浅析空调系统的节能设计存在的问题及对策
发布时间：2013-08-10
摘要：节能对于现代化建设而言，具有十分重要的意义。由于各地电力十分紧张的情形下空调系统的节能设计对于实现节能具有前瞻性作用。本文对空调系统机能设计中存在问题的分析提出相应措施。
关键词：空调系统,节能设计,问题
建筑空调系统尤其是空调作为建筑物必要的配套设施之一，已经得到广泛的应用。空调系统虽然可以给建筑物整体提供适宜的温度环境，但是能耗较高，随着我国电力供应的日趋紧张，建筑空调系统的节能化设计显得颇为重要。节能是指加强用能的管理，采取技术可行、经济合理以及环境和社会可以承担的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。
一、空调系统节能设计原则
第一：在设计节能空调的情况下不影响空调的服务质量。对于空调系统的节能设计必须要建筑对于温度环境的使用要求，并保证空调主机的正常运行，这是空调系统节能设计的基本要求。
第二：空调节能设计应稳定有效。节能设计中，空调应能够稳定运行，并通过对空调各部分系统的优化设计，提高工作效率与节能效率。
第三：设计方案简单实用，尽可能降低节能设计成本。在进行空调系统节能设计过程中，应综合技术以及经济等多方面比较分析确定设计方案，确保节能设计方案的可靠、实用、经济以及有效。节能设计中对于初期设备改造或者选型方面，应简单、经济、实用，以降低初期节能设计成本的投入，提高空调系统的节能效益。
二、设计中普遍存在的问题
2.1制冷机装机容量偏大
根据国家的规定：应该对空气调节区进行冷负荷计算。部分设计人员采用负荷指标估算，致使制冷机装机容量普遍偏大，造成初投资的很大浪费，同时影响部分负下的冷机效率。 如空调与制冷技术手册、采暖空调制冷手册等给出的商场类建筑夏季冷负荷的概算指标为210W/m2～240W/m2，旅馆、办公类的冷负荷指标为94W/m2～163W/m2。在实际设计过程中，由于考虑各种各样的安全系数，使单位空调面积的制冷机装机容量大多比手册中冷负荷概算还要大，远大于实际运行中单位空调面积峰值冷量，造成空调系统初投资的大量增加，而且从全年来看，建筑的实际负荷处于峰值的时间很短，所以实际上冷机的大多数时间将在比较小的负荷率下运行，COP不高。
2.2保温材料选用不当
保温材料的选择应考虑到使用寿命及使用场合，市场上的保温材料品种不少，但由于费用与便于施工等原因，很多工程采用铝箔玻璃棉保温。铝箔玻璃棉制品作为风管的保温材料效果还可以，因为风管的表面温度高，不易结露，但在施工过程中应对材料的容量及铝箔胶带的质量加强控制，以保证材料的使用寿命和绝热效果。由于玻璃棉的吸水性太强，不适宜用于冷冻水管特别是立管的保温。所以应尽可能使用较好的保温材料，如“欧文斯克宁”、“福乐斯”等闭孔保温材料，或目前市场普遍使用的“橡塑”材料，以免造成不必要的返工及浪费。
2.3水泵扬程选择不当
水系统扬程选择，各个设计差异很大，如某工程冷却塔放置在50多米高的屋顶，冷却水为闭式循环系统，而设计者在选择水泵扬程时竟将高程也加进了水泵的扬程中，结果所选水泵扬程高达70多米。还有的设计在选择冷冻水泵时，不考虑冬季与夏季流量的不同，如某工程夏季空调所需7℃～12℃冷冻水的循环流量是600m3/h，而冬季所需50℃～60℃热水循环量为289m3/h，可见夏季空调冷冻水循环量要比冬季采暖热水循环量大得多，所以冬夏季合用一台水泵是不合适的。冷冻水泵和热水泵应分别设置。
2.4空调风系统方面
一是由于建筑设计时，建筑师与工程设计师之间沟通不足，对许多二级排风的排放方式，常发生无排风出路的情况，使得排风效果差。二是进排风口位置太近、进风口高排风口低等不当的设置导致了短路;三是由于天花板或墙面条件的限制，使得空气处理机的回风面积不够，导致空调效果差;四是常规情况下风机的余压设计都不会错，但面对现场管线复杂的情况时，由于实际阻力比理论计算的阻力要大得多，风机的余压选择太小，因此往往导致余压不够。
三、新型空调系统节能设计的建议
