本科生毕业论文：浅谈空调系统节能技术

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题 目：浅谈空调系统节能技术

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内容摘要

随着科学技术的快速发展，空调技术在现代建筑以及商业建筑中应用的十分广泛，空调的使用能够为室内提供舒适的环境，但同时空调也耗费了大量的能源，所以有必要促进节能技术在空调系统中的使用，最大限度的减少空调对环境的伤害。本文首先对空调系统节能的重要性以及意义、存在的问题进行概述，然后分析了常见的空调系统节能措施，接着分析了常见的空调系统节能技术，最后结合工程案例进行分析。

关键词：空调系统；节能；空气热回收

目 录

引 言 1

1 绪论 1

1.1 空调系统节能的重要性和可行性 1

1.1.1 促进人们生活的改变 1

1.1.2 降低能源的消耗 1

1.1.3 促进人们生活品质的提高 1

1.2 空调系统节能存在的问题 2

1.2.1 管理方面存在问题 2

1.2.2 在设计计算方面存在问题 2

2 空调系统节能措施 4

2.1 减少室内冷热负荷 4

2.1.1 改善建筑围护结构的保温隔热性能 4

2.1.2 选择合理的室内设计参数 4

2.1.3 局部热源就地排除 5

2.1.4 控制和正确使用室外新风 5

2.2 关键设备的节能 5

2.2.1 风机 5

2.2.2 水泵 6

2.2.3 冷却塔 6

2.3 减少输送系统的动力能耗 6

2.3.1 采用大温差 6

2.3.2 选用低流速 6

2.3.3 采用输送效率高的载能介质 7

2.4 运行管理自动控制 7

2.5 冷热源的选择 7

3 工程中常用的空调系统节能技术 8

3.1 空气热回收技术 8

3.1.1 工作原理 8

3.1.2 工程应用范围 11

3.2 采用变频技术 12

3.2.1 变频技术原理 12

3.2.2 节能技术的应用范围 13

4.3 节能蓄冷技术的应用 14

4.3.1 节能蓄冷水技术的原理 14

4.3.2 蓄冷水技术的应用范围 15

4 工程实例分析 16

4.1 工程方法 16

4.2 改造实施 16

4.3 能量回收计算 17

4.4 小结 17

5 结论与展望 18

参考文献 19

引言

随着我国社会经济的快速发展，我国工业现代化进程日益加快，建筑能耗不断的提高，并且其占据我国总体能耗的30%左右。并且随着建筑行业的快速发展，其总能耗呈现上升趋势，其中大部分都是暖通空调系统所消耗。在进行暖通空调设计的时候，必须要积极地结合各种因素，保障其物质、能源能够有序的循环，从而保障高效、低耗以及节能的空调系统，减少能耗的同时还能够降低污染，能够有利于人们生理、心理的健康。暖通空调系统所使用的能源基本都是高质量不可再生能源，大部分都是电能。能源的大量使用导致我国地球资源日渐枯竭，并且产生了巨大的生态环境问题，比如二氧化碳、硫化物以及烟尘等物质的排放量日益增加，其中酸雨现象十分的频繁，直接威胁到我国可持续性发展。根据相关调研表明，空调系统本身的能耗十分巨大，通过科学、合理的节能技术，能够有效的降低空调系统的能耗，所以，其节能设计的意义重大。

随着我国社会经济的快速发展，我国人们生活水平质量日益提高的同时能源消耗越来越大，其中建筑能耗是最为主要的构成部分，建筑能源主要包括了空调、照明以及电器等部分，暖通空调的耗能量占据的比例最高。随着我国消费能力不断的提高，人们对于生活质量的追求越来越高，所以，必须要保障人们拥有一个适宜的生活环境，温度所起到的作用十分巨大，对于暖通空调的需求越来越高，造成暖通空调耗能现象十分的严重。暖通空调系统耗能过程中主要包括了输送设备能耗以及协调建筑物自身温度的能耗。暖通空调系统的能耗具有诸多影响因素，比如室内外温度、房屋建筑的设计标准以及室内照明情况等。另外暖通空调系统本身还具有诸多特点，可以从以下几个方面加以体现。其一，暖通空调系统的设计以及管理不科学都会带来十分严重的浪费现象以及环境污染等问题。其二，为了能够保障室内的温度，仅仅通过暖通空调系统是远远不够的，还往往需要其他因素的影响，比如太阳能、风能以及地热能等。其三，暖通空调系统中，能源主要就是通过能量交换的方式进行处理，进而可以通过对冷热量回收再利用的措施降低其能源消耗，达到节能环保的目的。

