空调全空气系统与节能措施

【关键词】空调；全空气系统；自动控制；节能 

　　0 引言 

　　现代的办公建筑的围护结构一般会采用幕墙等全封闭形式的，所以需要的配套的空调系统要向室内的空间来提供新风以稀释房间内不良空气的浓度，提供冷量（热量）来满足房间内冷（热）负荷的需要，改善室内的空气质量通常主要以机械换气，辅助自然通风的形式来进行。空气的处理系统通常有风机盘管加独立新风系统、全空气的定风量的空调系统以及全空气的变风量的空调系统。我国常用的为风机盘管加独立新风系统，此系统的风机能耗较小、其自控系统比较简单实用，同时也存在着一些缺点，如对空气的过滤效果较差、去湿能力较差以及温度波动大，已经无法满足现代对高标准的空气环境品质的办公建筑的要求。全空气的的空调系统能够保证新风量和换气次数以及空气过滤的效果，同时也避免了水害和潮湿的问题。 

　　1 中央空调系统运行调节的必要性 

　　中央空调系统设备的选择、管道的尺寸、机组的容量等设计都是根据夏、冬季节室内外设计计算参数和相应室内最大负荷确定的，系统设备经过了安装调试与运行后达到设计要求，但在使用空调时，室外的空气参数都会随季节气候的变化而变化，实际的计算最大值不一定与最大负荷相一致，因此需要对中央空调系统进行调节满足用户的空调要求。 

　　2 对全空气一次回风系统的的运行调节研究 

　　目前，大型中央空调一般采用全空气一次回风空调系统，如大型商场、餐饮中心等全空气一次回风空调系统没有单独设置独立新风系统，设备采用单风管低速送风，空调房间的冷、热、湿负荷经过空气处理机处理后送入空调房间，对于民用中央空调大多是舒适性空调，其运行调节主要考虑室内空调冷热负荷变化引起的室温变化，湿负荷变化影响很小，为了分析和调节方便，通常不考虑湿负荷变化影响，空调工程上的全空气一次回风系统运行常用的调节方式可分为质调节、量调节以及混合调节三种。 

　　3 全空气定风量的空调系统 

　　在全空气空调系统中，定风量系统一般维持全年的风量固定不变，并且是按房间最大热、湿负荷确定的送风量。但在实际上，大多数情况下，空调房间的负荷低于最大负荷。当实际负荷低于最大负荷时，为了维持室温设计水平，必须减少送风温差，其方法是通过再热或混合，以热量抵消部分冷量，形成冷热能量抵消。其次，当室内负荷不是最大负荷时，送风量大于实际需要量，为了输送多余风量，风机需要多消耗电能。 

　　4 全空气变风量空调系统 

　　在全空气变风量空调系统中，变风量空调系统可以根据空调负荷的变化及室内参数要求的变化通过改变送风量来调节室内温度以满足要求。采用变频风机作为送风机，采用VAV BOX作为末端装置，采用VAV控制器取代三速开关+温控器。VAV末端不以冷热水阀为温度调节工具，而是以送风量作为控制参数。送风机则采用变频技术对混合新风实现变风量调节，采用一级温度调节控制，配合VAV末端实现变风量供应。因此，变风量空调系统可以按需提供风量，避免了定风量风机的额外耗能，实现了节能，同时又保留了全空气空调系统回收利用室内湿冷负荷的环保技术，比全空气定风量空调系统更为先进。但是，为了实现VAV末端装置的变风量调节功能，就需要保持送风机的变风量运行，末端装置调节与空气处理机变频调节通过混合新风而发生串级耦合，新风量与冷负荷两个原本非相关性控制参数通过混合新风而发生间接耦合，在自控工艺中必须增加去耦措施而变得复杂。VAV系统的性价比表现在系统的规模性上，多风口之间、多支路之间通过风管静压变化相互干扰引起系统波动甚至失稳，对自控工艺的动态稳定性提出了更高的要求。相应初投资会比较高。 