3.1依据实际需求，合理选择室内设计参数
室内设计参数的选择，应在遵守国家现行规范、标准中相关规定的基础上，基于实际需要来设计参数，而不应随意提高参数的标准。上述建议是因为，在夏季，室内空气温度每升高1℃，就能够节约8%的空调供冷能耗;若是在冬季，室内空气温度每降低1℃，就可以节约10%一12%的供热能耗。首先，实用新型材料，比如采用外墙保温和隔热、屋顶保温与隔热来实现空气温度在室内的保持与疏散;二是在建筑方案阶段，暖通和建筑充分沟通，对建筑能耗进行模拟分析。
3.2对空调系统设计计算实施有效评价
一般而言，空调系统在设计时，与节能有关的评价主要包含了空调负荷计算、系统水力计算和设备的选择计算三大部分。但是空调系统相关数据的计算并不是节能的措施，但是对节能设计的相关数据进行评价是实现节能设计的重要环节。首先，空调负荷计算是有关空调设计的基础性数据，因此，在设计时根据水力计算的结果选择风机风压或水泵扬程并且最终确定的设备输送能耗，并以此为基础对相关数据进行分析与评价;其次是空调系统水力计算的结果主要用于对输送能耗的评价，包括水系统和空调风系统两大部分内容;三是设备容量的选择计算要求与设计参数的确定有相同之处，即设备参数的确定应该以符合系统设计的要求为基本原则，在容量确定合理的前提下，不同的冷、热源设备台数和不同的容量搭配，对于实际运行的能耗效果存在一定的区别。
3.3确定合理的空调系统形式
一般而言，空调形式按空气处理设备的位置情况分为集中系统、半集中系统、分散系统;按集中系统处理的空气来源分为封闭式系统、直流式系统、混合式系统。选择空调系统形式要在满足总原则和使用要求的前提下，尽量做到一次投资省、系统运行经济、减少能耗。因此，在选择空调形式时，机型和设备的选择应根据建筑物空气调节规模、用途、冷热负荷、所在地区气象条件、能源结构、政策、价格及环保规定等情况，通过综合论证来确定空调系统的形式。
3.4优化空调方案，降低系统输送能耗
一是合理选取制冷量，逐项逐时地对空调调节区的冷负荷进行计算，并对计算数据进行客观的分析与比较;二是应使每台单机都运行在高效率区，并且能量调节范围要宽，注重相关制冷机组的选取;三是选采用二氧化碳检测器，利用二氧化碳检测器来控制新风量的大小，达到既降低新风负荷又能保证室内空气品质的目的;四是降低输送系统的能耗，尽量用水输送冷量，因为用水输送冷量所耗的能量为用空气输送冷量的10%;采用供回水温差在4℃以上的冷冻水，从而减少水泵耗电。
3.5蓄能技术在空调系统节能设计中的应用
空调中应用的蓄能技术，其通常作法是按小于峰值负荷的某一负荷选用冷、热源设备，然后利用蓄能装置把冷热源设备在非空调时和在空调负荷低谷时将多余的冷热量存储起来，供负荷高峰时使用。当前，空调系统节能中的蓄能主要使用的是冰蓄冷和电锅炉蓄热技术。而且去年全国范围内的大中型城市的限电措施更加体现出冰蓄冷空调系统的优越性。但是，冰蓄冷项目对于空调系统节能设计而言，还需要做好与之相关的节能性与经济性分析。
四、结束语
新型空调系统上述问题在设计过程中是可以避免的。其中制冷量的确定不仅影响空调效果、工程造价还影响运行费用，对此必须予以足够的重视。为实现系统的节能设计，就需要空调设计工程师在实际的设计中多留意、多总结。上述有关空调节能的各项措施可以依据实际项目的费用消耗情况综合加以应用。总之，为提升空调系统节能效能，我们应采取各项措施，积极地改善建筑的热环境，通过不断提升暖通空调系统的能源利用率，为国家节约能源和保护环境的战略做出应有的贡献。
参考文献：
[1]张鑫. 浅析空调节能的相关问题[J]. 科技信息,2012,(12).
[2]耿永军,王欣华,赵伟,李智. 关于空调节能措施的探讨[J]. 科技信息,2012,(12).
[3]石建军,王志昕. 空调节能设计[J]. China's Foreign Trade,2011,(2).
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