摘要：目前绿色建筑的理念已经在逐步发展，暖通空调系统在建筑节能的问题越来越重要。本文将从中央空调系统节能的重要性出发，分析中央空调系统的系统组成，设备选型以及管路设计等方面得出暖通空调系统如何节能，如何提高中央空调机房运行效率，使中央空调系统在建筑节能方面符合绿色生态建筑的新理念，促进社会经济可持续发展。
关键词：暖通空调系统组成高效机房
前言：近年来，随着我国经济的快速的发展，人们的生活得到了很大的改善，对于建筑物的要求已不再是传统意义上的满足于使用就可以，而是对室内的温度以及湿度等方面都有了更高的要求，这就使得中央空调的使用更加普遍，从而也就给中央空调系统的节能技术带来了一定的挑战，如何降低暖通空调系统的能耗以最大限度减轻其对环境所带来的污染.鉴于此，分析了建筑中央空调系统的能耗，系统组成，并提出了中央空调系统设计的优化措施.
一、建筑能耗现状
我国城镇化快速发展促使了公共建筑面积大幅增长，大量商业办公楼、商业综合体等商业建筑的新建，预计到2020年，城镇居民人数将首次超过农村居民，到2050年，这一比例将达到75%。另一方面由于我国全面建设小康社会、提升公共服务的推进，相关基础设施需逐渐完善，公共服务性质的公共建筑，如学校、医院、体育场馆等的规模均大幅增加，在公共建筑面积迅速增长的同时，建筑空调、通风、照明和电梯用能增长较快。公共建筑内，中央空调系统能耗占到整个建筑能耗的30%-50%，空调系统主要能耗主要集中在机房内设备，如空调主机，循环水泵，冷却塔等。随着世界能源的紧缺、环境的恶化和国内空调拥用量的增加，中央空调的降耗成为建筑节能的一个关键课题。
二、中央空调系统组成
中央空调系统由冷热源，空调水系统，空调风系统，自动控制系统组成。冷热源是实现空调风系统处理过程所必须的，冷源是为空调处理设备提供一定温度的冷媒水，如水冷式磁悬浮主机，离心式主机，螺杆式主机，地源热泵；热源是为空调处理设备提供一定温度的热媒水，如燃气锅炉，市政热水，地源热泵等，本文主要分析冷源水冷式主机效率的提升。空调水系统分为冷冻水系统，冷却水系统，热水循环系统。冷冻水系统是将主机出来的低温冷水输送到空气处理设备，冷量经过热交换后在返回到冷水机组，进行第二次循环，该系统为闭式系统。冷却水系统是将冷水机组的冷凝器的出水送到冷却塔，通过冷却塔散热，把冷凝器内的热量排到大气中，完成主机的吸热-排热循环，冷却水系统主要为开式系统。在冬季，冷热源进行切换，停用冷却系统，进行热水循环系统。空调风系统是空气处理设备将空气处理到一定的状态，送到室内，末端形式有组合式空调机组，集中处理新风的新风机组，风机盘管机组。自动控制系统显示空调系统设备运行参数、状态，并反映在终端控制设备上，通过预先设置的命令，实现系统的自动运行。
三、高效机房
3.1机房能效定义
制冷机房能效（EER，水冷机组为例）=总制冷量/制冷机房总耗电量
制冷机房总耗电量包括冷水机组，冷冻水泵，冷却水泵，冷却塔。
3.2冷负荷确定
冷热负荷是空调系统设备规格型号的选择依据，也是中央空调系统内最基本的数据值。若降低冷负荷，便能够缩小制冷主机，供热锅炉、空调箱等电器设备的型号，型号减小后，配电功率与耗电能会不断降低，进而减少成本投资。可见，降低冷负荷是可行的节能措施。而冷负荷的降低还需要技术人员综合考虑建筑窗户、外墙、设备负荷、冷负荷指标、灯光等多个因素，正确估算，保证中央空调在低效率、低负荷条件下运行，进而减少能耗。
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3.3冷水机组设计