1、绪论

我国是能源消耗大国，而人均能源拥有量在世界上排名靠后，尤其是近年来，随着全球气候变暖，各种资源日趋枯竭，总的能源供应趋于紧张。在能源利用方面，社会各领域、行业和部门节能增效已经刻不容缓，成为当务之急。

经济建设的发展，使得建筑物大量兴建，目前国内采用空调的建筑又普遍存在高能耗的现象，给城市的供配电带来了沉重的压力。能源供应日趋紧张，必将影响经济的持续发展。随着我国近几年来空调业的迅猛发展与空调的普遍应用, 其能耗占我国总能耗的比重日益增大, 已成为我国部分地区能源及电力供需矛盾的主要原因之一。今年夏天几十年罕见的持续高温天气, 使得空调耗电量激增, 许多大中城市电力供应紧张, 甚至出现了“拉闸限电”的尴尬局面。因此如何改善和提高空调系统运行效率, 减少能耗, 已成为我国空调业发展的一个急需解决的问题。在设计和应用空调系统时提高节能意识, 充分合理地运用各项节能方法与措施降低能耗, 对缓解我国能源危机具有十分重要的战略意义。

1.1 空调系统节能的重要性和可行性

1.1.1 促进人们生活的改变

节能技术在暖通空调系统中的广泛应用，能够为人们营造出非常舒适的环境，将室内的温度以及湿度都控制在合理的范围之内，正是由于节能环保技术的应用为人们营造了良好舒适的环境，极大的降低了能耗。促进了人们的生活品质的提升。

1.1.2 降低能源的消耗

现阶段能源问题与环境问题是各行各业都十分关心的问题，能源短缺环境污染严重阻碍着社会的正常发展，所以人们对于能源问题越来越关心。虽然暖通空调系统是人们生活中不可或缺的组成部分，但是其能耗是相当大的，所以促进节能技术在整个暖通系统中的应用能够极大的减少电量的消耗有利于减少成本，同时还能够减少温室气体的排放，促进整个系统运营效益的提升。

1.1.3 促进人们生活品质的提高

促进节能技术在暖通空调系统中的应用能够在很大程度上提升人们的生活品质的提升，利用太阳能，风能等能源不仅能够在很大程度上替代电能的使用，还能够改善人们的生活环境，不断促进人们生活品质的提升。

1.2 空调系统节能存在的问题

节能技术利用到暖通空调系统的安装过程中虽然在很大程度上改善了能源短缺，提高了经济效益，但是整体的技术还不成熟，在设计过程中存在诸多问题，影响着暖通空调的具体应用，主要表现在以下几个方面。

1.2.1 管理方面存在问题

应该节能技术进行暖通空调的安装直接受到设计的影响，在整个设计过程中只有设计人员对于设计有充分的重视，才能促进设计的合理性，但是现阶段暖通空调在节能设计方面存在问题就是设计不合理，建筑设计仍然考虑开发商的根本利益，而盲目的追求工期的缩短，设计工作也是草草了事，完全没有考虑到质量问题，这样不仅不会起到节能环保的效果，还会将空调暖通安装过程中的费用大大提高，同时在暖通空调的运行过程中也会大大增加能耗。

1.2.2 在设计计算方面存在问题

进行暖通空调的设计需要考虑到冷热负荷，这是进行设计的重要指标，由于整个暖通设计的依据是冷热负荷，根据冷热负荷将空气处理设备的能力确定，将暖通空调的热源容量确定。但是在实际的设计过程中，设计人员直接用冷热负荷将施工设计阶段的空调的供暖，冷的负荷确定，却没有结合实际情况进行科学的确定，这样可能导致很多问题的出现，例如冷热源设备装机容量过大，水泵的配置不达标，管道的直径过大等等，这些问题不仅会影响暖通空调的质量，还会将工程的投资成本增加，同时也增加了暖通空调运行过程中的能量消耗。

