关于空调系统节能措施的讨论

莫应强

摘 要：近年来，公共建筑的节能越来越受到关注，在公共建筑耗能中，空调系统所占比重甚至达到了建筑能耗40%以上，因此空调系统节能对于建筑耗能有着决定性的作用。本文从三个方面对空调系统的节能方法进行了讨论，分别是空调系统的冷热负荷设计计算以及水系统和风系统的节能。这三个方面的研究结果对于空调系统从系统设计、更换设备、运行管理等方面的节能改造有着指导意义。

关键词：节能；空调；设计；水系统；风系统

引言：现今，能源问题越来越成为关注的重点问题。很多国家或地区都出现了能源危机，能源供求的矛盾越来越尖锐，甚至引发冲突和战争。中国改革开放以来，其能源需求不断的增长，国际能源署预测，到2035年，中国将超过欧洲，成为世界上最大的能源购买国。为应对即将到来的环境和能源的双重挑战，我国政府一方面积极鼓励开发可持续发展、高效、清洁的新能源，另一方面积极鼓励开发和应用高科技节能技术以应对能源危机。有机构对北京市的大型商场、写字楼和酒店的空调、照明、卫生热水、动力设备等方面进行调研，发现空调在以上公共建筑中的能耗占比均达到40%以上，相比其他方面的能耗更有节能潜力。通过对公共建筑的空调系统进行了测试，发现其在系统设计、运行和管理方面均存在一定的问题，如果能够通过更换设备、优化设计或提高管理水平等方法对其进行节能改造，将能够取得很好的节能经济效益[1，2] 。

一、设计负荷的精准计算

空调的冷热负荷是空调各个部件选型的依据，一般来说，在满足要求的前提下，空调的冷热负荷设计应该尽量取最小值。合理的冷热负荷选择和计算是减少空调系统初投资、设备日常运行耗电量和降低运行费用的根本。从20世纪40年代开始，人们就开始比较系统地进行空调的冷热负荷计算。而随着计算机技术的发展，依据数学建模的负荷计算有着成为主流的趋势。另外，针对冷热负荷和空调系统特性的仿真软件也有很多，如DOE-2、HVACSIM、BLAST、TRNSYS等。

在进行空调的负荷计算时，若要精准，首先要分清热量和冷负荷这两个概念。得热量是指由某一时刻进入室内所得到的热量总和。其包括通过外墙、窗户和屋面的传热得热、透过玻璃窗日射的得热室内热源散热得热。冷负荷是指为了维持恒定的室温而需要在某一瞬间供给房间的冷量。在计算得热量的时候除了要充分分析和完全考虑进入空调房间和其内部所产生的热量，还要注意区别显热得热和潜热得热。分清这两种得热对于热湿处理设备的选择具有积极意义。区别在于它是否给空调房间带入了湿量，若进入的空气带入了湿量或者人体或设备有着散湿量，则这部分得热属于潜热的热；若仅仅热量传递，则这部分得热属于显热得热。同时注意，在某一瞬间的显热得热的总和不一定等于同一时间内的冷负荷。因为辐射传递到围护结构、家具和人体等室内物体的时候，这些热量被吸收并储存起来，当这些室内物体表面的温度高于空气温度，会将储存的热量通过热对流传递给室内空气，这样得热量就不等于冷负荷。

二、水系统的节能

有研究表明，空调水泵的耗电量占建筑总耗电量的8%

～16%，占空调系统耗电量的15%～30%，由此得出，水系统也有比较大节能潜力。在系统的设计中，水系统的节能设计一般采用两种方法，一种是采用变流量的水系统，即采用变频调速水泵；另一种是提高冷水初温、加大供回水温差。当空调的水流量减小的时候，水泵的耗电量就会减小。但是，空调水流量如果过少，在流过蒸发器时其流速就会降低，从而会引起换热系数也降低，需要更大的换热面积，从而导致更多的投资。所以需要对其经济性进行分析。根据研究表明，空调冷冻水的供回水温差为4～6℃，空调热水的供回水温差为10℃较为经济合理。因此在系统设计中，应参考这些值，以期系统更为经济节能。

三、风系统的节能

目前，最为广泛、研究最为深入的就是VAV（变风量）系统。随着变频调速等技术的普及，VAV（变风量）系统在控制上将更复杂。尽管如此，与定风量系统相比，VAV（变风量）系统仍然依靠其良好的节能性和能够满足温度要求不一致的房间工况而被广泛应用。特别是在节能性上，VAV（变风量）系统节约了提高送风温度所需要的热量，由于处理的一次风量减少，从而降低了风机的电耗，也在一定程度上减少了风道及保温材料。因此，采用VAV（变风量）系统全年可以节能30%～50%，相当大的程度上抵消了其冷量减少的不足。

结论：在公共建筑中，空调系统的能耗是非常巨大的，为了要对空调系统进行节能改造或在设计的过程中就进行优化，需要对空调的能耗进行分析。从设计的方面来看，需要对空调的冷热负荷的计算很精准，因此需要掌握得热量和冷负荷的概念，并对其进行分析。

参考文献：

[1] 伍小亭，《暖通空调系统节能设计思考》，《暖通空调》[J]。2012年42卷7期，1-11。