摘要：以節能為原則，從實際工程設計出發，在空調冷負荷確定

、設備選擇及水係統形式等方麵分析了中央空調係統的節能措施。準確計算逐時空調冷負荷、確定冷機搭配、冷水循環泵和熱水循環泵分別設置
、空調水係統采用變流量係統等都可達到減小係統能耗，提高效率的目的。
關鍵詞：空調冷負荷空調水係統壓差旁通控製 一次泵變流量係統 　　當人們意識到能源危機時，減少能源的消耗在社會生活中愈來愈重要。在公共和民用建築中
，中央空調係統的耗能約占建築物耗能的 65 ％以上。目前，大多數樓字中央空調係統中存在很多能源浪費的情況，如因空調負荷計算不當，致使冷熱源機組容量選擇過大，形成“大馬拉小車”的狀況；係統的自控節能控製設計較為粗糙

，甚至未作考慮，通常水泵運行的定流量係統對於電能的浪費是嚴重的
；係統的管理不當也會造成運行成本的浪費等等。所以空調節能應該是有潛力可挖的， 以下粗略分析在中央空調係統設計中可運用的節能措施。
1 空調冷負荷的確定及冷水機組的選擇
　　設(she)計(ji)冷(leng)負(fu)荷(he)是(shi)選(xuan)擇(ze)設(she)備(bei)的(de)主(zhu)要(yao)依(yi)據(ju)
，所(suo)以(yi)正(zheng)確(que)地(di)計(ji)算(suan)建(jian)築(zhu)冷(leng)負(fu)荷(he)對(dui)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)十(shi)分(fen)重(zhong)要(yao)。公(gong)共(gong)和(he)民(min)用(yong)建(jian)築(zhu)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)的(de)負(fu)荷(he)主(zhu)要(yao)來(lai)自(zi)圍(wei)護(hu)結(jie)構(gou)傳(chuan)熱(re) ( 包括太陽輻射 ) 和(he)新(xin)風(feng)負(fu)荷(he)。傳(chuan)統(tong)的(de)教(jiao)科(ke)書(shu)及(ji)設(she)計(ji)手(shou)冊(ce)中(zhong)給(gei)出(chu)的(de)空(kong)調(tiao)負(fu)荷(he)計(ji)算(suan)方(fang)法(fa)，不(bu)論(lun)是(shi)計(ji)算(suan)圍(wei)護(hu)結(jie)構(gou)的(de)牆(qiang)壁(bi)或(huo)門(men)窗(chuang)負(fu)荷(he)，其(qi)結(jie)果(guo)均(jun)是(shi)針(zhen)對(dui)某(mou)一(yi)具(ju)體(ti)房(fang)間(jian)而(er)言(yan)，而(er)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)設(she)備(bei)容(rong)量(liang)依(yi)據(ju)的(de)是(shi)整(zheng)個(ge)建(jian)築(zhu)物(wu)的(de)冷(leng)負(fu)荷(he)。由(you)於(yu)各(ge)房(fang)間(jian)朝(chao)向(xiang)
、位置
、功(gong)能(neng)及(ji)其(qi)內(nei)部(bu)熱(re)源(yuan)等(deng)情(qing)況(kuang)的(de)不(bu)同(tong)造(zao)成(cheng)的(de)最(zui)大(da)冷(leng)負(fu)荷(he)出(chu)現(xian)的(de)時(shi)間(jian)並(bing)不(bu)相(xiang)同(tong)。因(yin)此(ci)建(jian)築(zhu)物(wu)冷(leng)負(fu)荷(he)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)應(ying)為(wei)每(mei)個(ge)房(fang)間(jian)逐(zhu)時(shi)負(fu)荷(he)疊(die)加(jia)的(de)最(zui)大(da)值(zhi)，而(er)不(bu)是(shi)簡(jian)單(dan)地(di)將(jiang)每(mei)個(ge)房(fang)間(jian)的(de)最(zui)大(da)冷(leng)負(fu)荷(he)進(jin)行(xing)疊(die)加(jia)。空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)負(fu)荷(he)是(shi)隨(sui)室(shi)外(wai)氣(qi)象(xiang)條(tiao)件(jian)而(er)變(bian)化(hua)的(de)，一(yi)年(nian)春(chun)夏(xia)秋(qiu)冬(dong)四(si)季(ji)中(zhong)負(fu)荷(he)有(you)很(hen)大(da)的(de)不(bu)同(tong)，波(bo)動(dong)很(hen)大(da)，在(zai)全(quan)年(nian)出(chu)現(xian)峰(feng)值(zhi)負(fu)荷(he)的(de)時(shi)間(jian)很(hen)少(shao)。有(you)資(zi)料(liao)表(biao)明(ming)，辦(ban)公(gong)樓(lou)全(quan)年(nian)負(fu)荷(he)的(de)時(shi)間(jian)頻(pin)率(lv) ( 某負荷出現時間與總時間之比 ) 如圖 1 所示：

