,照样向这些房间送新风 ,造成浪费。有些建筑的空调房间未设置排风系统 ,使得新风无法送入。对于高层建筑来说 ,由于各楼层、房间的使用及 四季的变化 ,对空调系统的送风要求不尽相同 ,因此存在节能改造的可能性、可行性，
4、原理：空气从回风口和新风口进入空调系统入口 ,入口处设调风门以控制进风量的大小 ,过滤后的空气继续往前，送风一般由若干台送风机同时完成 ,所需的送风功率视需要而定 ,应该是可调的。接受部分回风可节省热能 ,新风口能增加新鲜空气 1。 2.2水系统 采用的全是定水量系统 ,加大冷水供、回水温差使输送系统减少的能耗大于 由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗 ,因此对整个空调系统而言具有一定的节能效益 ,因此要杜绝“大流量小温差”的现象 ,还要逐步引入“小流量大温差”的设计方法。 (1)对已安装的中央空调水系统运行状态进行实测，检测水系统流量、管路各段压力、水泵功率，找出能耗大环节的结构部位。 (
5、2)根据实测参数和公知相关技术资料数据及已知关系式利用电脑分析计算，对水系统的结构设置进行优化配置。 (3)据电脑对水系统的优化配置结果，更换现有水系统的局部耗能大环节的设备另部件，如弯头、阀等，特别是置换与水系统性能匹配良好的新泵代替原有水 泵。本发明方法的优点是原有已安装中央空调水系统不需作大的改动，工程量小，工期短，投资少，见效快，无任何失败的风险；经济效益显著，与优化改造前的系统比较，平均节能达 40，最高节有可能可达 60以上 2。 2.3运行管理 有自控系统的空调系统在运行中使用其自控系统 ,公共建筑的空调系统的过滤器等设备要定期清洗或更换 ,使得系统效率升高 ,运行能减少。 2.
6、4冷热源选择 空调冷热源选择的选择多样化，能够均衡发展电力与燃气 ,实现削峰填谷 ,降低空调系统能耗 ,提高能源利用率 ,对缓解电力紧张状况 ,健康发展能源工业具有重要 意义 2。 在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干 3。 控制新风量是空调系统最有效的节能措施之一，严格控制新风量的大小，合理利用新风，在过渡季节，应尽量采用室外新风为室内降温，以减少制冷机的开启量，节省能耗。 2.5热泵的选择 2.5.1空气源热泵机组 空气源热泵系统 (ASHP) 与燃油锅炉相比 ,CO2排放量可减少 68
7、 % ,一次能源节约 40 % ,排热量也减少。空气源热泵系统的初投资 (比水冷式机组加 锅炉的方案的系统综合造价贵20 % 30 %) 与运行费用 (全负荷 ) 最大。实际上 ,考虑到部分负荷运行和设备保养方面的费用 ,风冷机组总运行费用可能还略低于水冷机组。但对于大型建筑 ,由于大容量冷水机组的COP 远比风冷热泵机组高 ,采用风冷热泵机组并不经济 ,而且带来全年能耗大等不少弊端 4。 2.5.2水源热泵系统 水源热泵技术是利用低温热源节省空调能耗的技术。水源蕴藏的温差能源较大 ,如果应用长江水作空调制冷系统冷源 ,用电量可减少 15 % ,采用水源热泵供热 ,可节能 40 %以上 5。值
8、得注意的是 ,采用地下水 源热泵系统 ,是充分利用地热资源 ,为使水源热泵系统节能环保 ,可再生能源利用的先进技术长期合理利用 ,取地下水后应能够采取切实有效的无污染回灌施。 2.6中央空调系统耗电高的主要原因 2.6.1压缩机的能耗 自工业革命以来，压缩机即是工厂里面最重要的机器设备之一。随着时代演进，各种新型压缩机及新应用不断产生，压缩机的应用范围也越来越广。至于冷媒压缩机对冷冻空调而言更是不可或缺。为了使压缩机能够提供较稳定的压力及运转模式，也为了节约能源，全世界压缩机厂商均想办法开发出不同的控制方式。依照原理来分别，主要方向大致有进 气泄载、排气泄放、排气回流、进气节流、进气阀块回流或
