空调系统的节能分析

　　摘要：随着社会经济的发展，空调被广泛应用在商业生活中和民用建筑中，并成为现代建筑系统中不可缺少的一部分。而自我国提倡建设节约型社会以来，低碳节能降耗成为社会在发展建设中关注的重要主题。因此，对空调系统应用节能技术的研究在建设节约型社会方面具有重要意义。
　　关键词：空调;系统;节能
　　一、前言：近几年，大量的现代建筑随着社会经济的发展而兴建起来，据统计，2011年1-12月份全国房地产施工面积为50.8亿平方米。除民用住宅之外，目前我国兴建的商业建筑普遍存在所使用的空调具有高耗能的问题。作为建筑耗能的主要部分，节约空调耗能刻不容缓。本文针对空调系统能耗的影响因素和建筑的特点，从建筑节能和空调本身的系统节能方面阐述了空调节能的具体技术措施和实施方法。
　　二、本论
　　空调的节能是一项系统工程的节能，这要求从整个工程的设计初期、运行管理的全部周期都要做到低能消耗才能达到使用要求的效果。
　　1、影响空调系统节能的外部因素
　　建筑的合理设计是空调节能的前提条件，这主要包括建筑构造的设计、窗的设计以及建筑对自然光的考虑因素等。
　　（1）建筑构造的设计
　　经研究表明，合理的建筑朝向和形状是能够达到节能的有效方法，在一定使用空间的前提下，缩小建筑外表面积，能减低空调负荷，所以建筑设计中应更多考虑圆形结构或者是方形结构。在建筑体型方面，要避免狭长、细高，更多的选择南北朝向。
　　其次，在建筑房屋屋顶的设计上，采用架空屋顶、通风屋顶、种植屋顶、冷屋顶等能够降低建筑屋顶对太阳辐射的吸收。种植屋顶即在屋顶种植绿色植物，既可遮阳、隔热，又能通过植物的光合作用消耗转化部分热量，也起到了美化环境作用。国外大量冷屋顶的利用，实践研究证明其节能效果显著。冷屋顶指反射率较高的屋顶，通过对普通屋顶涂敷浅色、高反射率的涂料，提高其反射率，减少对太阳辐射的吸收，从而达到建筑节能的目的。研究表明，采用冷屋顶可使空调系统负荷降低10%～50%。
　　最后，在建筑材料的选择上应考虑具有隔热或绝热效果的新型建筑材料，比如墙体绝热材料，包括聚氨酯板、膨胀聚苯板、挤塑聚苯板等。
　　（2）窗的性能和外墙隔热
　　众所周知，玻璃窗的热阻要比墙体小得多，所以玻璃窗损失的热量也大得多，因而对玻璃窗采取一些措施也是节能的有效途径。可以减少窗与墙体的面积比例，在充分保证光线的前提下，减少窗的面积；采用反射玻璃、具有吸热功能的玻璃和双层玻璃加以隔热，适当增强墙体的保热性能。
　　对于具有保温性能的维护结构，外窗对其具有重要作用，对此，在考虑到光线与墙面积的情况下，可以采用镀膜玻璃或采用中空玻璃，晚上采用保温窗帘。
　　（3）利用自然光和控制照明
　　尽量利用自然光，采用局部照明和工作点照明的方式，节省照明用电的同时也能减少照明发热对空调引起负荷。
　　除以上技术措施外，在影响空调节能的外部因素方面，还可以考虑气象因素和建筑的绿化，建筑周围的绿化能减低气候的温度，减少建筑物对阳光的辐射量，实现建筑节能。
　　2、空调系统的节能设计
　　1、合理的室内设计温度
　　选择合理的室内设计温度，是空调系统设计的首要问题。其中一个重要的因素便是从节能的角度来确定室内温、湿度标准。空调系统耗能的大小不仅与室外气候参数、建筑物的维护结构及室内发热等有关，同时，室内设计温度也直接影响空调负荷。
　　（1）温湿度变化对热舒适度的影响
　　在保证人体健康的前提下，夏季时室内气温每提高一度，节省的负荷很乐观。以办公商场为例，穿着为夏季服装，空气流速保持在0.25m/s时，墙面温度和气温相等。以重庆为例，其夏季室外温度为35度，假设室内温度从24度提高到25度，则室内设计温度也提高一度。冬季取暖时，实测表明，取较低的干球温度和相对湿度的设定值可以减少围护结构的传热负荷。冬季室温从22度降至20度时，热负荷减少28%左右。通过以上分析可以看出，夏季室内温度越高，冷负荷就越低，设备耗能也就越小。室内空气温度的改变对室内热舒适度影响非常大，而相对湿度的变化却没有什么影响。当然，改变室内设定参数，是以不影响房屋建筑的使用功能为前提。
