中央空调系统节能改造方案

   空调系统的能耗主要有两个方面，一方面是为了供给空气处理设备冷量和热量的冷热源能耗，如压缩式制冷机耗电，吸收式制冷机耗蒸汽或燃气，锅炉耗煤、燃油、燃气或电等；另一方面是为了给房间送风和输送空调循环水，风机和水泵所消耗的电能。
冷热源的能耗由建筑物所需要的供冷量和供热量决定，建筑物的空调需冷量和需热量的影响因素有室外气象参数（如室外空气温度、空气湿度、太阳辐射强度等），室内空调设计标准，外墙门窗的传热特性，室内人员、照明、设备的散热、散湿状况以及新风量的多少等。风机、水泵的输送能耗受所输送的空气量、水量和水系统、风系统的输送阻力影响，风系统、水系统的流量和阻力的影响因素有系统型式、送风温差、供回水温差、送风和送水流速、空气处理设备和冷热源设备的阻力和效率等。针对上述影响因素和商业建筑的特点，商业建筑空调节能的技术措施可归纳为七个方面：减少冷热负荷、提高冷热源效率、利用自然冷源、减少水泵电耗、减少风机电耗、改善控制、规范运行管理。 
1 减少冷热负荷
冷热负荷是空调系统最基础的数据，制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵以及给房间送冷、送热的空调箱、风机盘管等规格型号的选择都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷，不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号，降低空调系统的初投资，而且这些设备型号减小后，所需的配电功率也会减少，这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少，运行费用降低。所以减少冷热负荷是商业建筑节能最根本的措施。减少冷热负荷有以下一些具体措施：
1.1 改善建筑的保温隔热性能
　　房间内冷热量的损失通过房间的墙体、门窗等传递出去的。改善建筑的保温隔热性能可以直接有效地减少建筑物的冷热负荷。改善建筑的保温隔热性能可以从以下几个方面着手：
　　确定合适的窗墙面积比例，不要盲目追求大窗户、全玻璃幕墙。
　　合理设计窗户遮阳。
　　充分利用保温隔热性能好的玻璃窗。
1.2 选择合理的室内设计参数
　　夏季设计温度太低或冬季室内设计温度太高，都会增加建筑的冷热负荷。在满足舒适要求的条件下，要尽量提高夏季的室内设计温度和相对湿度，尽量降低冬季的室内设计温度和相对湿度，不要盲目追求夏季室内空气温度过低、过干，冬季室内设计温度过高。
1.3 局部热源就地排除
　　商业建筑中的有些房间，由于使用功能的需要，会在房间的局部产生较大的散热量。在空调系统设计过程中，应考虑在发热量比较大的局部热源附近设置局部排风，将设备散热量直接排出室外，防止热量散发到室内，以减少夏季的冷负荷。例:本项目中燃气调压间设置了一套独立排风系统。如果在运行中，这些排风机可能没有开启或者发生故障并得不到及时的更换和修理，那么这些局部热源就会造成很大的冷负荷，浪费冷量和破坏室内热环境。
1.4 控制和正确使用室外新风量
由于新风负荷占建筑物总负荷的20～30％，控制和正确使用新风量是空调系统最有效的节能措施之一。由于新风负荷接近总负荷的1/3，所以要严格控制新风量的大小。除了严格控制新风量的大小之外，还要合理利用新风。春秋季或冬季，有些房间仍需供冷，此时当室外空气焓值小于室内空气设计状态的焓值时，可采用室外新风为室内降温，可减少冷机的开启量，节省能耗。
　　减少新风负荷应从以下两方面着手：
　　不要随意提高最小新风量标准
　　杜绝非正常渠道引入新风
2 提高冷热源效率
空调系统采用的冷热源方式：水冷冷水机组+锅炉。
夏季用水冷冷水机组制冷,冬季用锅炉供热。水冷冷水机组制冷消耗电能，设计工况下的能效比(制冷量/耗电量)比较高,一般为3.7～5左右。
　　空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高，否则制冷系数就会较低，产生单位冷量所需消耗的功量多，耗电量高，增加建筑的能耗。提高冷源效率可采取以下一些措施：
2.1 降低冷却水温度