　　從圖 1 中可以看出
，全年負荷大多集中於最大負荷的 50 ％～ 70 ％之間， 而且當負荷大於總負荷的 50 ％時，一般需開冷機
，其餘時間可用新風抵消冷負荷。因此設計時考慮全年負荷變化對冷機及其他設備進行大小搭配選擇

， yibianzaishineilengfuhejiaoxiaoshikaiqixiaoxingshebei，erzailengfuhejiaodashizaikaiqidaxingshebei，jinliangbimianlengjijiqitashebeizaidifuhelvdeqingkuangxiayunxing，qidanweizhilengliangdehaodianlianghuizengjia
，yincishidangxuanzelengjixinghao
，baozhenggaoxiaolvyunxing，yekejianshaoxitongnenghao
，dadaojienengdemude。
　　很多工程設計中主機往往選擇一樣型號的機組，雖然係統配置較簡單、控製簡便，但機組全年 60 ％以上的時間在 50 ％ -70 ％fuhezhuangkuangxiayunxing
，zaochengxitongtiaojiebugoulinghuo，fuhedifengshidamalaxiaoche，xingchengdaliuliangxiaowencha，dixiaoyunxingdezhuangkuang
，shiduinenghaodejidalangfei。xuanzedaxiaolengjizuhe，daxiaojizupeizhibutongdaxiaodelengshuibeng、冷卻水泵及冷卻塔
，水係統設計及控製可能較為複雜；但在工程設計中，設計者不能一味追求係統配置的簡單而摒棄節能的原則。
2 水泵的選擇
　　lengshuibenghelengqueshuibengderongliangshianjianzhuwuzuidadeshejifuhexuandingde，shuibengyangchengyouxitongzuibulihuanluyanchengzulihejubuzulizhihequeding。shijigongchengyinxitongguanlufuza

，zulijisuanwangwangzhishiculvejisuan，erkaolvhengaodeanquanxishu，zheyangshuibengyangchengxuanzewangwangpianda
， 泵揚程在 0 ． 4 ～ 0 ． 5MPa 的設計常能見到。以某辦公樓為例進行說明，圖 2 為辦公樓冷凍機房內的冷卻水係統圖。

　　冷凍機製冷量為 l 250kW ， 冷卻水量設計為 300m 3 ／ h 左右
，選擇的冷卻水泵額定流量 310m 3 ／ h ，揚程 50m ，從圖 2 測量參數可以知道

，冷卻水泵的揚程在 20 ～ 25m 左右就可滿足要求，現在水泵揚程過大，閥門消耗了 29m 水柱，冷卻水泵達 60 ％能量被消耗在閥門上。水泵的工作特性 ( 流量、壓頭的變化 ) 與管道特性曲線密切相關。管道特性曲線：
　　　H=SQ 2
　　式中： H 為管道係統的壓力損失 ,Pa ； Q 為流量 ,m 3 ／ s ； S 為綜合阻力係數，與管路的沿程阻力和局部阻力有關。
　　綜合阻力係數，與管路的沿程阻力和局部阻力有關。通常係統運行時， S 是固定的，而隨著管路阻力的增大

，曲線會變陡；隨著管路阻力的減小，曲線會變得平坦一些，使得水泵運行工況也隨著變化。在圖 2 係統中， 閥門消耗了大部分揚程的電能
，對水泵的節能是極為不利。如圖 3 所示，如果完全打開水閥，減小閥門的阻力
，水泵的運行工況 A 點就會變為工況 B ，效率下降，電耗增加
，而且可能會比水泵電機的額定功率大很多
，這樣
，就很可能會將水泵電機燒毀。
　　水泵的選擇計算
，應貫徹執行國家節能設計標準 (GB50189 ― 93) 對水係統”水輸送係數”的要求：空調供冷的水輸送係數不得小於 30 。．同時對係統最不利環路阻力的計算應該力求準確 以選擇適當水泵揚程使水泵達到經濟運行的目的。
　　另外泵的設置

