中央空調節能和降低能耗的探討
隨著人們對節能的意識的不斷增強，各類單位及個人采取了各式各樣降低中央空調的能耗的措施，但是從一般意義上來說，傳統的空調能耗降低的同時，也降低了人們的舒適感，因此以降低舒適感為代價的降耗行為并未能得到廣大的支持和全面的普及。如何才能在保障降低能耗的同時，又不降低舒適感，成為了目前空調節能的最大課題。本文就從以下幾個方面談一談如何節能和降低中央空調的能耗。
在當今的社會生活中，隨著經濟的高速發展，生活質量的不斷提高，空調的使用已經成為人們生活和工作中的一項重要組成部分，在目前的許多建筑中都設置安裝了空調，環境是改善了，但付出的代價卻是能耗。在多種的耗能設備中，空調所消耗的能量比例占到建筑總能耗的60%以上，根據相關研究：以空調制冷模式為例，溫度設定值每提高1度，能耗可達7%，因此降低空調的能耗，將是人們面臨巨大而又艱巨的任務。
一、中央空調的節能
（一）通風空調對人體的影響
由于建筑物的密閉性逐漸增加，裝修檔次也越來越高，從而導致室內污染物的滯留量增加及延長停留時間。如煙霧、病菌及從家具、墻面、地毯和油性漆中散發出的多種致病化學物質，加上通風換氣量的明顯不足，空氣在室內循環造成室內空氣品質嚴重不合格。如何才能有效地解決空調房間存在的空氣品質問題，已引起人們的廣泛關注。
通過通風換氣向室內提供大量新鮮空氣，是改善空氣質量的有效措施。但同時意味著新風負荷的增加；另外利用增加新風量和排風進行熱交換也可以解決這一問題，同時可以減少空調的部分運行耗能。在房屋建筑熱工設計時，為了能達到房間內有舒適的微氣候，需要恰當地利用房屋圍護結構的熱工特性以抵御室外氣候的變化。除此之外，還有規劃設計、系統方案、太陽輻射和能源利用等幾個方面。
（二）內外部條件的運用
1、圍護結構的運用
圍護結構包括外圍護結構和內圍護結構。外圍護結構包括屋面、外墻和窗戶等，內圍護結構系指室內地面、天棚、內隔墻等。在北方采暖建筑中，圍護結構的傳熱損失占總熱損失的比例很大，如北京地區，通過圍護結構的傳熱損失占全部熱損失的77%，在沈陽地區，占65%左右。由此可見，改善圍護結構的熱工性能對暖通空調節能有著很重要的作用。
2、規劃設計的重要
建筑的規劃設計是建筑節能設計的重要指導，規劃節能設計需要從地址選擇、功能分區、建筑和道路布局走向、建筑物朝向、體形、間距、季節性尤其冬季主導風向、太陽輻射、建筑外部空間環境等方面進行規劃布局。主要為優化建筑物微氣候環境，重點考慮利于節能，充分重視利用太陽能及冬季主導風向、地形地貌的自然優勢。節能規劃設計就要分析構成環境小氣候的決定因素，即輻射因素、大氣環境因素和地理因素的不同影響因素，通過建筑師的規劃布置，認真分析、充分論證，利用現有條件和改造不利因素，以形成良好的、利于節能的微氣候環境。
3、合理的系統設計方案
〈1〉選擇合理的冷熱源設備。在系統設計中設備的合理選型是影響空調節能的關鍵因素，合理配置中央空調系統的冷熱源對節能和能源合理利用至關重要。中央空調系統常用的冷熱源配置方式有水冷冷水機組加鍋爐系統、熱泵機組和溴化鋰吸收式機組等。如：溴化鋰機組的能效比（制冷量/消耗的熱量）比較低，省電但并不節能適用于有廢熱和余熱的地方，如熱電廠等附近。
〈2〉利用蓄冷空調系統。在經濟發展不平衡的地區，很大程度上地存在著電負荷峰、谷差別較大的情況，在用電高峰時電力供應不足，而在低谷用電時供應過剩的浪費。在實施電力峰、谷電價的地區，就可以采取低電價時段采用冰蓄冷系統將水制成冰來儲存冷量，高電價時段再將冷量釋放出去，這會對整個電力負荷的移峰補谷工作起到很好的效果，并能產生較好的經濟社會效益。
〈3〉變頻技術的充分利用。變頻技術在現在空調系統的使用中成為一種必然性，不僅能有效地改造空調系統的某些不足，還能較大地降低能耗、節省運行費用。采取變頻技術的主要原因是：
A、設計人員在進行設備選型時，通常會預留一定的富裕量，事實上設備很少會在全負荷下運行，甚至不可能出現全負荷運行的情況。
B、建筑物由于使用環境的變化，負荷也會發生相應的變化。
C、建筑物的實際負荷會隨著室外氣候的變化而產生波動。正常情況下，空調設備只能按設備的額定功率運行。當負荷降低時，設備仍以額定功率全負荷輸出運行。這就必然造成能量的浪費。如果使用變頻技術（VRV），使空調設備的輸出功率隨著負荷的增減而變化，就會起到明顯的節能效果。根據空調負荷狀況，來改變水流量或風流量從而有效地實現節能。變風量（VAV）空調系統是通過末端裝置來補償室內負荷的變動，調節室內送風量以維持室溫。變水量系統（風機盤管）是通過水量控制的方法來調控溫度的。通過對水量、風量及主機的變頻控制調節，可以實現所需空調負荷的用時匹配，使其達到節能的目的。
4、再生能源的應用
可再生能源具有資源豐富、無污染、清潔安全、資源取之不盡可再生的優勢，因此在能源日益短缺的今天，盡量利用再生能源是很有必要的；如：太陽能的利用、地下水的利用、自然風和土壤能源的利用、及海洋能的利用等。