9、加卸载控制等 6。在中央空调系统中，压缩机的能耗占总能耗的 60%以上，因此压机节能运行时整个系统的重要环节。 压缩机在启动瞬间，由于贮液器 ( 汽液分离器 ) 中有大量液态冷媒，压缩机吸入量是正常运行时的吸入量两倍以上，这就是压机启动电流是正常运行电流 6 倍以上的原因。 2.6.2水泵的能耗 冷却水泵耗电很到约占整个空调的 15% 20%左右，由于水泵在设备选型时大多留有余量，因此水泵的出水侧的阀门一般都不会全开，从而造成阀门的节流损失。 （ 1） 水泵表面和压 水室 (又称蜗壳 )内表面锈蚀不平。表面锈蚀凹凸会使泵水量降低 7%-8%；检修时只需用钢刷和铁砂纸或砂轮打磨光滑，即可使其在工
10、作时的油耗或电耗降低 9%-14%。 （ 2） 密封环间隙增大。据检试，当在叶轮半径方向间隙增大 4毫米时，泵水量会减少 10%；检修时只需用有机胶粘剂加石棉线恢复到出厂规定的间隙，即可使泵在工作时的油耗或电耗降低 10%-12%。 （ 3） 压水室和叶轮的轴线不重合。据测试，当压水室与叶轮的轴线偏离 2毫米或偏角大于 2度时，泵水量会减少 5%-6%；检修时，只需仔细测量，细心找准轴线重合的位置装牢靠，即可使 泵在工作时的油或电耗降低 6%-7%。（ 4） 叶片安装角不一致。当叶片安装角不一致时，泵水量会减少 5%；检修时，用角度尺量准、安装对位固牢，即可使泵在工作时的油耗或电耗降低 5%-
11、6%7。 2.6.3水循环方式设计不合理。 冷冻、冷却水循环均采用开式循环系统 ,冷冻水箱换热面积大 ,保温措施不当 ,造成冷冻水冷量损失大 ,增加了冷水机组压缩机的数量，系统的回水直接经水泵加压后进入水循环 ,以避免静压损失 ,将冷冻水循环系统改为闭式循环 8。“中央空调水循环、生活水泵供水”， 系统节能技术改造，立足从实际运用出发，着重追 求实际效果，充分利用现有设备，在无级变频水泵控制系统的基础上，结合无级变频水泵控制系统节能技术，在现有市政管网压力的基础上，增加新的压力系统，并对变频水泵系统的配套设施进行合理设计，达到降低水泵运行频率转速，使水泵运行中能根据用水量多少及时调整输出频率转
12、速达到节能的目得 9。 2.6.4冷却塔的能耗 冷却塔的能耗在空调系统中所占的比例虽然并不大 ,但由于其使用频率高 ,累计能耗还是十分大的。 (1)温度控制 : 用热敏电阻连接温度调节器 ,控制冷却塔风机电源的开关 ,热负荷变化时 ,通过热敏电阻的检测 ,发信号给调温计 ,控制风机的开停 ,热负荷低于种程度 ,命令风机停止运转 ,热负荷升高 ,则再让风机启动 ,从而达到节能目的 ,此方法目前应用最普 10。 (2)风机台数的控制对并联配置的冷却塔而言 ,风量的调节可以通过风机台数控制来实现 , 根据实际需要来确定风机开启的台数。 3、办公楼中央空调节能 3 1 办公楼中央空调系统节能布置方案
13、办公楼是上班时人员集中 ,而下班后仅极少部分人员加班的一个场所 , 这就要求办公楼的空调系统 , 除应能满足大负荷时的用冷外 , 还应能高效微量供冷。中央空调因其在保持大楼立面外观、保证室内空气品质和综合空调效 果等方面的优越性而一直是空调方案的首选。 比较能耗大小 , 最能说明问题的是能效比 COP。 COP= 制冷量 ( kW)电输入功率 ( kW)COP 值越高 , 说明该系统越节能 11。当空调负荷大的时候 ,中央空调系统 COP 为 3. 1 3. 5, 运行是高效的 , 优于分体空调。但在部分负荷时 , 效率则较低 , 且负荷越小 , 效率越低。这一结果表明中央空调系统不适宜用于办
14、公楼 , 因为办公楼不可避免地要经常遇到低负荷运行的情况。另外 , 由于季节等的原因 , 空调系统有相当一段时间处在低负荷运行。可见 , 就目前常用的办公 楼中央空调系统而言 , 的确在一定程度上存在着使用不灵活、能耗较大的问题。经对影响中央空调系统 COP 的因素进行分析 , 发现水泵耗能是导致系统下降的主要因素（ 1）变二台相同的主机配置 , 为一大一小的配置所谓一大一小的配置 , 是指将其中一台主机按整个系统冷量的大进行选取 , 另一台按系统冷量的小进行配置。这样 , 当系统处于部分负荷甚至较低负荷时 , 开启一台小主机或一台大主机 , 尽量减少能量的损耗的情况。（ 2）在冷水系统中 ,