，經常未考慮冬夏季空調水量的差別，冬夏共用 l 台水泵，冬季大流量小溫差
，低效運行，電能浪費很大。為此建議冬夏季的冷水循環泵和熱水循環泵分別設置。
3 空調水係統節能措施
　　(1) 目前空調冷水係統大都采用 1 級(ji)泵(beng)定(ding)流(liu)量(liang)係(xi)統(tong)。水(shui)泵(beng)容(rong)量(liang)是(shi)按(an)冷(leng)水(shui)機(ji)組(zu)最(zui)大(da)負(fu)荷(he)時(shi)選(xuan)定(ding)的(de)，且(qie)全(quan)年(nian)在(zai)固(gu)定(ding)的(de)水(shui)流(liu)量(liang)下(xia)工(gong)作(zuo)。當(dang)一(yi)些(xie)空(kong)調(tiao)末(mo)端(duan)停(ting)機(ji)時(shi)
，水(shui)閥(fa)不(bu)能(neng)關(guan)閉(bi)，回(hui)水(shui)溫(wen)度(du)隨(sui)著(zhe)降(jiang)低(di)，使(shi)得(de)供(gong)回(hui)水(shui)間(jian)溫(wen)差(cha)減(jian)小(xiao)。由(you)於(yu)季(ji)節(jie)晝(zhou)夜(ye)和(he)建(jian)築(zhu)物(wu)使(shi)用(yong)功(gong)能(neng)的(de)不(bu)同(tong)，實(shi)際(ji)空(kong)調(tiao)負(fu)荷(he)在(zai)一(yi)年(nian)絕(jue)大(da)部(bu)分(fen)時(shi)間(jian)內(nei)遠(yuan)比(bi)設(she)計(ji)負(fu)荷(he)低(di) ( 前麵也談到過 ) ，全年有 60 ％的時間實際負荷是在設計負荷的 50 ％～ 70 ％ 以下運行，而冷水流量不變情況下，供回水間溫差由設計的 5~ 7 ℃ 降為 0 ． 5 ～ 1 ． 0 ℃ ，即係統在大流量小溫差的情況下工作
，從而浪費了水泵運行的輸送能量，且增大了管路係統的冷熱量損失。
　　為wei了le較jiao好hao實shi現xian節jie能neng目mu標biao，考kao慮lv空kong調tiao水shui係xi統tong設she計ji為wei變bian流liu量liang係xi統tong。在zai空kong調tiao末mo端duan設she二er通tong閥fa，依yi據ju室shi內nei恒heng溫wen器qi的de信xin號hao或huo送song風feng溫wen度du信xin號hao，控kong製zhi二er通tong閥fa門men的de開kai度du，改gai變bian用yong戶hu ( 負荷側 ) deshuiliuliangdadaobianliuliangdemude。danzailengyuance，tongguolengshuijizuzhengfaqideshuiliuliangshibunengdiyusuoxushuiliangdeedingzhide，fouzedaozhilengshuiwenduguodi，shenzhiyoujiebingweixian
，suoyizaigonghuishuiganguanzhijianxushezhidaitiaojiefadepangtongguanyibaozhengtongguolengshuijizuzhengfaqideshuiliuliangdehengding 一次泵變流量係統冷源側常采用多台冷水機組和多台冷水泵 ( 每台冷水泵對應 1 台冷水機組 ) 的方式。此時，每台水泵水流量不變，冷水泵和相應的冷水機組進行台數控製，以使冷水機組在部分負荷下進行節能運行，其係統如圖 4 所示。