冷水机组选项应该根据全年负荷情况，合理搭配。一要避免出现机组选项不搭配，台数过少容易造成单台设备容量过大，在低负荷状态下，机组效率过低，离心机容易出现喘振现象，造成事故停机，影响使用；台数过多会使机组效率下降，配置的循环泵也较多，增加输配能耗，设备数量增加，故障点也会相应增加，而且机房占用面积也会增加。二要避免采用等容量机组，采用大小机搭配，在部分负荷下开启小机，保持在高效率区间运行，使系统具有较强的负荷适应性。三是采用节能设备，如变频机组，变频机组满负荷状态下的效率与传统机组效率无优势，但在部分负荷状态下，综合效率IPLV可达到10以上，效率可提升50%。
3.4循环水泵设计
水泵的功率与流量，扬程成正比关系，在设计选型时流量通常按照5℃温差计算，扬程30-32米，有的甚至达到40米，扬程设计偏大，实际运行过程中，工作点向右偏移，造成水泵过流，功率偏大，甚至烧毁电机，因此选用合适水泵，至关重要。一要降低系统流量，对于冷冻水系统采用大温差，小流量，建议设计温差不低于6℃温差，采用大温差系统时，要充分校核末端设备处理能力及主机供冷能力，并且应能满足主机最小流量要求；而冷却水系统目前主流仍然采用5℃温差计算，大温差冷却水系统仍在探讨阶段。二要优化管道系统设计，尽量减少系统局部阻力部件，如采用45°弯头替代90°弯头，采用直通式过滤器代替Y型过滤器。三要选用低阻力制冷主机，普通主机阻力通常为8-10米，低阻力主机为3-5米，设计人员在设计时图纸中应注明参数，避免业主在采购中出现偏差。四要采用变频水泵，水泵功率与转速频率的三次方成反比关系，水泵转动频率根据末端需求实时变动，但应满足主机最小流量要求。
3.5冷却塔设计
对于冷却塔的重要性，设计人员往往忽视，未能充分理解冷却塔在整个系统的中的地位，冷却塔的性能高低，配管设计是否合理，直接影响着主机的耗电量，冷凝温度每上升1°，主机耗电量增加2%-3%。冷却塔在设计时，一要做到安装在通风良好的地方，避免出现进风，排风短路，影响塔的处理能力。二要避免发生出水与回水混流，降低塔的出水温度。冷却塔的启停可根据室外湿球温度控制，没有开启的冷却塔，其进水管道也要关闭。三要选型要正确，很多设计院冷却塔的设计由给排水专业负责，容易造成冷却塔的选型偏小。冷却塔在选型时，应按照当地的湿球温度，并考虑10%-20%的富裕进行设计。
3.6末端设计
空调末端设计时应设计自动调控流量措施，风机盘管通常采用电动两通阀，在风机盘管关闭时，应能关闭进水管道；组合式空调机组，吊顶新风机组通过室内二氧化碳浓度控制新风阀开启角度，由出风温度控制电动阀的开启角度，实现水量的实时变动，匹配变频水泵的运行状态。
3.7自动控制设计
自动控制主要实现两方面功能，一是检测变量主要包括冷冻水、冷却水供回水温度，流量，压力，各台主机的供回水温度，流量，及主机，水泵，冷却塔的实时电量，对耗电量能进行记录，并形成周、月、年报表，进行同比和环比分析，并实施计算出主机COP，及机房EER，方便业主进行统计分析。二是根据预先设计的命令，实现系统的自动加减机，自动停关机，达到系统的最优运行状态。
结束语：
公共建筑节能潜力巨大，而公共建筑中中央空调系统的节能是重中之重，积极推进空调系统的节能改造，在资源日益紧张的今天，在节能降耗的大背景下，对降低建筑能耗，实现可持续发展具有十分重要的意义。本文针对空调系统设计及运行存在的一些导致能耗增加的问题，从优化空调系统设计提出几种可行性较高的解决方案，有效减少空调系统能耗。
参考文献：
[1]张建成论空调工程的节能优化.科技创新导报，2011，（5）：100-100
[2]朱有才浅谈重要空调节能的方法.科技传播，2010，（8）：（92-98）
论文作者:孙圣星
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/16
标签：空调系统论文; 冷却塔论文; 系统论文; 主机论文; 机组论文; 水泵论文; 负荷论文; 《基层建设》2019年第21期论文;