　　由于冷却水温度越低，冷机的制冷系数越高。冷却水的供水温度每上升1℃，冷机的COP下降近4%。降低冷却水温度需要加强运行管理，停止的冷却塔的进出水管的阀门应该关闭，否则，来自停开的冷却塔的温度较高的水使混合后的水温提高，冷机的制冷系数就减低了。冷却塔使用一段时间后，应及时检修，否则冷却塔的效率会下降，不能充分地为冷却水降温。
2.2 提高冷冻水温度
　　由于冷冻水温度越高，冷机的制冷效率越高。冷冻水供水温度提高1℃，冷机的制冷系数可提高3％，所以在日常运行中不要盲目降低冷冻水温度。例如，不要设置过低的冷机冷冻水设定温度；关闭停止运行的冷机的水阀，防止部分冷冻水走旁通管路，经过运行中的冷机的水量较少，冷冻水温度被冷机降低到过低的水平。 
3 利用自然冷源
由于建筑室内的人员、照明灯光、电脑的设备的散热量的影响，在春秋季当室外空气温度较低时，室内空气温度仍然较高，仍需要供冷。尤其是没有外墙、外窗的内区房间，即使
在寒冷的冬季，由于室内的散热量没有途径散发到室外，室内仍需供冷。此时如果开启冷机供冷，不仅由于此时冷负荷较小，冷机制冷系数较低、能耗大，而且极端不合理。
　　比较常见而且容易利用的自然冷源主要有两种，一种是地下水，另一种是春秋季和冬季的室外冷空气。由于地下水常年保持在18℃左右的温度，所以地下水不仅可以在夏季可作为冷却水为空调系统提供冷量，而且冬季还可以利用水源热泵机组为空调系统提供热量。第二种较好的自然冷源是春秋季和冬季的室外冷空气，此时室外空气较低，可用于空调系统供冷。
室外冷空气的利用有两种方法：一是春秋季利用低温室外空气供冷，当室外空气温度较低时，可以直接将室外低温空气送至室内，为室内降温。为了能实现在春秋季利用低温室外空气供冷，空调系统设计时注意要有足够的新风道引入室外新风。第二种方法是利用冷却塔供冷，适合没有足够的新风道为室内送室外新风。具体方法是春秋季利用冷却塔将冷却水温度降低，再通过板式换热器冷却冷冻循环水，被降低了温度的冷冻水送到末端的散冷设备，如风机盘管、空调箱，将冷量送到各个需要供冷的房间。 
4 减少水泵电耗
　　空调系统中的水泵不仅起着非常重要的作用，而且耗电量也非常大。减少空调水泵电耗可从以下几个方面着手：
4.1 冷却水开式系统改为闭式系统
开式冷却水系统中冷却水泵的扬程除了要克服冷却水在管道中的流动阻力外，还要提供将冷却水从冷却水池送至高位冷却塔克服水位高差所需要的能量。如果取消冷却水池，将从冷却塔回来的水管直接接至冷却水泵的入口，这种冷却水系统成为闭式冷却水系统，冷却水泵就不需提供将冷却水从制冷机提升到冷却塔克服水位高差所需要的能量，只需提供能量克服冷却水在管道中流动的阻力，所以所需要的水泵扬程要比开式冷却水系统小得多，因此水泵的能耗也就小很多。
4.2 减小阀门、过滤器阻力
　　阀门和过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。
　　阀门是调节管路阻力特性的主要部件，不同支路阻力不平衡时主要靠调节阀门开度来使各支路阻力平衡，以保证各个支路的水流量满足需要。由于阀门的阻力会增加水泵的扬程和电耗，所以应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。
4.3 提高水泵效率
　　水泵功率是指由原动机传到泵轴上的功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0～最大效率（一般80％左右）变化。在输送流体的要求相同，即要求的输出功率相同的条件下，如果水泵的效率较低，那么就需要较大的输入功率，水泵的能耗就会较大。因此，空调系统设计时要选择型号规格合适的水泵，使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时，也要注意让水泵工作在高效率状态点。
4.4 设定合适的空调系统水流量
