空调系统节能优化研究

陈 跃

(太原理工大学建筑设计研究院,山西 太原 030024)



空调系统节能优化研究

陈 跃

(太原理工大学建筑设计研究院,山西 太原 030024)

分析了空调系统节能设计中存在的问题，从变水量冷水机组、循环水泵、空调全系统三方面，探讨了空调系统的节能优化措施，以降低空调系统的能源消耗，实现节能、环保的目标。

空调系统，节能，冷水机组，循环水泵

0 引言

现阶段，空调已经应用于我们生活与生产中的各个方面，成为了生活与生产中无法替代的物品。同时，空调的能源消耗问题也越来越受到人们的重视。空调的能耗是指在空调系统中，所有的装置与设备在运行时消耗的能量总和，其包含有两部分：一部分是为了抵消建筑物中热量、湿气等相关负荷而产生的能源消耗；另一部分是流体装置在进行流体的输送过程中所产生的能源消耗。而随着能源以及资源短缺问题的凸显，我国开始提倡资源、能源的可持续利用，构建社会与环境的和谐发展。所以，运用空调系统时，应当通过一定的措施，对空调系统的节能性进行优化处理，以实现节约能源的目标。

1 空调系统节能优化所存在的问题

在空调系统中，影响其能源消耗的因素有很多，其主要因素有空调系统的形式、周围环境与建筑物室内的温差、空调设备的效率、输送流体所使用管道的长度等。

1.1 设计方面存在的问题

在进行空调系统设计时，通常会基于其工况条件下的系统工作能力而预估空调系统所需要的最大制冷量，并确定所采用制冷主机以及水泵的容量大小。进行水泵的选型设计时，其容量是依据空调系统的最大功率运转情况下来确定的。然而，在空调系统的使用过程中，其绝大多数时间是在未达到工况负荷的条件下运行的，如此便使很多的空调水泵在工作时存在大流量、小温差的不合理状态，从而使水泵在工作时有较大的能量浪费。并且，水系统温差发生改变，将导致空调制冷主机工作时的条件更加差，运行效率会明显降低，使空调系统的能源消耗量有所增加，并会对空调主机的使用寿命带来不利的影响。

1.2 控制方面存在的问题

在空调的主机以及一些末端设备中，设置有自动化控制部件。然而，却未建立一个相配套集中控制系统，使空调系统的自动化控制水平有限。若是外界温度出现一定的波动，尤其是当外界的湿度出现较大波动时，空调控制系统运行自动调控的时长偏长，造成一定的能源浪费。

1.3 系统优化中存在的问题

在较早时期，空调进行调控主要是为了达到相应的负荷要求，要是不针对空调系统进行优化调整，将会导致大量的能源消耗。

2 空调系统节能优化的措施

对于目前空调系统所承载的高能耗现象，不少的学者对空调系统的节能进行了探讨与研究，得到了不同的优化节能方案。在冷、热源空调设备的节能设计中，对冷、热源设备作了进一步的优选和优化研究。对装置进行优选与优化，指的是依照不同地域中的能源组成以及负荷特点等现实情况，而做出最优的机组选型以及系统配置。在进行空调装置的选型和优化时，大多数是通过调节冷水机组以及热泵机组所拥有的COP系数来实现的。空调系统中水系统节约能耗的优化过程中，实现能源消耗的节约主要是通过以下措施：

1)对水泵进行型号的优选，以改善水泵在空调系统中的工作效率。

2)适度增加供水以及回水温差值。在空调系统中，不管是冷水还是热水系统，通常供、回水温差值均为5 ℃左右。要是想要降低水系统自身的流量，减少水系统的自身能耗量，应当逐步的增加供水、回水温度差。现阶段，水系统的供、回水温差逐步的加大到了9 ℃左右。

3)适当的减少水泵扬程。在水系统中，水流速率不能太快，要确定相对经济的水流速率，从而使水系统中的水流阻力得以有效控制，尽可能的减少静压损失。

2.1 变水量冷水机组的节能优化

空调系统中，能源消耗量最大的部分就是冷水机组，其所消耗的能源量占据整个空调系统消耗能源总量的60%左右。所以，采用一定的措施，对冷水机主进行优化调节是非常关键的，也是最为有效的节能方法。目前，建筑物所使用的空调系统大多是将多台冷水机组进行并联使用，这样可以使空调系统的调控更加的具有灵活性，并且也可以使空调系统启动时的能源消耗有所减少。早在20世纪80年代，美国学者J.E.Braun曾提出，采用不同的冷水机组进行并联使用，不同的冷水机组其出水温度值保持一致，也就是说不同的冷水机组所提供给空调系统的制冷量是一致的，此时对于能源的消耗量是最少的，即最优方案。

