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摘要：中央空调在创造局部环境舒适的同时，既消耗了大量的能源，又在破坏臭氧层，加剧温室效应。为节约有限的能源，保护生态环境，空调设备必须朝节能和环保的方向发展。本文对空调的节能降耗提出了几点建设性的意见，希望能够对实践活动起到一定的指导作用。
关键词：中央空调；节能降耗；热回收；新能源
Abstract: the central air conditioning in creating local environment comfortable while, already USES of a lot of energy, and in the ozone depletion, adding to the greenhouse effect. To save the limited energy, and protect the ecological environment, air conditioning equipment must be toward the direction of energy saving and environment protection. In this paper, the energy consumption of the air conditioning puts forward some constructive Suggestions, in hopes of practice activities play a guiding role.
Keywords: the central air conditioning; Saving energy and reducing consumption; Heat recovery; The new energy
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
引言
中央空调系统带给了人们一个温度适宜、湿度恰当、空气清净的环境，但空调却又是现代楼宇的能耗大户。根据国内、外资料统计，中央空调系统的全年能耗占整个建筑物全年能耗的40～60%。在中央空调系统的耗能设备中冷水机组能耗最大；其次是空气处理机、风机盘管等末端设备，约占整个空调系统的25%；水泵占整个空调系统能耗的15～20%。早期的投资方，较在乎的只是投资成本，但营运后才发现运行费用过高，如此长期营运所付出的代价远比投资节省的费用大得多，所以对中央空调系统选用节能高效的空调设备并实现智能化控制以达到节能的目的很有必要。
国家制冷学会的大量实地调查数据显示，在我国南方，以城市酒店为例，每年空调制冷开机时间是10个月左右，情况如图表：
图1城市酒店空气处理机运行状况图
1.我国中央空调系统能耗现状
在我国的公共建筑中，能耗费用己占到年运营收入的10％~15％，能耗费用已成为业主能否承担及经营者是否盈利的重要因素之一。空调系统是建筑用电的主体，一般在50％左右，空调能耗占整个公共建筑能耗总量的60％左右，是所有能耗设备中最大的。然而空调冷凝热又以废热形式排放到环境中去，造成能源的浪费，加剧了城市热岛效应。目前生活热水大部分都是通过专门的热水加热设备来提供，而热水温度一般都不高于65℃，在一些建筑中又要求设有锅炉供热系统来提供这部分热量。因此公共建筑利用冷凝热回收技术去回收释放到室外环境中的冷凝热具有综台效益的。
2.中央空调的节能方案
2.1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資，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：
2.1.1 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。
2.1.2 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。
2.1.3 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。
比如在一些项目中的燃气调压间设置一套独立排风系统。但如果在运行中，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。
2.1.4 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。
2.2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：
2.2.1 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。
2.2.2 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.选用节能设备及加大热回收机组在空调系统中的应用力度
3.1选用节能设备
3.1.1选用COP值较高的制冷机。
3.1.2选用漏风率低、换热效率高的末端设备。
常规空气处理机的漏风率国家标准为机内静压正压700Pa、负压400Pa压力下不大于2%，净化空调系统中空气处理机的漏风率国家标准为机内静压正压1000Pa，不大于1%。当前市场上一些与日本合资的品牌以品质见长，如大连冰山（日本昭和铁工）等。依靠其型钢框架优势，可以将空气处理机的漏风率做到不大于0.3%甚至不大于0.1%。很好的避免了冷、热能在系统中的消耗。
随着材料科学的发展，有机亲水膜铝翅片在空调末端行业中的表冷器、加热器上得以广泛应用。有机亲水膜铝翅片优点：①优良的成形性、极强的亲水性，使凝结水由珠状凝结变成膜状凝结，换热效能提高达10－20%，②优良的空气动力特性，大大降低通过其的气流阻力；减少机内阻力损失，从而节省电机功耗。
3.2加大热回收机组在空调系统中的应用力度
常规的与空气处理机相结合应用的热回收方式为板翅热回收、转轮热回收、热管热回收。近期有的厂家推出了热泵式热回收机组及溶液调湿新风机组。
以上多种节能设备及热回收方式，為项目上选择合理的节能降耗方案，提供了丰富的选择空间。
4.采用新能源
4.1 太阳能空调