暖通空调系统本身的设计对于其节能的效果有着十分重要的影响，但是，在实际工作中，设计部门以及设计人员本身并没有得到真正的重视，另外，由于设计的时间比较短，导致一些技术性的问题并没有真正的解决，一些单位一味追求数量，往往忽视了质量，导致设计施工完成的系统不仅投资比较大，也没有起到节能环保的目的。另外，在进行施工的时候，由于专业技术人员本身的综合素质和技术水平参差不齐，导致一部分人员并不是相关专业，甚至没有经过任何的培训工作，对专业理论知识并不是十分的了解，采用惯用方案和经验进行施工，一旦设计与施工之间出现一定的问题，不能及时进行正确的处理，从而会导致暖通空调系统带来不良的后果，给管理留下安全隐患，在进行实际工作的时候，会带来巨大的经济损失。

暖通空调设计的主要特点就是广泛性，随着我国社会越来越重视节能环保的问题，新技术不断的涌现，每个设计技术方案具有各自的优缺点，面对众多的设计方案，必须要通过不同的评价方式才能够得到正确的结果，如果评价结果不同，也会出现诸多问题，由于科学设计方案评价方法的缺失，导致设计人员无法真正的进行设计，不能及时的掌握最为适合的节能方案，是困扰我国暖通空调设计人员的重要问题，另外，如果 评价方法不科学，也会起到误导的作用，引发重大的损失。

2 空调系统节能措施

2.1 减少室内冷热负荷

冷热负荷是空调系统最基础的数据,各种空调设备的选型都是以冷热负荷为依据的。如果能减少建筑的冷热负荷,不仅可以减小设备的型号,降低空调系统的初投资及运行耗电量,从而使为其供电的变配电设备的初投资及日常运行耗电量减少,整个系统运行费用降低。所以减少冷热负荷是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 改善建筑围护结构的保温隔热性能

（1）控制围护结构的传热系数和遮阳系数

围护结构的传热系数和遮阳系数限值必须严格遵守节能设计标准，另外围护结构的保温和隔热都是需要考虑的。

（2）控制窗墙比

通过外窗的耗热量占地筑物总耗热量的35％～45％。就一般情况而言，窗的热工性能是不如墙体的，在保证室内采光的前提下，减少围护结构传热量的一个最有效手段就是减少窗户面积，因此合理确定窗墙比十分重要。一般规定各朝向的窗墙比不得大于下列数值：北向25％，东、西向30％，南向35％。但建筑物每个朝向的窗墙（包括透明幕墙）面积比均不应大于0.70。

（3）提高门窗气密性

房间换气次数由0.8 次/h 降到0.5 次/h，建筑物的耗冷可降低8％左右，因此设计中应采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。密闭条应采用弹性良好、镶接牢固严密、经久耐用的产品。根据门窗的具体情况，可分别采用不同的密封条，如橡胶条、塑料条或橡塑结合的密封条，其形状可为条形等，可用粘贴、挤紧或钉结方法固定。

2.1.2 选择合理的室内设计参数

离环境温度越远, 该能量的品质就越高, 获取该能量所付出的代价就越大。因此夏季室内温度、相对湿度设定值愈低, 冬季室内温度、相对湿度设定值愈高, 空调系统能耗愈大。从节能角度出发, 世界各国大都已修订了过去偏高的室内温、湿度标准。人体对空调的舒适感即空调温度和相对湿度存在较大的范围, 故民用空调有一个范围较宽的舒适区。在舒适区范围内, 夏季取较高的温度和相对湿度, 冬季取较低的温度和相对湿度可取得显著的节能效果。经权威机构验证, 将夏季空调室温从24 ℃提高到28 ℃, 冷负荷减少38 %;冬季空调室温从22 ℃降低到18 ℃, 热负荷可减少55 %, 因此有必要摒弃过去传统设计中片面追求夏季“够冷”冬季“ 够暖”的温度设计误区。在满足生产要求和人体健康要求的前提下, 夏季尽量提高空调房间温、湿度基数, 冬季尽量降低空调房间温、湿度基数, 便可去掉大量不必要能耗, 节约能源。

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,例如厨房的灶台、医院消毒间的消毒柜、弱电交换机等。在设计中,应考虑在上述位置设置局部排风,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。

2.1.4 控制和正确使用室外新风

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。夏季供冷、冬季供热空调房间，新风量愈大，耗能就愈高，此时室外新风量控制在卫生要求的最小值，控制室外新风量使其适应经济运转的条件。统计结果，自动控制新风阀门比固定新风阀门，最热月系统冷负荷减少近25%，最冷月系统热负荷减少近68%。不但要严格控制新风量的大小，还要合理利用新风。在春秋季或冬季，有些仍需供冷的房间，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 关键设备的节能