2.2 循环水泵的节能优化

在空调系统中，水循环所需的动力是由循环水泵所提供的，而循环水泵在空调运行时所消耗的能量是整个系统所消耗能量的近20%，并且是建筑物中能量总消耗的10%左右。因此，循环水泵消耗能量的多少，会对空调系统有着直接的影响，同时也会对建筑物的整体能耗有非常大的影响。现在大多数的循环水泵是处于工频的状态进行工作的，而不能依据不同负荷的改变随时做出调整，这样会导致较多的能源消耗。如今，随着变频技术快速的发展，并逐步的应用在多个领域之中，人们也开始对变流量空调的不同二次泵配备形式进行研究，其结果显示：采用多泵并联的方式，空调系统能源的消耗量是最小的。对于循环水泵中的变压控制优化时，将管道的压力差控制位置加设于最不利管道通道中，可以非常显著的减少循环水泵运行时的能源消耗量。采用DDC网络对循环水泵进行控制，是把有空调系统中的二次循环水泵转换为变频控制的一次加压循环水泵，如此可以将一次、二次循环管道之间的旁通管道取消，同样可以非常显著的降低循环水泵系统所消耗的能源量。

2.3 对空调全系统的节能优化

对于空调系统的节能来说，只从空调系统中某单一的设备入手已经无法满足预期的节能效果。这是由于不同的空调设备在进行组合完成之后，投入到空调系统的运行中，是存在一定的相互作用的。所以，应当对整个空调系统加以节能优化处理。在进行整个空调系统的节能优化过程中，应当全面的对不同空调设备所采用各自优化手段时产生的相互作用进行综合考察，同时对整个空调系统做出科学合理的调控，这样才可以确保空调系统拥有最佳的节能效果。在空调系统的自动控制中，采取一定的优化调节，同样可以极大的影响到空调系统的节能效果。空调的自动化控制中，主要是对空调冷热源、空调风量、水量、末端装置的开关等进行调控。进行空调的智能化控制优化时，要把系统最低的能耗当成是空调系统节能评测的依据，如此才可以使空调系统实现最优的节能优化目标。在进行空调系统的智能化控制优化过程中，受到电子电力技术和智能化控制技术发展的影响，变频器等逐步的被应用于空调系统中，通过对变频器的使用，让空调系统中各个类别的机组均可以实现自我调节与控制的目的。同时可以依照不同的环境条件改变，而随时的对制冷机组工况进行调控，从而保障了整个空调系统可以一直处于最优的工作状态，以实现节约能源的目标。

3 结语

在社会与科技快速发展的过程中，我们对于生活的需求不断增多，并且也更加清晰的意识到对于资源以及能源保护的重要性。空调作为我们生活与生产中必备的物品，在为我们提供了舒适条件的同时，我们也应当重视其对于能源的节约。对空调系统的节能优化，应当从不同空调设备节能优化调节入手，并逐步的扩展到整个空调系统的节能优化。同时，还应当采用科学的自动化调控手段，以实现空调系统整体的最优节能目标。

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[2] 赵康乐.关于中央空调节能措施及维护与保养的相关思考[J].江西建材，2016(1)：126-127.

[3] 单夷平.中央空调系统的构成及变频节能技术的研究[J].电子技术与软件工程，2016(1)：151-152.

Study on energy-saving optimization of air-conditioning system

Chen Yue

(Taiyuan Technology University Building Design Academy, Taiyuan 030024, China)

The paper analyzes problems existing in air-conditioning system energy-saving design, and explores air-conditioning system energy saving and optimizing measures from three aspects of variable water volume cold water chiller, recycling water pump and air-conditioning system, with a view to reduce air-conditioning system energy consumption and to realize energy-saving and environment-protecting goals.

air-conditioning system, energy saving, cold water chiller, circulating water pump

1009-6825(2016)34-0195-02

2016-09-29

陈 跃(1984- )，男，工程硕士，工程师

TU831.3

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