中央空調系統節能設計及維保
一、中央空調系統的組成
中央空調系統是由一系列驅動流體流動的運動設備如水泵、風機及壓縮機、、各種型式的熱交換器如風機盤管、蒸發器、冷凝器及中間熱交換器等、及連接各種裝置的管道如風管、水管及冷媒管、和閥件所組成。系統一般可分下列五個循環 ：
1、室內空氣循環;2、冷水循環;3、冷媒循環;4、冷卻水循環;5、室外空氣循環。
總體說來，構成中央空調系統的設備和機械主要是熱交換器和流體機械兩種。
熱交換器是作為高、低溫兩種工作流體能量交換的設備。當任何一組熱交換器效果不好時，會增加系統耗電率kW/RT、，不是系統耗電量增加，就是冷凍能力下降。
流體機械則是推動工作流體循環的動力裝置，其耗電量W=QHh/η。耗電量的多少決定于運轉時數h，輸送的工作流體流量Q，工作流體循環所需要的揚程H以及效率η，減少其中任何一項，都可達到節能的目的。
二、中央空調系統設計中的節能
要實現中央空調系統的節能，首先應設計合理。中央空調系統是為空調建筑服務的，因此，節能設計可以分為兩方面，一方面是減少空調建筑的熱負荷，另一方面是提高中央空調系統的效率。
空調建筑在夏季依靠制冷機將室內的熱負荷移到室外。顯然，減少了室內的熱負荷，制冷機的運行時間就減少，中央空調系統的能耗就減少。
室內的熱負荷來自兩方面，一是由室內外溫差而引起的熱量交換，另一方面是室內照明和設備產生的熱負荷。因此，可以采取遮陽、氣密、絕熱等措施，以減少室內的熱負荷達到節能。
1、減少室內的熱負荷
1、遮陽
減少陽光直接輻射屋頂、墻、窗及透過窗戶進入室內，可采用挑檐、遮陽板篷、、鍍膜玻璃等;減輕外墻、屋面吸收陽光幅射熱，可采用淺色外墻飾面，將絕熱層設在外墻外側和屋頂屋面，或架空屋面。
增加外遮陽對夏季冷負荷或供冷量、減少十分明顯。據中國建筑科學研究院測定，在水泥屋面刷上石灰水，夏季屋面的表面溫度可降低16-19℃。
2、氣密
提高門窗氣密性，防止縫隙進風。采用塑鋼門窗不僅氣密性好，而且熱阻大，并可降低噪音，減少灰塵。或采用門窗密封條，提高門窗氣密性。房間換氣次數由 8 降到5次，建筑物的耗冷可降低8%左右。
因此設計中應采用密閉性良好的門窗。加設密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。根據門窗的具體情況，分別采用不同的密封條.如橡膠條、塑料條或橡塑結合的密封條。
3、絕熱
采用絕熱材料對墻、屋頂、門窗等進行絕熱，如巖棉、礦渣棉、玻璃棉、聚苯乙烯泡沫塑料、膨脹珍珠巖、加氣混凝土、聚氨酯硬質泡沫塑料、PVC塑料門窗、中 空玻璃等，以減少圍護結構的傳熱系數。采用空心砌塊、二層窗等，利用空氣隔熱，也可起到絕熱作用。增設外墻及屋頂的保溫層對冬、夏兩季節能有利.
