摘要：空调系统的能耗主要有空调机组、风机、水泵、风系统等等，这些都会影响空调系统的能耗。本文主要分析了节能设计的几个原则，并就怎样进行空调水系统的节能设计进行了概述，以便真正实现空调水系统的节能设计。
关键词：空调；水系统；节能；设计
随着社会经济的发展和人们对居住环境要求的提高，建筑能耗占总能耗的比例越来越高，而建筑能耗中空调能耗又是主要能耗之一，特别是以空调为主的广大南方地区，更是如此。空调系统高能耗的主要原因，除了建筑热工性能较差外，就是空调系统设计不合理，主要表现为室内设计参数欠合理以及水系统风系统设计运行不合理。
1空调系统节能设计的原则分析
第一，空调节能设计必须能确保提供正常的服务。对于空调系统的节能设计应使其满足建筑对于温度环境的使用要求。同时确保空调主机的正常安全运行，这是空调系统节能设计的基本要求。
第二，空调节能设计应稳定有效。节能设计中，空调应能够稳定运行，并通过对空调各部分系统的优化设计，提高工作效率与节能效率。
第三，设计方案要简单使用，节能设计成本。在进行空调系统节能设计时，应综合技术以及经济等多方面比较分析确定设计方案，确保节能设计方案的可靠、实用、经济以及有效。节能设计中对于初期设备改造或者选型方面，应简单经济实用，以降低初期节能设计成本的投入，提高空调系统的节能效益。
2空调系统节能设计
2.1合理的室内设计
在室内舒适度相同的情况下，应根据实际情况在允许范围内调整室内温湿度的取值，充分考虑利用热湿环境的各种因素，减少空调系统的能耗。在考虑利用热湿环境的各种因素过程中，一定注意可变因素和非可变因素对设计参数取值的影响。这其中可变因素是直接影响中央空调系统能耗值波动的主要原因。要按照不同功能区域的实际情况，综合考虑合理的设计参数取值。
由于建筑围护结构对室外气温变化的衰减和延时作用，室内和室外的逐时温度及日平均温度均有较大差异，这两个参数都不能作为评判当时和当日住宅空调能耗高低的参数，室外周平均温度与室内日平均温度的相关性较好，它可以作为评判住宅空调能耗高低的一个指标参数。在空调运行模式相同，内外门和窗户均关闭的情况下，室内初始相对湿度对空调能耗的影响不大。室内空调温度对空调能耗的影响较大，若内门全开能使空调能耗加倍。因此适当提高空调室温、空调运行期间关闭内门等行为节能的潜力很大，而且不需要增加投资成本。
2.2制冷机组的合理选用
在选机型时应根据容量大小尽量选择能效比高的机组，如螺杆式、离心式冷水机组等，此类制冷机组的能效比一般都在4.5~5.8之间。
根据实际所需负荷的大小选择容量相匹配的机组。制冷机组空调的装机容量一般只需根据建筑物设计日的最大小时负荷，然后设计人员根据经验乘以一个安全系数来确定，再根据所选空调机组水量的总和来确定制冷机组和水泵的水量，以此保证室内环境和设备运行满足要求，但是这种选择将直接或间接导致建筑全年能耗显著增加，因此如何根据建筑实际运行中发生的负荷选择合适的设备，将成为降低空调系统能耗的重要手段。所以，设计者在合理计算空调冷热负荷和保证室内环境条件的前提下，应该根据设计标准选择安全系数，从而选择制冷机组和水量匹配的水泵和其他水处理设备，以尽可能降低建筑的全年运行能耗。
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2.3降低冷却水温提高冷冻水温
评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数(COP)，是指单位功耗所获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关，仅取决于被冷却物的温度和冷却剂温度，被冷却物的温度越高，冷却剂温度越低，制冷系数越高。所以空调系统冷机在实际运行过程中不要使冷冻水温过低、冷却水温过高，否则会增加耗电量，从而增加建筑的能耗。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温。但是不要盲目降低冷冻水温，不要设置过低的冷机冷冻水温或关闭停止运行的冷机的水阀，应保证充足的冷冻水量，防止冷冻水温被冷冻机降低到过低的水平。