二、中央空調能耗的降低的探討
暖通空調的節能設計本身也是降低能耗的重要措施，節能的設計必須根據工程具體情況，對空調運行季節進行全方位、全過程的分析，找出一個合適的方案，使空調系統在不同的室外氣候參數或室內狀況下都可以經濟、合理、正常地運行，就如同前述，這里就不再復述，下面就從中央空調的控制系統方面談一談能耗的降低。
1、中央空調控制的原理
由于要滿足客戶的最大需求，一般中央空調都按最高負荷的120%設計，但是，實際應用中，中央空調有多半時間的實際負荷不到最大負荷的一半，中央空調冷（熱）量按末端負荷需求，即采用變頻器對冷凍（卻）水泵、風扇調速，低負荷狀態時相應降低轉速實現節能。由于空調冷凍水的出回水溫差直接反映了空調的負荷變化，因此可通過檢測冷凍水的出回水溫差來調節冷凍（卻）水流量。由于中央空調存在非線性、大滯后的時變特征，目前傳統的控制方式為多模態模糊PID，利用變頻技術，降低負荷；比較出回水溫差與設定溫差調節比例閥開度；測量人流量，使中央空調系統末端能及時調節出經濟并舒適的環境狀態等。 目前采用的溫差控制方案，多是采集蒸發器同一時刻的出水和回水側溫度，而事實上冷凍水的出水溫度要經過一個冷凍水循環后，其溫度變化才能在回水中反映出來。換言之，所測回水溫度實際上是一個循環（通常為十幾分鐘）前空調冷凍出水與空調負荷相互作用的結果，它反映的是一個冷凍水循環周期之前的工況。同時，所采用的溫差控制方案未涉及實時室溫，實時室溫的引入有助于控制品質的改善；監測無人房間，消除向無人房間供冷（熱）能進一步挖掘中央空調降耗的潛能，而且預測用戶側負荷時扣除無人房間因素，亦利于預測精度的提高。
2、智能控制系統設計
鑒于上述原因，若能開發出一套實時監視自動調節的智能控制系統，該系統能夠自動識別人的存在，并能實時監視房間溫度，據此靈活調節泵機、風扇，在保障溫度得到及時穩定的調節的同時，將能耗降到最低，這樣既實現了舒適感又達到了節能的目的。
該系統通過傳感器采集的冷凍出回水溫度、冷凍水流量、冷凍水系統壓力、冷卻水出回水溫度、冷卻水流量、冷卻水系統壓力，以及通過室溫及人體傳感系統采集房間實時室溫、無人房間等信息輸入中央空調總控系統；中央空調總控系統計算出各水泵和冷卻塔風扇的控制參數，依次輸出給冷凍水變頻器、冷卻水變頻器和冷卻塔風扇變頻器，計算出的運行參數輸出給空調主機。
3、室溫及人體傳感系統
室溫及人體傳感系統是通過菲涅爾透鏡將人體輻射的紅外線聚集到熱釋電紅外傳感器上，轉變為電壓并由信號調理電路處理，處理后的信號由無線發送模塊發送，檢測無人房間。
室溫采集和無人房間檢測通過無線網絡采集。無線網絡由協調器、路由器、終端三類節點組成；一個無線網絡只有一個協調器，協調器負責整個無線網絡的組建以及與上位機的通信；路由器負責喚醒終端、對終端上傳的數據進行融合，通過各個路由器之間的跳躍接力將信息傳輸至協調器，協調器通過串口傳輸至上位機；終端分布在各房間，采集房間的溫度并發送給路由器。位于房間門口的路由器通過菲涅爾透鏡檢測房間是否有人：若有人，菲涅爾透鏡通過信號調理電路產生一個高電平，路由器向終端發送溫度采集命令，接收到喚醒信息后，終端通過溫度傳感器采集房間的溫度，定時上傳至路由，路由通過數據融合算法計算出房間的當前溫度，再上傳至上位機；若無人，則菲涅爾透鏡通過信號調理電路產生一個低電平，路由不向終端發出任何指令；房間內最后一人離開時，菲涅爾透鏡通過信號調理電路之后產生一個從高電平到低電平的電平跳變，如果十分鐘后房間仍無人進入，路由向終端發出停止采集的命令，終端重新進入休眠狀態狀態。
4、冷凍（卻）水系統的控制
冷凍水系統通過蒸發器兩端的溫度反饋至溫差調節器，再由溫差調節器采用模糊控制計算出冷凍水流量調節量，作用于冷凍水泵變頻器，調節冷凍水泵工作頻率，從而減少冷凍水泵運行的目的。
冷卻水系統的控制類似于冷凍水系統的控制，也是通過冷凝器兩端的溫度反饋至溫差調節器，再由溫差調節器根據時間關系計算出冷卻出回水實時溫差，從而計算出冷卻水流量調節量，作用于冷卻水泵變頻器，達到調節冷卻水泵工作頻率頻率的目的。
三、結語
通過上述分析，隨著環保節能技術在暖通空調領域的應用正在擴大和普及，而空調的耗能又是巨大的，應從設計、運行等方面考慮節能，從而提高空調系統的總體節能水平。在節省能源、保護環境的大前提下，要采取各種節能措施，降低空調系統的運行能耗和費用。
?
同方科迅專業從事北京中央空調設計安裝、維修保養、中央空調空氣凈化等業務20多年，我們堅持為客戶提供超出預期的專業服務，獲得了數萬客戶的一致認可，如果您有中央空調的相關問題和需求，可以隨時聯系我們，我們的24小時服務熱線：010-82028158
- 上一篇：巧用10招讓家用中央空調更省電 | 下一篇：中央空調清洗保養知識有哪些？