15、 增设一个蓄冷调节水池 12。 3.2 办公楼中央空调节能措施 （ 1） ACTCS（ Automatic On-line Condenser tubecleaning system）冷凝器全自动在线清洗装置 13，可以在不停机的情况下，用特殊的清洗球（海绵、橡胶等材质）定期清洗换热管内壁，清洗频率根据水质、环境、运行工况可预先设定，使得换热管内壁污垢不能沉积，污垢热阻可以忽略不计。使得冷凝器内制冷剂（热媒）冷凝压力降低，冷水机组的制冷效率提高，起到节能降耗的作用。 (2)回收空调冷凝热用于热水供应，是在不降低建筑物使用功能和舒适性标准的前提下，将两个常规的独立性、单向性系统，改造为一个整体、
16、可循环系统 。由于省去了常规锅炉房热水供应系统，取而代之的是空调冷凝热回收系统进行热水供应，因此可以节约能源。 (3)房间考虑有一定量新风所耗的能量，而未考虑热能回收方案则空调主机总容量就要大一些，如果对排风热能进行回收，则空调主机总容量就可以小一些，且以后的运行费用也相应减少 14。 (4)中央空调能源管理的意义在于根据系统负荷的大小，开启相应的机组，从而节能，并节省运行费用 15。 (5)变频调速技术发展很快 , 并且已开始应用于实践中，它是通过对水泵进行变频调速 , 使阀门全开减少节流损失。 (6)目前国内高层建筑的中 央空调系统中 , 冷却塔是不可缺少的重要设备 , 由于其使用频率高
17、, 累计能耗还是十分可观的。冷却塔冷却能力的影响因素有循环水量、水温、诱导风量 ,可以通过一些控制手段来改变冷却塔的工作状态 , 寻找适合这些因素变化的最佳工作状况 , 达到节能目的 16。 (7)在空调系统中 , 冷却、冷冻两大水系统不但耗电 , 而且耗水 , 在水方面的消耗亦是十分可观的 , 而且在耗水的过程中 , 无端增加了冷水机组、水泵、冷却塔的电能消耗 , 因此水系统的节能同样重要。 (8)采用可调节送风方向的双层送风百叶，夏季采用斜向上送风，冬季采用斜 向下送风。尽量减少夏季冷风下坠、冬季暖风上浮的影响，提高室内热舒适程度。 结语 综上所述 我们可以得出，空调在应用的同时耗能很大，
18、但通过我们的努力，减少能耗和减少浪费的措施与方法也很多，无论是从空调的系统上还是空调的设计上，我们都朝着节能的目标进行着，甚至到空调的各个部件我们都努力的让它们做到节省能耗的目得，杜绝一切不必要的浪费。伴随着建筑节能工作的不断推进，大小型公共建筑的中央空调节能作为该项工作的重要组成部分，未来将会有更大的发展。从技术上看，现有节能技术将不断完善、成熟并被广泛推广；太阳能、地热、风能、 核能等清洁可再生能源的利用率有所上升。从产品 上看，节能产品性能的稳定性将不断增强。节能手段也将从简单地产品替代逐步发展到基于节能产品的综合性的解决方案。我们从分体式空调到大小型中央空调，都是空调事业进步的展现，我
19、们把空调节能作为一个研究目标，通过研究努力减少我们的耗能，为地球节能事业做贡献。 参考文献 1卓明胜 , 梁荣光 , 许石嵩 . 现代大楼中央空调系统节能探讨 J. 制冷 , 2004,(03). 2张爱萍 .浅谈公共建筑节能设计的必要性 J科技情报开发与经济 , 2006,(13). 3杨昌智 ,吴晓艳 ,李文菁 ,等 . 长沙市公共建筑空调系统能耗现状与节能潜力分析 J暖通空调 , 2005,(12). 4陈玺 . 浅谈办公建筑中央空调设计节能措施 J. 中国科技信息 , 2005,(13). 5李玉云 . 武汉地区中央空调系统节能的优化策略 J节能 , 2003,(12) . 6宣伟钢
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