2.4 新风系统的节能设计
为了在过渡季节充分利用室外新风“免费冷源”，考虑过渡季节加大新风量的措施。对于标准层的新风系统，在内、外区的空调系统的新风支管上均设有定风量控制风阀（CAV），同时对内区空调系统又增设一根过渡季节用的新风支管，用于保证过渡季节内区充分利用室外新风“免费冷源”进行供冷。系统同时设置了相对应的集中排风系统，部分排风风机设有变频控制用于匹配室内新风量的变化。
2.5 水泵的节能设计
节能空调工程的电能耗量（采用电制冷方案）约占该建筑总耗电量的40％~50％，而空调水泵的耗电量又占空调耗电量的18％左右。对于空调水泵的设计选配，虽然也有一些节电措施，但从现状看其工程实施和重要程度还远远不够，电能的浪费还十分严重，因此水泵的节电还存在着很大的潜力。
第一，减少水系统的输送水量，即减少水泵的流量；如何减少水泵的输送水量呢？可以采用提高冷冻水供回水温差的方法来减少水系统的水量。传统的中央空调冷冻水系统供回水温度分别为7℃和12℃，供回水温差为5℃。实际工程中可以考虑把供回水温差提高到10℃，即供回水温度分别为7℃和17℃，这种系统也就是所谓的大温差供冷系统。该系统在实际工程中已经屡有应用，实际使用情况良好，节能效果十分明显，值得推广。
第二，减少整个水系统的阻力，即减少水泵的扬程。首先，在设计过程中，水泵选型计算时应适当放大管径，笔者建议在选择管道水流速度时按规范规定的较小值选择，这样会使整个系统的管道阻力大为减小。其次选择阀件时，要选择局部阻力小的阀件比如说尽量选用闸阀，而不选用截止阀；选择止回阀时不选用阻力较高的升降式止回阀等。再次，选择控制阀时有些设计师过分强调阀权度，使系统中控制阀全开时的阻力等于甚至大于所控制末端的阻力，这无形中增加了是泵的扬程，因此建议控制阀全开的阻力为所控制的末端阻力的50%左右。这样可以使整个水系统阻力减小，从而使选择的水泵扬程减小。笔者认为这种做法也有一定的节能效果。
冷却水泵的选择，首先，要选择适当的位置布置冷却塔，放置位置不能太高以减少冷却水泵的扬程；其次，避免选择塔体扬程太高的冷却塔。这样均能有效的减少冷却水泵的扬程，对冷却水泵的节能运行很有益处。
2.6冷却水塔的节能设计
冷却塔是制冷系统中冷却水与空气热进行热交换的地方，其任务是通过热交换降低冷却水温度，而这一热交换过程非常复杂，影响因素众多。在冷却塔中的水与空气交换热量，主要是水蒸发吸热，进而降低冷却水的水温。因此空气的湿球温度是影响冷却塔冷却效能的一个重要因素。实际上，影响冷却效果的因素多种多样，有研究表明，冷却塔水量、风量都会影响冷却塔出水温度，两者对冷却塔出水温度的影响存在一定的不同。其中水量的影响较大。但风量却与冷却塔本身的能耗息息相关，要合理控制冷却水塔的风机风量，以利于节能。必要时可以关闭冷却塔风机。
3结语
总之，一个舒适的环境对于保证身心健康、提高生活品质和劳动效率有着重要意义。为实现高质量的室内气候环境，电制冷空调系统已被广泛采用。同时，人们对地球环境的关注越来越高，对环境保护的呼声也日趋强烈，要求采用节能的、健康的、可持续发展的策略进行空调设计。
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论文作者:邱平
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/21
标签：节能论文; 空调论文; 水泵论文; 冷却塔论文; 空调系统论文; 温度论文; 水量论文; 《防护工程》2017年第12期论文;