公共建筑中央空调节能方法概述

公共建筑中央空调节能方法概述
高远
摘要：我国能源形势紧迫，本文论述了我国中央空调耗能的现状和空调节能的意义,从空调系统的冷热源选择、空调水系统及空调系统设备几个方面阐述了公共建筑中央空调的节能措施；并且指出，要实现中央空调的节能，不仅仅要做到“节流”，还要注意“开源”，开发太阳能、地热能等新能源，配合现有节能技术，开发出空调节能新方法，实现中央空调节能。
关键词：中央空调，能耗现状，节能措施，新能源
0 引言
自上个世纪90年代以来，资源消耗和环境恶化已成为全人类需要面对的问题，节能减排已成为世界各国关注的热点。在能源消耗中，建筑业是耗能大户。据有关资料显示，欧美一些发达国家，建筑能耗大约占全国能耗的30％左右，如表1所示，作为建筑可持续发展的一个最普通、最明显的特征，建筑节能己成为建筑行业科技发展与产业建设的一个重要领域。随着我国改革开放的深入和国民经济的持续增长，空调能耗的增加为我国本来就紧张的能源工业带来了很大的压力[2]，尤其是电力的供应更加紧张[3]。中央空调的节能措施，不仅仅要限于节约能源，更重要的是开发出洁净新能源，使中用空调节能措施真正做到“开源节流”。
表1 欧美各国建筑能耗占总能耗的比例
国家美国英国德国瑞典丹麦加拿大荷兰比利时日本
比例 31.9％ 34.3％ 32.8％ 33.9％ 42.4％ 33.9％ 31.3％ 31.8％ 20.3％
1 我国公共建筑空调耗能研究现状
在国内，公共建筑空调系统的能耗研究工作起步较晚，最初的测量多是为了满足空调系统中某一具体的研究，如新风冷热负荷能耗、热回收节能效益、水泵或风机的能耗等，而相对于整个建筑空调系统的能耗的研究，数据比较贫乏。九十年代以来，部分高校开始进行了这方面的研究，测量和分析典型的公共建筑的空调系统的能耗，为建筑物的节能运行管理和今后的改造提出了建议，为优化设计和节能技术的推广打下了基础。
暖通空调系统的节能研究方向有很多，很多学者已经对降低其能耗的方法有所探讨。包括降低建筑冷热负荷、选择设计合理的空调系统冷热源、优化空调系统设计并对其各个部件进行优化控制、提高制冷机组工作效率、采用自然通风或二次回风系统等措施来实现中央空调真正节能。
2中央空调常用节能措施
2.1 普及空调节能观念，提高设计人员节能意识
公共建筑中央空调要实现节能目的，最重要的是设计人员的节能意识。其中包括
合理的计算室内负荷：设计人员在设计空调系统是，首先需要计算室内冷热负荷。室内负荷计算时，建筑物冷负荷的最大值应为每个房间逐时负荷叠加的最大值,而不是简单地将每个房间的最大冷负荷进行叠加,还应考虑同时使用系数，以减少主机的设计容量,达到减少运行能耗的目的。
合理选择室内设计温差：经重庆、上海、广州等地区的实践证明，夏季室内温度低1℃或冬季高1℃，工程投资将增加6%能耗增加8%，并且加大室内外温差也不符合卫生学要求。舒适性空调夏季比较理想的室内温度是比室外环境温度低5一8℃为好。
合理匹配空调系统设备：空调系统设备应该相互匹配，避免“小马拉大车”情况出现。
2.2 公共建筑本身的节能设计
在进行公共建筑本身设计时，要应该充分考虑减低建筑能耗，从而可以减低空调系统负荷，减少空调系统因为建筑本身而浪费冷热量。具体措施如下：
合理设计窗的构造。窗的构造应能起控制日光照射的作用并要限制窗户墙体的面积比，对于窗户面积比较大的建筑物，应考虑采用吸热或遮阳措施,如遮阳板、等。在室外温度较低的时候可以直接利用自然空气作为能源，所以窗的构造应能开启或在其上设置可以开启的自然通风口。
提高门窗气密性。房间换气次数由0. 8h降到0. 5h，建筑物的耗冷可降低8%左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。