　　空调系统的水流量是由空调冷热负荷和空调水供回水温差决定的。空调水供回水温差越大，空调水流量越小，从而水泵的耗电量越小。但是空调水流量减少，流经制冷机的蒸发器时流速降低，引起换热系数降低，需要的换热面积增大，金属耗量增大。所以经过技术经济比较，空调冷冻水的供回水温差4～6℃较经济合理，空调热水的供回水温差10℃较经济合理，大多数空调系统都按照5℃的冷冻水供回水温差和10℃空调热水供回水温。
实际工程中有很多空调系统的供回水温差只有2～3℃，如果将供回水温差提高到5℃，水流量将减少到原来的50％左右，所以如果水流量减少50％，水泵耗电量将减少87.5％，节能效果非常明显。但是实际工程中常出现如果减少水流量，有些房间就会出现夏季室温降不下来的情况，而不得不提高流量、降低温差来运行。出现这种情况的原因是水系统中各个支路阻力不平衡，夏季过热的房间所属的支路阻力大，当流量减少时，阻力大的支路水流量减小到不能满足需要的程度，致使房间过热。如果加大流量，阻力小的支路就会超过需要的水流量，那些阻力大的支路的水流量则刚好满足要求，不会出现夏季室温降不下来的情况。这种空调系统的运行是以增大流量和耗电量为代价的。
空调水系统采用变流量水系统，使供水量随空调负荷的变化而增减，不但可以减少处理过程的能耗还能节省输送能耗。
 
5 减少风机电耗
　　空调系统中风机包括空调风机以及其它送风机、排风机的，这些设备的电耗占空调系统耗电量的比例是最大的。
　　空调系统风机电耗所占比例最大，风机节能的潜力也就最大，风机的节能也应引起最大的重视。减少风机能耗主要从以下几个方面入手：定期清洗过滤、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适。
6 改善空调系统控制
目前很多商业建筑的空调系统未设空调自控，也有很多商业建筑的空调自控系统因年久失修而无法使用，这使得空调系统的运行管理很不方便。特别是对于面积较大的商业建筑，可能有上百台空调箱、新风机组，运行管理人员连每天启停空调箱都没有足够的精力去实现，更不用说适时地调整空调箱的运行参数，让其节能运行。因此很多商业建筑的空调箱、新风机在空调季节只得让它们全天24小时运行。如果为空调系统加装自控系统，即使是最简单的启停控制，也可以极大节省空调能耗。
7 运行管理中一些重要的节能手段
在实际运行中,对于系统形式相同和建筑规模相似的建筑物,其运行能耗也存在较大的差别。因此,加强运行管理,合理降低设备的运行能耗可以大大的节约能源,并带来显著的经济效益。
7.1 提高运行管理人员的技术素质
一个设计上节能的空调系统，并严格按照设计要求和有关标准安装起来后，能否真正节能，在于运行管理的水平。故应加强对管理人员的专业培训，提高管理人员的专业素质，实行管理人员从业证书制度。
7.2 合理的用能计费制度
集中空调实行计量收费，是建筑节能的一项基本措施。目前在欧美等国热量计量已是成熟的技术，据国外调查资料表明：实行集中空调计量收费后，其节能率在8%-15%。我国在计量方面也已取得了一定的成就。
7.3 运行管理
7.3.1 管路系统的检漏、检垢
管路系统中的水或空气都是携带冷量或热量的介质。它们从系统中泄露就直接造成了能量的损失。所以，经常对管道设备进行检查并采取相应的措施是很有
必要的。在一些保温管道表面，如果泄露的水打湿了保温材料，就会大大生气保温性能，造成能量损失。换热设备的结垢会造成设备性能的下降，所以，需要对水进行必要的处理和对水系统进行合理的清洗。当风系统中过滤器上截留的杂物过多时，阻力升高，导致风机压力上升、能耗增加，并且增加了漏风的可能性，应时常对其进行清洗或更换。对于风冷热泵冷热水机组，还要注意保证空气流动的畅通、换热器表面的清洁和不受腐蚀。
7.3.2 调节新风量
新风负荷占总负荷的比例较大。在实际使用中，并不是每时每刻都需要设计新风量。在一些人员变化有规律的场所，运行人员可以根据人员的变化进行新风量的调节。对于间歇运行的系统，在预冷或预热的过程中，应该关闭新风。
7.3.3 在过渡季节利用室外空气的自然冷量
在供冷季当室外空气的焓值低于室内空气的焓值时，就应该尽量利用新风供冷。此时，应尽可能开启非空调区域的门窗。
7.3.4 合理设定设备的启动和停止的时间
在系统间歇运行时，应根据维护结构、室内物品的热工特性、气候的变化及房间使用功能等确定预热预冷的时间和提前停机时间。