公共建筑空调系统运行能效比的影响因素研究

公共建筑空调系统运行能效比的影响因素研究

康俊儒陈红兵

北京建筑大学北京100044

摘要：随着社会经济持续发展，社会大众的经济水平不断提高，公共建筑的用能数量持续增加，资源浪费显现严重。在公共建筑全年能耗中，大概有50%—60%消耗都来自空调的冷和采暖系统，用于照明的有20%—30%，而采暖空间的能耗非常大，也有着较大的节能潜力。为此，需要多角度、多层次分析影响的公共建筑空调系统运行能效比的因素，通过不同途径，采取各种有效措施，提高公共建筑空调系统的运行能效，更好地发挥自身作用。

关键词：公共建筑；空调系统；运行能效比；影响因素

就公共建筑空调系统能效比来说，是一种可以准确判断空调工程是否节能的指标。设计能效比、运行能效比是其不可或缺的重要组成要素，各自扮演着不同的角色。就运行能效比而言，是指在空调系统运行过程中，空调系统实际供冷、热量和空调设备实际耗电量之间的比值，准确判断空调系统是否节能。以此，根据空调系统节能情况，采取有效的措施，降低能耗，提高其运营效益。

一、公共建筑空调系统运行效能比影响因素

某公共建筑共有7层，地下1层，地上有6层，建筑高度为37米，建筑总面积为41967平方米，空调的面积为41128平方米，一层主要是餐厅、图书室、展厅等，二—五层为阅览室、图书室等，六层为电脑俱乐部、天象厅等。就该公共建筑来说，其中的冷热源采用了四台风热泵机组，其中的单机制冷量为1012kw，有两台是风冷冷水机组，其单机的制冷量为1120kw，大于风热泵机组。对于该系统来说，有左、右两套系统，并且都是相同的。此外，每套系统都会有两台风冷热泵机组，一台风冷冷水机组，一次定流量冷冻泵系统为其中的水输送系统。对于风输送系统来说，全空气系统、风机盘管+新风相结合是其表现形式。就公共建筑而言，影响空调系统运行效能比的因素并不是单一的，体现在不同方面。因此，本文作者对其予以了客观地分析。

主机COP

主机COP是影响公共建筑空调系统运行效能比的因素之一，其功率在空调系统总耗功率权重为：

在该表达式中，N1、N2、N3、N4分别代表：主机压缩机、主机风机、冷冻水泵、末端设备耗功率。由公共建筑空调运行效能比表达式，可以知道空调系统运行效能比是主机COP、主机耗功率占空调系统总耗功率权重共同作用的结果。其约束作用和权重紧密相连，属于正比例关系，对应的权重数值越大，其运行效能比将受到的主机COP的约束也会越大，反之，逐渐减弱。如果空调系统的主机是某一特定负荷范围内稳定运行，风机的耗功率可以用N2进行表示，冷冻水泵耗功率保持不变，假设不考虑末端设备停启的影响，末端设备耗功率不发生变化，随着冷负荷不断减小，主机所消耗的功率也会随之减小。根据其权重关系表达式，可以知道权重也会发生相应的变化，逐渐减小，主机对系统的运行效能比的约束会不断减弱。从某种角度来说，主机COP是其影响因素之一，但并不能依靠COP的高低去呈现空调系统的运行效能比。换句话说，即使主机COP较高，也不能肯定空调系统的运行不节能。

（一）水泵效率

从某种角度来说，水泵效率、水泵功率大小紧密相连，后者受到前者的影响，进而，影响空调系统的运行效能比。如果输送的流量、扬程相同，水泵具有较高运行效率，水泵并不会消耗过多的功率，水系统的运行效能也会随之增加，为提升空调系统的运行效能比提供了有利的保障。但要是水泵的效率和主机COP相同，空调运行效能比的高低并不能一味地参照水泵功率，也就是说，在这种情况下，很有可能水泵处于高效率运行中，但空调系统却处于不节能状况下。

（二）系统运行对策

如果机组台数在两台以上，其构成的集中冷热设备系统需要以空调负荷率为基点，合理调节主机、冷却塔等的运行台数，尽可能减少运行台数。其中的主机、冷却塔等要采用“一一对应”方式进行运行，一定要不要让一台主机对应对台水泵等，有效防止主机旁通。同时，就水系统而言，在输送等量的冷量时候，要尽量降低其能耗，为提高空调系统运行能效比做好铺垫。

二、提高公共建筑空调系统运行效能措施

就公共建筑而言，加强公共建筑节能设计是非常必要的。近年来，根据对公共建筑全年能耗测试情况，其通风、空调、通风等的能耗平均为100kw/m2，以每年新建3.5亿m2来计算，每年会消耗350亿kw.h。为了降低能耗，需要从设计、管理等方面入手，采取可行的措施，提高空调系统的运行效能。

以设计方面为例，空调系统的采暖系统所消耗的能源特别多，加上在整个运行系统中，空调冷热源机组的能耗占据相当大的比例，其性能系统数值有时候还会偏高。针对这种情况，在选择冷水机组的时候，要尽可能选取性能系统数值较大的机组，主要是因为在系统运行过程中，冷水机组大部分时间都处于负荷运行状态，要综合考虑各方面影响因素，选择较大的额定能效比、部分负荷下性能系数的空调设备。以酒店类建筑为例，在设计的时候，还需要全方位考虑其它一些会影响负荷变化的因素，比如，入住率、使用情况，还要充分你考虑设备的大、小机组、配套系统，确保系统在运行过程中，能够进行必要的节能调节，灵活切换其中的运行模式。此外，还需要全方位分析一些负荷能耗系统，客观地评价空调机组在一年中的运行效率，根据其运行效率，采取可行的对策，加以优化完善。可见，在设计的时候，要把水泵系统输送能耗放在核心位置，优化设计，确保空调系统能够在温差较大的流量下不停的运行，降低水系统的输送能耗，达到节能的目的。

三、结语

总而言之，就公共建筑而言，全面而客观地分析空调系统运行效能比的影响因素至关重要的，要根据其影响因素，全方位了解空调系统运行动态情况、耗能情况等，客观地评价空调系统节能运行指标。进而，根据主机运行台数，负载率合理化的辅助设备的运行台数、运行状况等，从不同角度入手，采取可行的措施，以管理为例，用能单位需要根据自身使用情况，制定可行的用能管理制度，开展制度化、规范化的节能工作。以此，提高公共建筑空调系统的运行效能，使其处于安全、稳定运行中，还能减少能源消耗量，具有较好的节能作用，有效缓解新时期日益加重的能源危机。在此基础上，有效控制公共建筑空调系统的运营成本，不断增加经济利润，具有较好的“经济、社会、生态”三效益。

参考文献：

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