2.2.1 风机

应该选用机组的风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系统数较大的机组。空调风机以及其它送风机、排风机,应定期清洗过滤、定期检修、检查皮带是否太松、工作点是否偏移、送风状态是否合适,以减少风机电耗。

2.2.2 水泵

水泵在输出功率相同的条件下,如果效率较低,就需要较大的输入功率,能耗就会较大。因此,设计时要选择型号规格合适的水泵,使其工作在高效率状态点。空调系统运行管理时,也要注意让水泵高效率工作。应积极推广变频调速水泵, 冬、夏两用双速水泵等节能措施。

2.2.3 冷却塔

评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数,是指单位功耗所能获得的冷量。它与制冷剂的性质无关, 仅取决于被冷却物的温度T0，和冷却剂温度Tk，T0越高，Tk越低，制冷系数越高。所以空调系统冷机在实际运行过程中应提高冷冻水的温度, 降低冷却水的温度。一般推算, 在水量一定情况下,进水温度升高1℃ ,电压缩主机电耗约增加2％，溴化锂冷水机组能耗高6％。另外,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。

2.3 减少输送系统的动力能耗

动力能耗主要是指空调系统运行中风机和水泵所消耗的电能。动力能耗作为空调系统总耗能的两大部分之一，采用科学合理方法使之降低，对整个空调系统的节能有十分重要的意义。在工程设计与实践中常采用以下方法减少动力能耗。

2.3.1 采用大温差

若系统中输送冷(热)量的载冷(热)介质的供回水温差采用较大值, 则当它与原温差的比值为N 时, 从流量计算式可知, 采用大温差时的流量为原来的流量的1/N , 而管路损耗即水泵或风机的功耗则减小为原来的1/N2 , 节能效果显著。故应在满足空调精度、人体舒适度和工艺要求的前提下, 尽可能加大温差，但供回水温差一般不宜大于8℃。

2.3.2 选用低流速

水泵和风机的功耗与管路系统中流速的平方成正比, 故采用低流速能取得较好的节能效果。且有利于提高水力工程的稳定性。

2.3.3 采用输送效率高的载能介质

一般情况下, 用水输送冷(热)量的耗能量比空气输送要小, 且输送相同的冷（热）量所用水管管径要小于风管, 所占空间相应也小得多。故近来冷(热)水机组发展迅速。

2.4 运行管理自动控制

空调系统运行管理的自动控制保证空调房间温、湿度要求，节约人力防止过余能量损失。

调节空调系统再热量、改变风机盘管冷（热）水量、改变风机转速等措施，都能控制室温，当室温不控制就会出现过冷（热）现象。同样改变盘管冷水量，调节供、回水阀门，改变新、回风混合比等，都能控制室内相对湿度。室内相对湿度不控制夏季室内过干、冬季过湿现象。空调系统自控运行是防止空调房间过冷、过热、过干、过湿带来的能量浪费的有效措施。据统计，采用风机盘管室温控制与不控制相比，8月份，冷负荷节约38%；2月份，热负荷节约26%。

微处理机控制空调系统自动运行，主要是微处理机通过预测室内、外空气的状态参数，来维持室内的舒适环境为约束条件，把最小耗能量作为基本的评价函数。根据空调负荷大小判断和确定供冷（热）量多少，指挥冷（热）源机组、水泵、风机运转台数、工作方式及运转周期。设备合理匹配并高效运转通过计算机控制运行节能30%~40%。

2.5 冷热源的选择

选择的冷热源的时候，往往要求考虑以下几个因素：①针对供热系统的选择，优先考虑的应当是系统外部的发电系统，空调系统性能良好可以有效促进空调系统相关热能相关技术使用的提升。②对于热源的选择方面，工厂运行的余热就是不错的选择，可以很好帮助提升热能利用率。③供水资源可以考虑有低热源代替。

此外，随着空调系统的广泛应用，空调对不可再生能源的消耗将大幅度上升，同时对生态环境的破坏也在日趋加剧。如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP 值，使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。