　　5 存在的问题及看法 

　　5.1 新回风固定比例是否可行 

　　由于风阀控制较困难，许多人不愿意控制新风阀，一种说法认为，客流量越大，负荷越大，总送风量和新风量相应增大，可以固定新回风比例。在夏季设计条件下客流量与新风量成正比关系，客流量与总风量接近正比关系，固定新风比例对新风量影响较小。但随着室外气象条件的变化，如当室内负荷为热负荷时，热负荷的变化与客流量的变化呈相反的趋势，随着客流量增加，室内热负荷减小，总风量相应减少，造成新风量不足。 

　　5.2 如何保证最小新风量 

　　为保证稀释建筑材料等其它污染源散发的有害物及维持室内正压，空调系统应保证最小新风量，这可以通过限定变频器的最小频率以及限定新风阀的最小开度来实现。当风机在设定的最小频率下工作时，送风量不能再减少，自控系统应自动切换，由二通阀调节水量来控制室温；当二通阀全开时，再切换至风量控制。 

　　5.3 如何做到制冷机节能与风机节能的统一 

　　在过渡季，室外温度低于室温，充分利用自然能源是有效节能的重要方式，此时在最大新风状态下利用自然能源最充分。 

　　6 空调系统运行中可采取的节能措施 

　　6.1 充分季节特点 

　　空调系统的设计对于节能虽然重要，但是一个好的运行的方案同样可以实现节能的目的。对于全空气系统，当在春、秋两个季节运行的时候可以充分的利用春季和秋季的凉爽的室外的空气，来加大新风系统的使用量，就可以实现了节能的目的，与此同时还可以有效的改善房间内空气的品质。 

　　6.2 灵活的掌握空调设备节能措施？ 

　　（1）离心式冷水机组、空调循环水泵采用变频器，按照所需冷负荷量提供冻冷水流量，有利节能。 

　　（2）利用电脑进行负荷分析，决定制冷机组最佳匹配或进行负荷自动调节，尽量提高机组的效率。 

　　（3）制冷主机采用R134a或其它环保冷媒，以减低臭氧层的破坏及防加剧大气层的温室效应。 

　　（4）机械设备选用低噪音低震动设备。制冷机组、冷却塔、水泵及空调风机设置减震器。 

　　（5）选用耗能低，效率高的机电设备包括制冷机组、冷却塔、水泵及空调机组。 

　　（6）合理选用空气调节系统室内设计参数。 

　　（7）若空调机房有足够位置式条件许可时，如办公区过渡季节采用全新风运行，从而节约能源。 

　　（8）风管和水管的绝源材料及厚度符合节能规范要求。 

　　（9）机房通风机按照机房内温度制风机系统开关来节约能源。 

　　7 结语 

　　如何既能满足人们的舒适与健康性要求，又最大限度地节省能源，是空调业人士孜孜以求的目标。通常采用根据室内参数调节冷（热）媒流量的方式，达到室内需要的温湿度，满足人们一定的舒适性要求。负荷侧水系统的变流量方式为冷源侧水系统的运行调节提供了一种调节方式，但其本身并不是节能的主要手段。因为定流量系统也可以通过负荷计算，使主机根据需要在部分负荷下运行，达到节能，变流量水系统仅对二级泵水系统的负荷侧水泵的调节提供了条件，还远不能满足节能的需要。在系统设计过程中，应广泛考虑节能、环保、经济、健康、舒适等优点空调系统，为国家的节能减排出微薄之力。 

　　【参考文献】 

　　[1]GB50736-2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].2012. 

　　[2]胡燕燕.空调系统节能若干问题的探讨[J].制冷，2002（4）. 

　　[3]马最良，姚杨.民用建筑空调设计[J].北京：化学工业出版社，2003. 

　　[4]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京：中国建筑工业出版社.