　　（2）改变室内设计温度和湿度值，控制空调耗能
　　以运动训练室为例，通过空调的冷负荷系数法计算出不同室内设计温度下的设计空调冷湿负荷值以及室内设计温度保持在25度为佳，从结果可以看出其中的变化规律：室内温度的变化是随着节能率呈线性规律而变化。室内温度每提高1度，空调系统将降低5%左右的能耗。另外，通过实践证明，节能率是随着相对湿度呈线性过渡变化的。在同等情况下，固定室内设计温度，仅仅改变室内相对湿度，当相对湿度每增加1%，空调将实现节能2%。
　　2、采用合理的空调系统
　　（1）变风量空调节能分析
　　在空调系统中占相当大比例的风机能，根据变风量系统与建筑负荷的变化关系，调节风量，减少风机耗能。对于不同房间的要求，要利用变风量便于控制调节的特点。另外，要善于利用风机送风量的不同方式，达到不同的节能效果。
　　（2）减少输送系统的能耗
　　作为空调系统总耗能的两大部分之一的动力耗能，要减少功耗可以从三方面考虑，减小流量、降低系统阻力和提高风机、水泵的效率。
　　如果系统中采用较大的供回水温差值，那么当与原有温差的比值在1时，采用大温差时的流量将为原来流量的三分之一。此时，风机要求的功率也将降低到原来的三分之一。所以，在达到空调舒适度的前提下，应尽量加大送风的温差。
　　除此之外，利用风机要求的功耗与系统流速的平力成正比的关系，在设计和运行时避免采用高流速，以取得节能的运行效果。同时，在水管中采用低流速有利于系统的水力工况保持稳定。
　　最后，要采用输送效率高的载能介质，一般而言，对于输送方式来讲，用水输送冷热能的耗能量比用空气输送的要小.并且在输送相同冷热能时，其所用水管的管径要比风管小，相应地，所占用的建筑空间也小很多。因此，对于集中冷冻方式，原则上应该把机房制冷设备的冷冻水尽量输送到各空调分区的附近或工作点上，通过末端非独立式空调机组(如柜式空调机组、风机盘管〕处理空气，就地或供附近房间使用。
　　3、对系统运行加强管理，适当提高节能效益
　　（1）首先，在空调系统中，主机的节能运行是整个空调系统节能的重要环节。在空调系统设计中，主机都要按最大负荷进行设计，而空调系统对每个具体工况，都有一条最佳的工作特性曲线，满足这条工作特性曲线，主机效率最高，能耗最小。因此，应控制主机尽量满足其工作特性曲线，可达到节能的目的。其次，做好设备及管道的绝热处理。空调设备和管道的绝热，对于降低能量消耗、运行费用相当重要。如果绝热效果不佳或在维修后绝热层修复不好，不但过多地消耗了冷量，也会由于冷水温度的升高，降低空调房间的舒适度。再次，加强对空调系统操作人员的岗前培训，提高管理人员素质，增强专业技术知识，持证上岗。
　　（2）加强日常管理工作，要经常定期的对空调设备及系统进行维护，防止冷热水及冷热风的跑、冒、滴、漏，对换热设备传热器表面进行定期清洁和除灰，经常检查自控设备和仪表，保证能够正常工作。对各种参数进行监测，进行合理改造。对于不能连续通风的问题，要尽量缩短预冷时间，采用循环风。
　　三、结论
　　本文从建筑节能和空调系统节能两个角度介绍了空调系统节能的几个措施，对如何提高空调节能，提高工作效率进行了探讨。在空调发展的过程中，节能降耗成为必然的发展方向，将影响空调节能的外部因素与空调系统自身的因素结合起来，以合理的方式达到经济的节能效果。
　　参考文献：
　　1、彭慧，崔宝珠，李静.建筑围护结构节能与暖通空调系统节能.《煤气与热力》.2006年09期
　　2、陈沛林，岳孝方.空调与制冷技术手册.同济大学出版社.1990年

《空调系统的节能分析》

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