20世纪70年代能源危机以来，太阳能作为可利用的新能源，逐步成为国内外研究重点。研究预测表明，到2050年，核能将占第一位，太阳能占第二位；21世纪末，太阳能将取代核能占第一位。太阳能以其储备丰富、无污染显示了其独特的优势。太阳能空调可充分利用太阳能供冷与供热，不仅节约电力和常规能源，还对环境保护具有重要意义。目前，太阳能空调的实现方式主要有两种：一是，先实现光-电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷，这种实现方式原理简单、容易实现，但成本高。二是，利用太阳的热能驱动进行制冷，这种制冷方式技术要求高，但成本低、无噪声、污染小。
太阳能空调系统制冷能力随着太阳辐射能的增强而增大，而这恰好与夏季人们对空调的迫切要求一致。传统的压缩式制冷机以氟利昂为工质，对大气层有极大的破坏作用，而太阳能空调系统以水或溴化锂溶液为介质，对保护环境十分有利。太阳能空调系统可以将夏季制冷、冬季供热和提供热水结合起来，显著提高了太阳能系统的利用率和经济性。
4.2 燃气空调
燃气空调有多种方式：直燃式溴化锂吸收式冷热水机组、燃气户式吸收式制冷机、燃气锅炉加蒸汽吸收式制冷机等。其中，燃气直燃机应用最多，它采用可燃气体直接燃烧提供制冷、供热和卫生热水。燃气直燃机能源转换途径少、技术成熟且行业发展迅速、应用普及。燃气空调不但具有使用寿命长、系统运行稳定、环境污染轻等优点，而且其造价和运行费用均低于常规集中式空调系统。发展燃气空调还能为国家带来很大的社会效益，提高天然气管网的利用率，降低相对维护成本。目前，西部大开发是我国的一项重大经济发展政策，西气东输又是西部大开发的一个重要组成部分，也是我国的一项重要能源调整政策。合理利用天然气，关系到西气东输政策的成败，而燃气空调则是天然气资源的一种较好的利用方式。燃气空调与电空调器构成合适的使用比例，可减少电空调器在夏季对龟网的冲击，可缓解城市电网的压力。
4.3 土壤源热泵
土壤源热泵是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的节能环保型空调系统。土壤源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，实现能量从低温热源向高温热源的转移。与地面上环境空气相比，地面5m以下全年土壤温度稳定，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。因此，从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。这种温度特性使得土壤源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此节省运行费用40%左右。另外，土壤温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。土壤源热泵使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需设置冷却塔，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪声；不抽取地下水，不破坏地下水资源。可见，土壤源热泵是一种既节能又环保的新型空调系统。
总结
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。需要加强运行管理，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。
参考文献
[1]刘培琴，王文生.太阳能利用与建筑节能[J].煤气与热力，2005
[2]薛茂梅，杨庆泉，韩明新.燃气空调的类型及经济性分析[J].煤气与热力，2005
[3]吴科伟．建筑空调发展的永恒主题:能耗与节能[J].住宅产业，2011
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：中央空调；节能降耗；热回收；新能源
Abstract: the central air conditioning in creating local environment comfortable while, already USES of a lot of energy, and in the ozone depletion, adding to the greenhouse effect. To save the limited energy, and protect the ecological environment, air conditioning equipment must be toward the direction of energy saving and environment protection. In this paper, the energy consumption of the air conditioning puts forward some constructive Suggestions, in hopes of practice activities play a guiding role.
Keywords: the central air conditioning; Saving energy and reducing consumption; Heat recovery; The new energy
中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：
引言
中央空调系统带给了人们一个温度适宜、湿度恰当、空气清净的环境，但空调却又是现代楼宇的能耗大户。根据国内、外资料统计，中央空调系统的全年能耗占整个建筑物全年能耗的40～60%。在中央空调系统的耗能设备中冷水机组能耗最大；其次是空气处理机、风机盘管等末端设备，约占整个空调系统的25%；水泵占整个空调系统能耗的15～20%。早期的投资方，较在乎的只是投资成本，但营运后才发现运行费用过高，如此长期营运所付出的代价远比投资节省的费用大得多，所以对中央空调系统选用节能高效的空调设备并实现智能化控制以达到节能的目的很有必要。
国家制冷学会的大量实地调查数据显示，在我国南方，以城市酒店为例，每年空调制冷开机时间是10个月左右，情况如图表：
图1城市酒店空气处理机运行状况图
1.我国中央空调系统能耗现状
在我国的公共建筑中，能耗费用己占到年运营收入的10％~15％，能耗费用已成为业主能否承担及经营者是否盈利的重要因素之一。空调系统是建筑用电的主体，一般在50％左右，空调能耗占整个公共建筑能耗总量的60％左右，是所有能耗设备中最大的。然而空调冷凝热又以废热形式排放到环境中去，造成能源的浪费，加剧了城市热岛效应。目前生活热水大部分都是通过专门的热水加热设备来提供，而热水温度一般都不高于65℃，在一些建筑中又要求设有锅炉供热系统来提供这部分热量。因此公共建筑利用冷凝热回收技术去回收释放到室外环境中的冷凝热具有综台效益的。