3 工程中常用的空调系统节能技术

3.1 空气热回收技术

3.1.1 工作原理

空气热回收装置是指回收建筑物内外的余热(冷)，并把回收的热(冷) 量作为供热(冷)或其他加热设备的热源而加以利用的设备。通常由送排风机、空气侧的热回收器、空气过滤器及其他附属设备组成，一般都配带有电控装置。空气热回收装置的类型很多，各有优缺点。按照工作原理不同，空气- 空气热回收装置可分为：转轮式换热器、板式和板翅式换热器、热管换热器、中间媒体式换热器、溶液吸收式换热器几种常见的形式。不同形式的热回收装置的回收效率、设备费、维护保养等特点也各不相同。

（1）转轮式换热器

转轮式换热器是通过排风与送风交替逆向流过转轮而实现交换热量的装置。转轮的本体是由复合纤维或金属箔制成，表面为蜂窝状，涂有吸湿性涂层，形成热、湿交换的载体，具有蓄热和吸湿作用。换热器旋转体的两侧设有隔板，使送风与排风逆向流动，排风由转轮一侧的入口吸入，而送风从转轮的另一侧吸入。

轮子以1～10 r/min 的速度缓慢旋转，轮子的一半从较热空气中吸收存储热量，旋转到另一侧时释放热量，使显热发生转移。附着表面的干燥剂将来自高湿度的空气流里的湿气冷凝后，通过干燥剂吸收，旋转到另一侧时，将湿气释放到低湿度的气流里，实现潜热转移。转轮可以同时实现对显热和潜热的回收。全热回收效率一般在60%～85%左右。大多数转轮式换热器设有扇形净化区，当转轮从排风侧转向送风侧时，强迫少量进风压入排风中，起到防止排风中异味、烟味、细菌等流入进风侧，避免产生交叉污染问题。转轮本体材料有非金属和金属两类，非金属材料有陶瓷、纸质、纤维、离子树脂等，金属类有ET 型、RT型、PT 型和KT 型等。其中ET 型由覆有吸湿性涂层的抗腐蚀铝合金箔制成，可同时回收显热和潜热；RT型由纯铝箔制成，无吸湿量，主要回收显热；PT 型由耐腐蚀铝合金箔制成，能耐较高的温度；KT 型由耐腐蚀铝合金箔制成，外涂塑料层，主要回收显热。转轮涂层材料有氯化锂、硅胶、分子筛等。

（2）板式和板翅式换热器

板式和板翅式换热器的结构相同，都是通过排风与送风交替逆向流过换热隔板，靠新风与回风的温差和湿差实现交换热量的装置。两者的区别主要是换热隔板的材料不同。板式换热器由光滑的铝箔、不锈钢、塑料等板装配而成，只能实现显热回收。板翅式换热器中隔板和板翅采用了一种特殊加工的纸或膜，并对其表面进行特殊处理后制成单元体黏结在隔板上，材料具有良好的传热性和透湿性，当进排气的两侧存在温差和水蒸气压力差时就会产生热湿交换，从而可实现全热回收，一般换热效率为50%～70%。

板式和板翅式换热器两侧气流的流向有叉流和逆流两种形式，逆流和叉流的换热效率约为1：0.75，逆流型应用较多，热回收效率较高，但结构复杂，气流密封性差。叉流型结构简单，气体密封性较好，但换热效率较低。板式和板翅式换热器的换热材料有：①显热类：铝箔、不锈钢、塑料等；②全热类：多孔纤维材料、纸、膜等。

（3）热管换热器

热管是一种借助工质(如氨、氟利昂-11、氟利昂-113、丙酮、甲醇等)的相变进行热传递的换热元件。典型的热管由管壳、吸液芯和端盖组成，在抽成真空的管子里充以适当的工作液，靠近管子内壁贴装吸液芯，再将其两端封死即成热管。热管既是蒸发器又是冷凝器，热管换热器就是由这些单根热管集装在一起，中间用隔板将蒸发段与冷凝段分开的热回收装置。

中间媒体式换热器中间媒体式换热器一般在新风和排风侧，分别使用一个空气- 液体换热器，排风侧的空气流过时，对系统中的冷媒进行冷却。而在新风侧被冷却的冷媒再将冷量转移到进入的新风上，冷媒在泵的作用下不断地在系统中循环。中间媒体式换热器再配备上压缩机、冷凝器、蒸发器等一系列配套设备，就成为热泵式换热器。该种换热器能回收大量潜能，热效率高。但是其本身能耗，设备投资造价也比较高。