　　duiyuyicibengbianliuliangxitongtaishukongzhifangfa
，henduoziliaoshangjieshaoweiyachapangtongkongzhishuibengzailiansuolengshuijizu，yachakongzhijidingyakongzhi，genjushedinggonghuishuiyachashangxiaxianlaikongzhishuibengdejianzeng。zheyichuantongdekongzhimoshizhishiyongyujuyoudoujiangxingtexingquxiandeshuibeng
，zheshijianbengyunxingshiyecunzaishuibengdixiaoyunzhuandewenti。rujin，youyushuibengzhizaojishudetigao，shuibengzaizuigaoxiaolvfujindetexingquxiandaduoweipingtanxing。pingtanxingtexingquxianshuibengduiguandaoyalibianhuafanyingchidun，yingxiangtiaojiezhiliang。duotaishuibengbingliangongzuo，qingkuanggengweiyanzhong。yinci，yachakongzhijiunanyimanzuyaoqiu。zhenduizheyiqingkuang
，chuxianliuliangkongzhifa。
　　而一次泵變流量係統的負荷控製法是較為成熟的控製模式，冷水機組與一次水泵是分別控製的。冷水機組負荷控製原理是： 在zai一yi次ci泵beng的de供gong水shui幹gan管guan上shang安an裝zhuang一yi個ge流liu量liang檢jian測ce器qi
，在zai供gong回hui水shui幹gan管guan上shang各ge安an裝zhuang一yi個ge溫wen度du檢jian測ce器qi
，通tong過guo測ce得de一yi次ci泵beng環huan路lu的de供gong回hui水shui溫wen差cha與yu供gong水shui流liu量liang而er計ji算suan出chu需xu冷leng量liang。當dang末mo端duan冷leng量liang減jian少shao時shi
，一yi次ci泵beng環huan路lu供gong回hui水shui間jian的de溫wen差cha隨sui需xu冷leng量liang的de減jian少shao而er減jian少shao
，經jing熱re量liang計ji算suan器qi計ji算suan減jian少shao的de冷leng量liang為wei l 台冷水機組的容量時，即停開 1 台冷水機組。反之，當末端需冷量增加，係統所增加的冷量為 1 台冷水機組的容量時， 即開啟 l 台冷水機組。此時，與之對應的水泵必須提前運轉
，即冷水機組必須有水流過才能啟動。
　　一次水泵的台數控製則采用流量控製法。其控製原理是：供gong水shui總zong管guan上shang流liu量liang檢jian測ce器qi測ce得de的de實shi際ji水shui量liang，通tong過guo變bian送song器qi將jiang流liu母mu信xin號hao變bian成cheng脈mai衝chong信xin號hao送song到dao台tai數shu控kong製zhi器qi，控kong製zhi器qi按an各ge台tai水shui泵beng預yu設she定ding的de流liu量liang範fan圍wei和he變bian送song器qi送song來lai的de信xin號hao進jin行xing比bi較jiao，如ru果guo實shi際ji用yong水shui量liang小xiao於yu 1 台水泵的容量時，則停止 1 台水泵運行；dangshijiyongshuiliangzengjiashi
，shuibengdejiabengguochengyucixiangfan。weilebaozhengyicibengliulianghelengshuijishuilianghengding，caiyongfuhekongzhishi，yaoqiuzaiyicibenggonghuishuiganguanwenshezhidaitiaojiefadepangtongguan，bingcaiyonggudinggonghuishuiyachadefangfa。cichudeyachakongzhizhishitongguogonghuishuiyachatiaojiepangtongfadekaiqiduyikongzhipangtongshuiliang，bingbunengzhijiekongzhishuibengdetingqi。dangran，yikecaijipangtongshuiliangdaxiaoxinhaolaishixianshuibengdeliuliangtaishukongzhi。
　　一次泵台數控製變流量水係統較為簡單，選擇多台冷水機組可滿足全年空調冷負荷的變化要求，又能達到節能運行的目的

；且qie能neng大da幅fu度du減jian少shao每mei台tai水shui泵beng的de運yun行xing時shi間jian
，延yan長chang使shi用yong壽shou命ming。隻zhi是shi機ji組zu和he水shui泵beng台tai數shu較jiao多duo，增zeng加jia機ji房fang麵mian積ji和he初chu投tou資zi，對dui於yu溫wen控kong二er通tong閥fa及ji旁pang通tong控kong製zhi裝zhuang置zhi也ye有you很hen高gao質zhi量liang要yao求qiu，確que保bao係xi統tong運yun行xing時shi能neng夠gou有you效xiao動dong作zuo。
　　(2) 隨sui著zhe控kong製zhi技ji術shu的de發fa展zhan
，不bu同tong類lei型xing冷leng水shui機ji組zu都dou配pei置zhi有you完wan善shan的de控kong製zhi裝zhuang置zhi，能neng根gen據ju負fu荷he變bian化hua自zi動dong調tiao節jie蒸zheng發fa器qi和he冷leng凝ning器qi中zhong冷leng媒mei循xun環huan流liu量liang，為wei水shui係xi統tong的de變bian流liu量liang運yun行xing提ti供gong了le基ji礎chu條tiao件jian。文wen獻xian [2> 中提出，對冷水機組的冷水係統進行變流量運行是完全可能的
，不會對冷水機組的安全運行產生影響，流量的調節範圍可控製在 70 ％ ( 或 60 ％ ) ～ 100 ％之zhi間jian。當dang實shi際ji用yong戶hu負fu荷he變bian化hua時shi，供gong水shui量liang隨sui之zhi變bian化hua，可ke直zhi接jie通tong過guo水shui泵beng的de變bian頻pin調tiao速su控kong製zhi達da到dao節jie能neng目mu的de。而er對dui於yu冷leng水shui機ji組zu的de冷leng卻que水shui係xi統tong進jin行xing變bian流liu量liang運yun行xing也ye是shi完wan全quan可ke行xing的de
，由you於yu冷leng卻que水shui量liang較jiao冷leng水shui流liu量liang大da 20 ％ ~30 ％ ，其節能效果更加顯著。通過水泵的變頻調速控製，變頻器在 1-2 年內即可回收投資
，空調水係統采用變流量運行
，使輸送能耗能隨流量的增減而增減
，具有顯著的節能效益和經濟效益。
4 空調風係統節能措施
　　大廳、餐廳
、大會議室等大空間公共區域，設計一般采用定風量空調係統。采用雙風機 ( 送回風 ) 係統
，當室外空氣焓值低於室內冶值時，可改變新風比直到全新風全排風
，達到節能及改善室內空氣品質的目的。
　　零售、會議、辦公等小空間