4、控制窗墻比
窗墻比是窗洞口與墻的面積比值，增大這個比值不利于空調建筑節能。通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35%～45%。一般規定各朝向的窗墻比不得大于下列數字：北向25%;東、 西面向30%;南向35%。
減少窗、墻面積比，對減少夏季冷負荷有較好的效果。窗的設計和發展經歷了單層窗時期、雙層玻璃階段和鍍膜玻璃階段。目前最先進的節能窗是超級節能窗，雖然超級節能窗比普通窗的價格高20～50、%，但以節能計算，它的回收期只有2～4年。
5、照明
在我國，照明用電量已占總用量的10%以上，照明用電往往直接轉化為空調冷負荷。
對于空調面積大、照明容量大的地方，應采用照明與空調的組合系統。注意采用節能燈，節能燈發光效率高，是白熾燈的5倍左右。即同樣亮度時，節能燈耗電只有白熾燈的1/5。 采用節能燈不僅減少照明電耗 ，而且可以減少空調負荷。
2、提高中央空調系統的效率
1、合理選擇制冷裝置冷源、
配置多臺壓縮機的冷水機組具有明顯節能效果。因為這樣的機組在部分負荷時仍有較高的效率，而且，機組起動時可以實現順序起動各臺壓縮機，對電網的沖擊小，能量損失小。
此外，可以任意改變各臺壓縮機的起動順序， 使各臺壓縮機的磨損均衡，延長使用壽命。但臺數不宜過多，冷水機組臺數宜選用2～3臺，制冷量較大時亦不應超過4臺，單機制冷量的大小應合理搭配。
2、合理選擇主機容量
為了安全起見，絕大部分的冷水主機容量要比實際尖峰熱負載大20%以上。但是，實際尖峰熱負載在全年出現的頻率相當低，全年平均的熱負載大約是尖峰熱負載的60～70、%，使得全年平均的熱負載只有冷水主機容量的50～60、%。
由此，造成冷水主機大部分時間都在低負載下運轉。冷水主機負載率在60%以下運轉效率不佳。因此，主機容量不應選擇過大。
3、合理選擇制冷方式
有余熱如蒸汽、熱水和窯爐排放熱等、可供利用的地方，應優先選用溴化鋰吸收式冷水機組作為空調系統的冷源。
4、 配置優質的節能設備
由于設計制造技術的提高，近年來新上市的冷水主機的耗電率比20年前所生產的冷水主機降低約35%左右。因此在適當時候將舊主機換成高效率的冷水主機是非常可行的。
根據實例，某用戶為了解決CFC冷媒的問題，將一臺已經運轉約15年的350RT的冷水主機，換成可滿足尖峰需求的300RT的冷水主機，設備投資約可在4年左右回收。
三、中央空調運行和維護節能
1、空調系統經濟運行和技術管理
1、定期檢查和改善圍護結構、設備、水和空氣輸送系統的保溫性能，參照GB4272執行。
2、在滿足生產工藝和舒適性的條件下，合理降低建筑物空調的溫、濕度標準，適當增大送回風溫差和供回水溫差。
3、在保證最小新風量的前提下，合理控制和正確利用室外新風量。
4、定期檢查和維修水、空氣輸送系統，減少系統的泄漏。
5、定期維修、校核自動控制裝置及監測計旱儀表。
6、加強對空調水系統的水質管理。
7、建立運行管理、維護、檢修等規章制度。
8、建立運行日志和設備的技術檔案。
9、管理和操作人員要經過培訓，考核合格后才能上崗。
10、主管部門定期派專人檢查有關規章制度的執行情況。
2、控制合理的運行參數
1、室內溫、濕度
從節能角度出發來確定室內溫、濕度標準是節能的重要因素。在保證生產工藝與人體健康的條件下，夏季室溫每提高1℃，約可減少熱負荷11.2%。在夏季如將室內空氣濕度由60%提高到70%，則可節約能量17%左右。
據資料測算，僅僅將夏季室溫提高1℃，就可使空調工程投資總額降低約6%，運行費用減小8%左右。美國國家標準局認為將夏季室溫從24℃提高26.7℃，可節能15%。
2、新風量
新風負荷占空調總負荷的20%～40%，對其標準值高低的取舍，與節能關系重大，不可忽視。引進新風主要是為了滿足人員的衛生需求及部分工藝空調所需維持 的室內外壓差。而新風量的多少直接影響空調的負載，從而影響空調系統的風機、冷水泵、壓縮機、冷卻水泵、冷卻塔風扇的耗電。
一般設計是以人員最多及活動最激烈的情況來決定新風量。但實際使用時卻幾乎不需要使用這么大的新風量，從而造成在絕大部分的空調時段都在耗能的狀況下運轉。
較有效的方法是以室內空氣中二氧化碳含量來控制新風量。
大型酒店、賓館的公共場所，商場、餐廳、多功能廳及大型會議廳等，需要送入的新風量較大。在整個系統的實際運行中室外空氣溫、濕度隨季節而變化。因此，及時調節好新風與回風的比例就可以節能。例如，日本某商場在周一到周五將新風減少50%，總冷負荷減少了30%。