（5）溶液吸收式换热器

当溶液表面与空气接触时，会与空气产生热湿交换，吸收或放出热量和湿量。溶液吸收式热回收器即利用此原理，在新风和排风侧分别设置溶液填料塔，利用一定的溶液(溴化锂、氯化锂、乙二醇等)在两个塔间循环，夏季溶液在新风侧吸热吸湿，在排风侧放热放湿。冬季溶液在排风侧吸热吸湿，在新风侧放热放湿，从而实现对空气的全热回收。

3.1.2 工程应用范围

（1）转轮式换热器的生产和应用状况

转轮热回收可广泛应用于各种民用通风空调系统，特别是泳池、桑拿等需要大量除湿的场所。国内市场的主要厂家有：百瑞(bry-air)、克林根堡(klingenburg)、无锡罗特(novel aire)、轮通(arotor)、FLAKTWOODS、奥斯博格(enventus)、上海瀚龙(HDR)、苏州转轮(vent rotor)、环都托普、北京斯特灵等。

（2）板式和板翅式换热器的生产和应用状况

板式和板翅式换热器是目前应用最广泛的一种热回收装置，适用于一般的通风空调工程(但当排风中含有有毒、有害成分时，不宜选用)，目前市场上的民用小型新风换气机主要为板翅式热回收方式。国内市场的主要厂家有：环都托普、亚都、清华同方、美的、上海御风、上海爱迪士、上海惠林、上海恒通、上海堃霖、松下、日立、三菱电机、南京五洲、广州沃森、四川风神、霍尼维尔、兰舍、上海威柯(VTS)等。

（3）热管换热器的生产和应用状况

可应用于工业场合和排风有污染的场所，特别适用于有毒环境下的废热余热回收。国内市场的主要厂家有：上海浩佳(美国热管技术)、北京德天、山东盖阿-早春、冰山(昭和)、江苏世能等。

（4）中间媒体式换热器的生产和应用状况

用于排风含大量余热，又对新风质量要求较高，不允许交叉污染的场所使用。主要用于工业和医院等特殊场合，民用空调应用较少。国内市场的主要厂家有：上海威柯(VTS)、南京天加、爱科(ALKO)等。

（5）溶液吸收式换热器的生产和应用状况

目前主要处于试验应用状态，国内主要生产厂家为华创瑞风。

3.2 采用变频技术

3.2.1 变频技术原理

在现代暖通空调的设计和应用过程中，变频技术是一种主要的趋势，在设计过程中促进变频技术的合理应用能够将传统的空调系统存在的不足弥补，还能够减少运行过程中的能耗，同时还能将空调的负荷相应的减少。使得实际的运行负荷随着室外的温度变化进行变化。

数字变频技术运用在家电产品中最先诞生的成熟产品就是变频空调。传统空调工作在频率50Hz、电压220V的“定频”供电系统中，由于电流频率不能改变，因此其转速基本恒定，不能根据室温的变化同步调节制冷（热）量，只能依靠频繁开启和关闭压缩机的方式来调节房间温度的高低，在一开一停之间就造成了室内温差波动较大，人体感觉忽冷忽热。

变频空调则通过变频器改变电流（电压）频率来调节压缩机的转速，电流频率高，压缩机转速就快，空调产生的制冷（热）量就大，而频率较低时，制冷（热）量相应变小，自动调节的结果就使的空调能够根据周围环境温度变化的实际需要快速产生可变的制冷（热）量，在短时间内就能使室内迅速达到所需要的温度，然后在低转速、低能耗状态小维持运转，从而室内温差波动很小，人体舒适度大大提高。变频空调还具有启动迅速，适应140-270V电源电压范围的特点，能够彻底解决电网电压不稳而造成空调不能工作的难题。交流变频空调比普通空调省电，室内机无电磁噪音，能够实现噪音低至只有30分贝左右的宁静运行等普通定频空调无法比拟的众多优点，故市场反应极为良好。目前市面上常见的变频空调大多为交流变频空调，最新推出的直流变频空调又较交流空调省电10%以上。

由于空调产品在人们生活中的普及而引起的用电量剧增是引起今夏电力紧张的主要原因之一。因此，如何降低空调的能耗，不仅是空调产品的问题，也是一个关系国民经济发展的重大问题。而变频空调具有以下优点：节能、使用寿命长（无须频繁开停机）、效率高、制热效果尤其突出、恒温舒适（温差波动小，有效地预防了“空调病”）、噪声低、整体工艺先进等。