，可采用雙風機變風量空調係統，變風量係統的新＼排(pai)風(feng)管(guan)直(zhi)接(jie)接(jie)到(dao)空(kong)調(tiao)機(ji)房(fang)外(wai)窗(chuang)百(bai)葉(ye)上(shang)，過(guo)渡(du)季(ji)可(ke)全(quan)新(xin)風(feng)節(jie)能(neng)運(yun)行(xing)。變(bian)風(feng)量(liang)空(kong)調(tiao)係(xi)統(tong)是(shi)當(dang)室(shi)內(nei)負(fu)荷(he)變(bian)化(hua)時(shi)，用(yong)改(gai)變(bian)送(song)風(feng)量(liang)來(lai)維(wei)持(chi)室(shi)內(nei)溫(wen)濕(shi)的(de)方(fang)式(shi)。采(cai)用(yong)全(quan)年(nian)變(bian)風(feng)量(liang)運(yun)行(xing)，可(ke)顯(xian)著(zhu)節(jie)約(yue)風(feng)機(ji)運(yun)行(xing)所(suo)耗(hao)電(dian)能(neng)。因(yin)在(zai)全(quan)年(nian)空(kong)調(tiao)的(de)建(jian)築(zhu)物(wu)裏(li)，由(you)於(yu)極(ji)大(da)部(bu)分(fen)時(shi)間(jian)係(xi)統(tong)在(zai)部(bu)分(fen)負(fu)荷(he)情(qing)況(kuang)下(xia)工(gong)作(zuo)，如(ru)采(cai)用(yong)末(mo)端(duan)變(bian)風(feng)量(liang)＼控製係統靜壓，調節風機總風量，則風機耗能將大為減少。如以建築物西向周邊區為例，平均負荷率夏季約 40 ％ 、過渡季約 25 ％ 、冬季約 30 ％ 、是很低的 ( 其他朝向也大致如此 ) 
，故如係統全年平均在 70 ％風量下工作，則所耗電能約可減少一半。對於全年空調的大樓 ( 如辦公樓 )
，空調風機的耗電量占整個大樓所耗總電量 ( 包括大樓中冷熱源、照明、風機、水泵、給排水泵
、電梯 ) 的很大部分。故減少風機所耗電能也是考慮節能的重要方麵。
5 結語
　　中zhong央yang空kong調tiao係xi統tong是shi建jian築zhu物wu中zhong的de耗hao能neng大da戶hu，在zai空kong調tiao係xi統tong的de設she計ji中zhong考kao慮lv節jie能neng控kong製zhi是shi切qie實shi可ke行xing的de

，各ge種zhong節jie能neng措cuo施shi應ying用yong都dou有you一yi定ding的de適shi用yong範fan圍wei和he局ju限xian性xing，應ying結jie合he不bu同tong的de工gong程cheng，提ti出chu相xiang應ying的de控kong製zhi措cuo施shi
，使shi係xi統tong發fa揮hui最zui佳jia的de運yun行xing效xiao果guo。

參考文獻
　　1 錢以明編著．高層建築空調與節能．上海：同濟大學出版杜
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　　2 孫一堅．空調水係統變流量節能控製．暖通空調．北京： 2001 ， 12
　　3 張蕾等．辦公樓類建築空調係統運行現狀淺析．暖通空調．北京 2000 

， 12
　　作者：袁建中 ( 南昌有色冶金設計研究院南昌 330002)