3、冷凍水的供、回水溫差
一般空調水系統的輸配用電，在夏季供冷期間約占整個建筑動力用電的12%-24%，因此水系統節能具有重要意義。目前，大流量、小溫差現象普遍存在，設計中供、回水溫差一般均取5℃。
調查測試一些高層賓館、飯店空調水系統的資料數據表明，夏季冷凍水系統供回水溫差較好的為3-4℃，較差的只有 1-1.5℃，造成實際水流量比需要的水量大，使水系統電耗大大增加。
4、冷卻水入口溫度
根據經驗，冷卻水入口溫度每降低1℃可節電1.5～2.0%。冷卻水入口溫度應在符合冷水主機特性及室外氣溫、濕球溫度的限制下盡可能地降低，以節約冷水主機的耗電。
在較低的冷卻水溫時冷水主機耗電降低，但冷卻水塔耗電升高，兩者耗電之和存在一最佳運轉效率點。
冷卻水塔應與冷水主機的運轉一起考慮，才能使系統整個效率提高。要達到最佳化控制，冷卻水設定溫度應隨室外氣溫、濕球溫度而變。
5、冷卻水循環量
減少冷卻水循環量，可以降低冷卻水泵耗電量。若能配合冷水主機與冷卻水塔選擇較大溫差的設計時，水流量即可降低，從而減少冷卻水泵的初裝費用和運轉費用。
6、冷卻塔風機控制
在大多數的設計中，一臺冷水主機會搭配一臺冷卻水塔，且水塔的起停與冷水主機聯動。由于中、大系統冷水主機臺數偏多，使得冷卻水塔臺數也多，不易管理及維護，且無法隨著空調負載及室外氣溫條件變動而調整風扇耗電量。
當水處理量大于300 m3/h以上時，方形冷卻塔可實現多風機控制。風機的數量可隨著處理水量的增大而增加。方形多風機型冷卻塔，可隨著夏季室外濕球溫度的變化隨意增減風機數量，用于晝夜溫差較大的地區更有利于節能。
7、運行時間的調節
歌舞廳、酒吧等消夏娛樂場所的經營時間通常僅為晚場營業，時間約19～22時。營業前2～4h將空調系統投入運轉，利用圍護結構的蓄冷能力使廳內的溫度慢慢下降至設計溫度的下限值或略低于該值。
這樣當營業后室內熱負荷逐漸增加形成峰值時，空調設備仍能在低于峰值負荷下正常運行，達到了“預冷”降低空調設備容量的目的，大約相當于減少了設計冷負荷的25%。
8、適當地調整冷水主機的設定溫度
在夏季中央空調主機用電量可達酒店用電總量55%以上。適當地調整冷水主機的設定溫度可收到較好的節能效果。冷水溫度越高，則主機耗電率越低。每提高1℃，節電約3%。
在調高冷水設定溫度時，需符合負荷端的溫度要求。調高冷水的設定溫度有兩種方法：一是冷水溫度隨室外氣溫設置;二是冷水溫度隨熱負載設置。
四、中央空調系統的維護與節能
1、空調系統的常規維護管理
①每年運行前要對空調系統進行打壓試驗、沖洗檢查。②系統的除污器要定期清理。③風機盤管的滴水盤定期檢查清洗。
2、制冷機組開機前的維護管理
①檢查冷凍水、冷卻水閥門開關是否正確。②檢查主機、油系統、制冷劑系統開關是否正確，液位是否正常。③在檢查的同時記錄冷凍冷卻、水的溫度和壓力差，主機油位，制冷劑的液位，機內壓力、油溫。④以上檢查結果記錄在案。
3、主機運轉時的維護管理
①在運轉過程中定時檢查制冷系統有無泄漏現象。②做好運轉記錄，每小時記錄一次。需要記錄的有油溫、油壓、油位，吸氣壓力、蒸發壓力、蒸發溫度、排氣壓力、排氣溫度、制冷劑的液面變化，冷凍水進出水壓差、溫差，冷卻水壓差、溫差，電流、電壓。③檢查有無異常現象。
4、機組停機時的維護管理
①關閉哪臺機組就把哪臺機組內水泄掉，以防停機后的熱膨脹損壞設備。②開機時打開相應冷凍冷卻水進出水閥，保證經濟運行。③機組運轉一個時期要對蒸發器、 冷凝器、油冷卻器的水系統徹底清洗，否則會降低機組制冷量，增大運轉成本。④主機各安全閥、儀表每年要校驗一次并記錄在案，確保機組安全運行。
5、空調停用后的系統保養
①系統要進行反復沖洗。②沖洗完后利用定壓設備使系統保持一定壓力，保證管道內壁不生銹，避免系統再運轉時堵塞。③所有明桿閥門全部用黃油保護閥桿。
五、節能計量監測與管理
1、采用一定的計量方法加強中央空調的管理。節能計量監測是節能管理的基礎：
在供冷、供熱水系統中，應設置溫度、壓力、水流量、冷熱量等監測儀表。
對用電量、燃料消耗量、用水量、蒸汽耗量，應分級、分類設置累計計量儀表。
對分散設置的空調器、空調機組的用電量，應按配電系統、機組的分散程度，設置電度表。
2、加強對空調操作人員的培訓，提高管理人員素質，實行空調操作人員操作證制 度。各項調節和節能措施的實施，都與操作人員的技術素質直接相關;具備必要的制 冷空調知識;要懂得根據室外參數的變化進行調節;要懂得怎樣調節才會節能。