3.2.2 节能技术的应用范围

（1）保持室内温度恒定

变频控制技术在空调保持设定温度的应用表现为变频控制器能够很敏锐的收集到关于室内温度、室内温度变化的趋势以及温度的变化比率等数据，并以此作为压缩机制定运行频率的依据。此外，当设定的目标温度与室温或与室外的温度较接近时，空调只需要很小的功率就能够达到设定的温度并保持温度的恒定。与此同时，控制器的变频范围应尽可能的大，能够使得压缩机在较低转速的情况下运行，这样确保了将室内温度保持在设定的温度上。

（2）减少室内及室外的噪音

在空调运转的过程中，室内风机的突然停止或开始运转会使得房间内已经让人适应的噪音环境或安静环境突然改变，由于人们对声音的变化是非常敏感的，若此时人们正在睡梦中，很可能会被环境中声音的变化惊醒，给人们带来极大地困扰和不便，因此使用变频控制技术对此问题进行改进是十分必要的。为实现风机的超低速或静音运转，室内风机可采用BLDC风机。此外，对室外风机噪音的控制也是十分必要的，其噪音的大小同样会对舒适度产生不小的影响。如果使用的室外机功率较大，也可以使用BLDC风机，因其自身噪音较小，且容易实现风机运转，由于转速低，所以功耗级较小，因而较容易达到室外机的低噪音的要求。

（3）保持室内合适的湿度

当蒸发器上的温度比凝露温度低时，蒸发器将空气中的水气吸走并在上面产生凝露水，使室内的湿度降低，让人们感到空气干燥，产生不舒服的感觉，如口腔和咽喉发干。因此，通过变频控制技术使蒸汽压力保持在适当的水平是十分必要的。一般来说，蒸发的温度会随着蒸汽压力的提高而升高，当蒸汽压力较高时，就能够解决室内湿度较低的问题并使湿度保持在适当的水平。本文对室内湿度控制的过程作如下表述，当室内的温度与设定的温度较接近时，压缩机的转速会降低，此时室内机和室外机的转速也保持在一个相对较低的转速水平，通过对膨胀阀开度的控制，使蒸发器的温度保持在较高水平以此减少凝露，由此使室内湿度维持在让人比较舒适的水平上。

（4）减少人体受风

由于从空调中吹出来的风较冷，当吹在人身上时会让人产生不舒服的感觉，还会导致感冒等，因此空调机具备“防冷风”的功能是十分必要的。因此，目前对于制冷的变频空调，开始使用仿风管机，这种仿风管机的出风口紧贴在天花板上，在技术上设计多个电机驱动技术，来控制风向和风门。此外，在空调机上使用红外线对人体进行定位，使风门不会对准人体，也可以有效地避免冷风直接吹向人体以造成伤害。除此之外，低转速送风也是避免人体直接受冷风的方法。

4.3 节能蓄冷技术的应用

4.3.1 节能蓄冷水技术的原理

为了解决我国电力季节性缺电与峰谷差加大的局势，近年来蓄冷空调技术的开发和应用越来越受到重视， 发展也较快，发展蓄冷空调技术已成为不可逆转的趋势。水蓄冷以水作为蓄冷介质，是蓄能空调的重要形式之一。水蓄冷制冷系统由制冷机组、蓄冷槽、蓄冷水泵和板式换热器组成。有的水蓄冷系统还可配板式换热器。蓄冷槽是水蓄冷系统的关键设备，可用室内外蓄水池或消防水池来替代，用普通冷水机组制冷，夜间制取2~5℃的冷水蓄存起来供白天使用。为了提高蓄冷槽的蓄冷能力并满足供冷负荷需求，应提高水蓄冷系统蓄冷效率，维持较大的蓄冷温差，并防止储存冷水与回流热水的混合以减少能量损失。当前水蓄冷空调槽主要分为四种：自然分层式蓄冷复合蓄冷槽蓄冷、迷宫式蓄冷和隔膜式蓄冷。

4.3.2 蓄冷水技术的应用范围

蓄冷技术的应用领域十分广泛,特别是在对原有空调系统供(制)冷系统改造方面具有巨大的潜力。蓄冷技术可应用于下列领域：

商业建筑、宾馆、饭店、银行、办公大楼的中央空调：在这些建筑物中,夏季空调负荷相当大,冷负荷持续在工作时间内,且随着白天气温的变化而变化。冷负荷高峰期基本上是在午后,这和供电高峰期相同。所以说,空调耗电是造成电力公司繁重调峰任务和电力短缺的主要因素。