对于供冷负荷较大的建筑物,其表面颜色以浅色为好。建筑物的外围护结构设计时，要把热容量大的材料放在外围护层的室内侧，而把热容量小的保温材料放在外侧以减少围护结构的蓄热负荷。
2.3 中央空调系统冷热源节能措施
在空调各个部分能耗中，冷热源能耗可占整个空调系统的50%左右，节能潜力巨大。空调冷热源的选择上，除了采用常用冷热源外，还可以因地制宜，开发新能源。可以使用热泵系统，如土壤源热泵系统，水源热泵系统、污水源热泵系统等，可以大大降低空调系统能耗。
2.4 中央空调水系统节能措施
一般空调系统的输配用电，在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%～25%,夏季供冷期间占12%～24%[4]。因此水系统节能具有重要意义。常用方法有：
采用大温差：在满足中央空调精度、人员舒适和工艺要求的前提下，应尽可能加大送风温差。要注意的是：供、回水的温度差不宜大于8摄氏度。
选用低流速：因为水泵和风机要求的功耗大致与管路系统中的流速成正比关系，因此，要取得节能效果,宜采用低流速。此外,干管中采用低流速还有利于系统的水力工况稳定性。
3 建筑节能新理念—采用新技术、开发新能源
除上述常规方法，要实现中央空调系统的节能，还可以通过采用特殊技术，开发新能源等实现。
冰蓄冷低温送风空调系统[5]的使用，即冰蓄冷配合4～6℃的低温，可以降低输送系统能耗，提高整个系统的效益，使一次投资具有能与常规系统相比的竞争力。
目前提出了温度湿度独立控制的空调方式[6]。这一方式可以避免采用冷凝式除湿时为了调节相对湿度进行再热而导致的冷热抵消，还可用高温冷源吸收显热，使冷源效率大幅度提高，同时还可有效改善室内空气质量，因此被普遍认为是未来的主流空调方式。
另外，配合地域形式，合理利用当地有价值的洁净能源，也是实现中央空调系统节能的方法之一。
例如：采用太阳能光伏建筑一体化技术，将光伏板产生的电量供空调系统使用，减少了国家电网耗电量，节约了一次能源煤的燃烧；在水源或污水比较充足地区，可以采用（污水）水源热泵系统，降低系统能耗；土壤源热泵空调系统的应用虽然会增大空调系统初投资，但从长远来看，土壤源热泵系统运行费用低，回收期限短，也是实现空调系统节能的科学方法之一；在存在着大量涌水的广大矿区，可以利用矿井水作为空调系统冷热源，避免的冬季燃煤，间接地提高了空调系统用能效率，等等。
总之，目前能不同程度的降低空调系统能量消耗的方法很多，暖通专业人士对各种方法的应用还在进一步探讨中。
4 结语
中央空调的节能涉及范围较广，建筑、空调、设计、产品和运行管理等各方面都有许多问题可深入研究探讨，对节能的认识应该有一个正确的观点，随着科技的不断发展，越来越多的新技术将应用到中央空调节能中来，这样才是科学的空调节能途径。从长远来看，节能和环保是实现可持续发展的关键。实现公共建筑中央空调系统节能，前景广阔，道路曲折，需要全体暖通人员的共同努力。
参考文献
[1]鞠晓丽.上海市大型超市空调冷热源方案的综合评价研究.[西安建筑科技大学硕士论文] 2005，1－2
[2]杨纯华.现代化办公楼的空调节能与新风控制方法的研究.见：第十届全国暖通空调技术信息网大会论文集.北京：中国建筑工业出版社，1999，76－77
[3]吴晓艳. 公共建筑空调系统的节能设计与优化管理. [湖南大学硕士论文] 2006，1－2
[4]吴学. 浅论中央空调系统节能.建筑热能通风空调,2002（03）pp，62-63
[5]江亿.我国建筑耗能状况及有效的节能途径.暖通空调，2005，35(5)：30－40
[6]王厉.新风系统经济运行控制策略的分析与研究，暖通空调，2003，33(2)，129－132