公共建筑中央空调能效检测和提高措施

冯翠花，李春阳，李志亮，夏林锋，张 伟

（合肥通用机械研究院有限公司，安徽合肥 230031）

0 引言

中央空调在许多公共建筑中都发挥着重要作用，对公共建筑的运行环境起着良好的改善作用，中央空调系统具有较复杂的运行环境，其节能情况对中央空调的良好运行具有重要意义。因此，应加强对公共建筑中央空调节能及能效的检测工作。

1 公共建筑中央空调使用过程中的能源消耗

伴随着中央空调在很多公共建筑中的大量使用，能源消耗问题成为需要重点考虑的因素。很多公共建筑中央空调在长期使用下，其冷冻以及冷却效率逐渐下降，没有对冷却塔进行及时清洗，降低了公共建筑中央空调的散热能力，难以有效闭合截止阀，使公共建筑空调运行过程中出现冷水短路现象，这些因素的出现消耗了空调的整体性能，提升了冷源系统的能源消耗[1]。

部分公共建筑中央空调在管理过程中采用的是人工调试的方式，其中可能具有上百台新风机组与空调箱，工作人员没有足够的时间与精力对所有的机器进行及时调试与查看。部分公共建筑中央空调制冷过程中产生大量的废热，造成了资源的浪费。

2 中央空调的节能性及能效检测

针对中央空调运行过程中出现的各种能源浪费现象，要求对中央空调的节能性及其能效进行有效检测。要求严格按照GB/T 10870—2014《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组性能试验方法》以及GB/T 18430.1—2007《蒸气压缩循环冷水（热泵）机组第1 部分：工业或商业用及类似用途的冷水（热泵）机组》以及GB 4706.1 中的相关规定进行及时检验，为了确定在标准工况下空调运行中的性能系数，需要充分而有效地测定中央空调使用过程中压缩机的电压电流数值以及冷却水的流量，并计算出供回水的温度等指标[2]。

按照GB/T 13468—2013 以及《泵类液体输送系统电能平衡测试与计算方法》和GB/T 16666—2012《泵类液体输送系统节能监测》等系统指标，测算出水泵的具体能效参数值。同时为了计算出中央空调的水泵运行效率以及电机负载率等指标值，需要计算中央空调水泵进出口流量值、压力值、电动率以及其高度差等指标数值，为中央空调的节能性能及能效检测提供多种数据支持。此外，严格按照《三相异步电动机经济运行》中的相关标准、测定电机的负载率等指标数值[3]。

3 对中央空调节能系统运行测算

中央空调节能系统运行测算包括测算制冷机组的性能，测算水泵的运行效率，测算冷冻水供回水温差以及测算制冷压缩机的排气温度等。

3.1 测算制冷机组的性能

中央空调制冷机组的性能可用式（1）表示。

式中，空调机组的输入功率以NC表示，机组提供的制冷量以QC表示，冷冻水的供回水温差以Δt 表示，水的定压比热以CP表示。冷冻水的流量以G 表示。制冷机组的性能计算过程严格执行《公共建筑节能设计标准》中的相关规定，在规定电能的驱动作用下，充分压缩循环冷水机组，在具体的规定条件以及制冷工况下，中央空调的性能系数COP 具有具体的测算标准，要求严格按照表1 中的规定进行测算[4]。根据中央空调中冷水以及热泵机组的额定性能系数计算制冷机组的性能。

表1 中央空调冷水及热泵机组额定性能系数

3.2 测算水泵的运行效率

中央空调中水泵的运行效率测算表达式为式（2）。

式中，水泵有效功率以Pepe表示，水泵进口液体流量以表示，水泵的出口处液体流量以表示，水泵的轴功率以NP表示，液体的平均流量以Q 表示，水泵进口压力以Pin表示，水泵出口压力以Pout表示。水泵进出口压力表高度差以ΔZ 表示。

计算过程严格按照《空气调节系统及经济运行》中的相关规定，要求水泵运行系统的额定功率控制在0.85 的范围之内，同时按照《泵类及液体输送系统节能监测方法》中的相关规定，要求电机负载率＞40%。对中央空调水泵运行数值的测算，数值较低一般是由于水系统阻力特性与水泵运行不匹配，或是水泵的自身性能出现了变化，由此要求及时调整或更换水泵。中央空调中水泵运行效率测算过程中要求严格按照国家相关机构对液体输送系统合格率与水泵类效率的指标规定[5]，见表2。

表2 中央空调液体输送系统合格率与水泵类效率的指标规定

3.3 测算冷冻水供回水温差

中央空调系统水流量由空调水供回水温差以及空调冷负荷共同决定，是中央空调系统节能测算中的重要指标，在空调水供回水温差比较大的情况下，产生的空调水流量较小，需要消耗的电量就比较少。同时随着空调水流量的降低，空调蒸发器流量速度也随之降低，由此使换热系统的系数值变小，为适应这一变化，需要增加换热面积，由此对金属的消耗增大。通过对中央空调运行过程中多种环境情况对比发现，（4～6）℃空调冷冻水供回水温差，是比较合理的运行状态，因此，很多中央空调在运行中将供回水的温差设置为5 ℃。

3.4 测算制冷压缩机的排气温度

中央空调在制冷的同时会产生大量的废热，如何对这些废热进行处理是中央空调运行效率计算的重要指标。在废热排放较为集中、废热量较大的情况下，可以结合使用需要，对空调运行过程产生的余热进行集中回收利用，提升节能效果。

4 中央空调运行过程中的节能措施

4.1 加强对制冷机组的充分利用

通过对中央空调制冷机组实际运行情况的测算，充分掌握其制冷能力，分析其是否处于高效运行状态，加强对制冷机组的充分利用。及时发现制冷机组运行过程中的不良现象，包括输水系统设计不合理、冷却塔实际冷却效果不良等，及时发现运行控制中的不良因素，并采取有效的改进措施。

4.2 降低水泵的电能消耗

中央空调运行过程中，系统耗电量中的15%～30%都由空调水泵所消耗。在中央空调设计过程中，需要结合实际建筑物的面积设计冷却水泵、冷却塔风机与冷冻水泵等，要求在设计过程中保留10%～15%的余量。中央空调在一年四季中一般是处于最大的水流量之下工作。由于实际负荷量的变化以及温度等因素的影响，中央空调运行过程中的实际热负荷一般远低于设计负载。随着空调冷负荷的变化，其中的循环水量也会随之变化，因此可以通过优化设计的方式降低水泵的电能消耗，充分运用变频调速技术对水泵的流量进行调节，降低水泵的电能消耗，实现节能效果。

5 结束语

中央空调在当今时代发挥着越来越重要的作用，很多建筑物与公共空间都设计并使用中央空调，对空气温度起到了良好的调节作用，同时也产生大量的电能消耗与热能消耗。因此在中央空调的运行过程中，应加强节能性能及能效检测，测算水泵的运行效率、冷冻水供回水温差以及制冷压缩机的排气温度等，从而判断出中央空调的节能情况与消耗情况，并通过加强对制冷机组的充分利用与降低水泵电能消耗等方式达到良好的节能效果。