居民空调：居民空调用电特点是用电集中,数量大,持续时间长,常常是持续至深夜。

用冷：制药,食品加工,啤酒、奶制品加工业等工艺这部分特点是持续时间短,但耗量大,且不随气温变化,所以常规制冷设备容量特大。

体育馆、影剧院的空调系统：其冷负荷量大,持续时间短,且无规律性。

调峰电站：燃气轮机调峰电站在夏季白天高峰期运行期间,由于环境温度的升高,其发电负荷会下降,采用非用电高峰期所蓄冷量来冷却燃气轮机入口空气温度可使其在调峰运行时提高发电负荷困。

4 工程实例分析

4.1 工程方法

以某纺织厂为例,采用阿特拉斯ZR400型水冷无油螺杆空压机,加装热回收装置核心为西门子公司的ER-Z-5型板式热交换器和超声波热能表。

空压机余热回收充分利用热交换原理,将空压机的余热(冷凝热)进行回收。空压机的冷却方法不同,其冷却系统的装置也不同,能量的回收方法也会有所差别。对于空气冷却系统,热量回收方法通过对压缩机冷却产生的大量低温热气流可以直接用作办公采暖或热交换器的预热。对于水冷却系统的能量回收方法在空压机内部水路循环中串入一机外板式换热器,内部水先与来自软水箱的软水进行换热,既降低了内部水温,又提高了外部水温。然后再进入水冷却器或直接回流空压机内进行冷却。被加热的水在蓄热水箱处储存,最后再输送到热网。当热量被回收利用后,水冷却器的负荷大大降低,甚至不再需要冷却塔。

4.2 改造实施

空压机水路循环热交换改造方法见图1。在空压机的水路中接入热回收装置,热回收系统安装在空压机外部,通过水管以及连接件与空压机相连。随着添置内部水泵的循环,空压机的内部水通过板式热交换器与来自软水箱的软水换热,使内部水得到冷却而外部软水温度得到提升。

改进后,冷却塔不再投入使用,但为了保证系统运行安全可靠,仍保留了冷却塔,只是在冷却塔的入口和出口管道上加装了处于常闭状态的膨胀阀门。膨胀阀门采用温度控制,一旦废热回收系统出现故障后,内部水温上升到限定温度,则阀门打开,使原有的冷却塔降温系统投入使用,确保了空压机能可靠冷却。

附属设施工程还包括在原有软水箱与空压机新装的热交换器之间进行管道连接,内部管路上串联一台循环水泵,软水箱和管道均加装保温材料。项目节点为由空压机至软水箱,不含由软水箱至各用水点部分。

4.3 能量回收计算

空压机轴功率为355kW,现场的超声波热能表上显示回收装置回收功率为347kW。1kW·h电的热值为860kcal理论上每天可回收的能量为:347×860×24=7.16×106(kcal)。过热蒸汽其焓值约为:6.5×105kcal/t,本地区蒸汽价格为:185元/t。经计算每年可节约能源(1年按350天计算):7.16×106×350/6.5×105=3855.4(t)。可节省成本:3855.4×185=71(万元)。空压机热回收项目的热量回收装置及水循环系统的总投入约38万元,可以算出整个项目的一次投资后,其回收期约为6个月。

4.4 小结

回收空气压缩机废热加热生产、生活用水方案,既解决了空压机冷却散热的难题,又充分利用了废热,为企业节约了一次能源,一次投资就可以源源不断地得到热水,节省了企业大笔的运营费用。空气压缩机热量回收改造投资少见效快,符合国家产业政策,利国、利民、利己,值得推广。

5、结论与展望

随着科学技术的进步和传统能源向新能源的过渡，在空调中应用新的节能技术是必然的发展趋势。对于空调的节能，应该在整个空调系统和空调中某个具体部件两个方面同时考虑。在节能技术的应用中，不仅需要考虑某一技术在节能中的应用，还应该分析不同技术的技术特征，综合多种节能技术进行联合应用。在节能能源的选择上，除了传统能源，还应该考虑新能源、替代能源、再生能源的使用，在节能的前提下尽可能减少对环境的污染。此外，未来的空调行业还应该从源头上提高空调的性能系数和制冷效果，以真正实现节能。

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