2.中央空调的节能方案
2.1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資，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：
2.1.1 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。
2.1.2 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。
2.1.3 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。
比如在一些项目中的燃气调压间设置一套独立排风系统。但如果在运行中，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。
2.1.4 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。
2.2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：
2.2.1 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。
2.2.2 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.选用节能设备及加大热回收机组在空调系统中的应用力度
3.1选用节能设备
3.1.1选用COP值较高的制冷机。
3.1.2选用漏风率低、换热效率高的末端设备。
常规空气处理机的漏风率国家标准为机内静压正压700Pa、负压400Pa压力下不大于2%，净化空调系统中空气处理机的漏风率国家标准为机内静压正压1000Pa，不大于1%。当前市场上一些与日本合资的品牌以品质见长，如大连冰山（日本昭和铁工）等。依靠其型钢框架优势，可以将空气处理机的漏风率做到不大于0.3%甚至不大于0.1%。很好的避免了冷、热能在系统中的消耗。
随着材料科学的发展，有机亲水膜铝翅片在空调末端行业中的表冷器、加热器上得以广泛应用。有机亲水膜铝翅片优点：①优良的成形性、极强的亲水性，使凝结水由珠状凝结变成膜状凝结，换热效能提高达10－20%，②优良的空气动力特性，大大降低通过其的气流阻力；减少机内阻力损失，从而节省电机功耗。
3.2加大热回收机组在空调系统中的应用力度
常规的与空气处理机相结合应用的热回收方式为板翅热回收、转轮热回收、热管热回收。近期有的厂家推出了热泵式热回收机组及溶液调湿新风机组。
以上多种节能设备及热回收方式，為项目上选择合理的节能降耗方案，提供了丰富的选择空间。
4.采用新能源
4.1 太阳能空调
20世纪70年代能源危机以来，太阳能作为可利用的新能源，逐步成为国内外研究重点。研究预测表明，到2050年，核能将占第一位，太阳能占第二位；21世纪末，太阳能将取代核能占第一位。太阳能以其储备丰富、无污染显示了其独特的优势。太阳能空调可充分利用太阳能供冷与供热，不仅节约电力和常规能源，还对环境保护具有重要意义。目前，太阳能空调的实现方式主要有两种：一是，先实现光-电转换，再用电力驱动常规压缩式制冷机进行制冷，这种实现方式原理简单、容易实现，但成本高。二是，利用太阳的热能驱动进行制冷，这种制冷方式技术要求高，但成本低、无噪声、污染小。
太阳能空调系统制冷能力随着太阳辐射能的增强而增大，而这恰好与夏季人们对空调的迫切要求一致。传统的压缩式制冷机以氟利昂为工质，对大气层有极大的破坏作用，而太阳能空调系统以水或溴化锂溶液为介质，对保护环境十分有利。太阳能空调系统可以将夏季制冷、冬季供热和提供热水结合起来，显著提高了太阳能系统的利用率和经济性。
4.2 燃气空调
燃气空调有多种方式：直燃式溴化锂吸收式冷热水机组、燃气户式吸收式制冷机、燃气锅炉加蒸汽吸收式制冷机等。其中，燃气直燃机应用最多，它采用可燃气体直接燃烧提供制冷、供热和卫生热水。燃气直燃机能源转换途径少、技术成熟且行业发展迅速、应用普及。燃气空调不但具有使用寿命长、系统运行稳定、环境污染轻等优点，而且其造价和运行费用均低于常规集中式空调系统。发展燃气空调还能为国家带来很大的社会效益，提高天然气管网的利用率，降低相对维护成本。目前，西部大开发是我国的一项重大经济发展政策，西气东输又是西部大开发的一个重要组成部分，也是我国的一项重要能源调整政策。合理利用天然气，关系到西气东输政策的成败，而燃气空调则是天然气资源的一种较好的利用方式。燃气空调与电空调器构成合适的使用比例，可减少电空调器在夏季对龟网的冲击，可缓解城市电网的压力。
4.3 土壤源热泵
土壤源热泵是一种利用地下浅层地热资源，既能供热又能制冷的节能环保型空调系统。土壤源热泵通过输入少量的高品位能源(电能)，实现能量从低温热源向高温热源的转移。与地面上环境空气相比，地面5m以下全年土壤温度稳定，可以分别在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。因此，从原理上讲，土壤是一种比环境空气更好的热泵系统的冷热源。这种温度特性使得土壤源热泵比传统空调系统运行效率要高40%，因此节省运行费用40%左右。另外，土壤温度较恒定的特性，使得热泵机组运行更可靠、稳定，也保证了系统的高效性和经济性。土壤源热泵使用电力，没有燃烧过程，对周围环境无污染排放；不需设置冷却塔，不向周围环境排热，没有热岛效应，没有噪声；不抽取地下水，不破坏地下水资源。可见，土壤源热泵是一种既节能又环保的新型空调系统。
总结
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。需要加强运行管理，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。
参考文献
[1]刘培琴，王文生.太阳能利用与建筑节能[J].煤气与热力，2005
[2]薛茂梅，杨庆泉，韩明新.燃气空调的类型及经济性分析[J].煤气与热力，2005
[3]吴科伟．建筑空调发展的永恒主题:能耗与节能[J].住宅产业，2011
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。