建筑能源管理系列
前言：建筑能耗是指建筑在建设和运行使用过程中所利用的能源，其中使用过程中能源利用量占主导部分，包括建筑制冷、采暖、照明、通风、炊事等方面的能耗。我们之前探讨了关于建筑围护结构、建筑照明系统及建筑供暖系统的节能改造。而在我国，真正的“耗能大户”的还是空调通风系统。
空调与我国冬夏季能源紧张局势特别是当前电力紧张局势的形成有着密切关系，空调的迅速普及，使他作为建筑能耗大户的地位日益突显。到2020年中国内地空调高峰负荷节电空间约9000万kW，相当于5个三峡电站的满负荷容量，相应可减少电力建设投资4000亿元以上。因此，空调通风系统的节能已是当务之急，意义重大而深远。接下来笔者将一一介绍从需求侧相应对系统进行调节的空调通风系统节能措施。
冷热源
中央空调常见的冷热源配置方式有水冷冷水机组、热泵型机组和溴化锂吸收式机组。第一种冷热源在设计工况下的能效比较高，一般为3.7～5；第二种冷热源即热泵型机组，夏季制冷，冬季制热。在设计工况下，其能效比较水冷机组要低，仅达到3左右，但其具有良好的节能和环保效果；中央空调的另一种冷热源为溴化锂吸收式机组，这类机组的能效比(制冷量/消耗的热量)比较低，节电不节能，适用于有废热和余热的地方。
建筑冷热源系统能量利用效率对比
除了冷热水机组的选择，还可通过自动控制冷热源主机系统的启停量来实现空调通风系统的节能。如下图所示，是一种按冷冻水回水温度控制启停台数，利用主机信号和故障报警信号构成反馈的逻辑控制流程。
采用变频系统
变频空调是指加装了变频器的常规空调。压缩机是空调的心脏，其转速直接影响到空调的使用效率，变频器就是用来控制和调整压缩机转速的控制系统，使之始终处于最佳的转速状态，从而提高能效比。变频技术在现代空调中的使用已成为必然趋势，它不仅能有效改良空调系统的工艺不足，还能大幅降低能耗，节省运行成本。
设计者在选择设备时，通常留有一定的设计余量，实际上设备也极少在全负荷工况下运行，甚至从未全负荷运行过。建筑物由于使用情况的变化(如出租率不高，建筑功能变化等)，负荷也会发生相应变化。建筑物的实际负荷会随着室外气候的变化而波动。通常空调设备只能按设计的额定功率运行，当负荷降低时，设备仍然按照额定功率全负荷输出运行，这就必然造成能量的浪费。
如果我们能够使用变频技术使空调设备的输出功率随负荷的变化而变化，那么就可起到节能的效果。根据空调负荷来相应改变水流量或风流量可有效实现地节能。变风量空调系统(VAV)是通过末端装置来补偿室内负荷的变动，调节房间送风量以维持室温。变风量和定风量系统相比，一般情况下可节能50%。变水量系统(风机盘管)是通过水量控制的方法来调节温度的，其比定流量系统要节电。随着工业变频器的推广应用，通过对水流量、风量及主机等的变频控制调节，可实现其同所需空调负荷的实时匹配，从而产生显著的节能效益。
如下图所示，VAV空调系统常采用在送风机的输入电源线路上加装变频器，根据控制系统的指示改变风机的转速，满足空调系统的设计。
新风控制
根据舒适程度要求，一般把总新风量控制在全风量的10%左右，是可以节能的。有的空调系统回风量不到90%，回风量偏小，无度的增大新风热负荷，不是节能运行。利用自动控制技术实现新风控制，是实现空调通风系统节能的一个有效途径。
空调系统确定后，可根据当地的气象变化情况，将焓湿图分成若干个气象区（空调工况区），对应于每个空调工况区采取不同的运行调节方法。基本要求是调节机构尽量少，调节方法尽量简单，系统在各个工况分区内的运行最经济、合理,能最大限度地利用自然能源,以减少冷量、热量和电能的消耗,降低运行成本。
（全年运行的五工况分区图、调节条件及调节内容）
泵与风机的节能
风机和水泵是空调系统中几乎不可缺少的设备，又是空调系统中耗电最多的设备之一。大中型中央空调系统中水泵的耗电量甚至占整个系统耗电量的30%左右。
泵与风机存在的主要问题有：
①为了压低初投资，所选用的泵与风机质量低，额定效率低于先进水平。
②系统设计不合理，大马拉小车，有较大裕量。运行时泵与风机偏离性能曲线上的最佳工作区，运行效率比额定效率低很多。
③输送管路的设计和安装不合理，管路阻力大，运行能耗加大。
④管路水力不平衡，只能采取阀门或闸板调节流量，增加了节流损失。
⑤维护保养不当，泵与风机经常带病工作，浪费了能源。
一般的节能措施有：
①更新和改造，用高效率泵与风机替代原有的效率比较低的泵与风机。
②选择水泵或风机特性与系统特性匹配。管网特性曲线尽量通过效率的最高点，对于流动特性变化比较大的管网系统，应尽量选择效率曲线平坦型的水泵。
③在主要管路上安装检测计量仪表。
④切削叶轮、减小直径。如果所选水泵的流量和扬程远大于实际需求，最简单的方法就是减少叶轮的直径，从而减小轴功率。但是这种方法只适用于扬程比较稳定的系统。
⑤调节入口导叶，从而改变水泵或风机的流量压力曲线。入口导叶调节范围较宽、所花代价小、有较高的经济性，并可实现自动调节，因此被广泛采用。
总结
总而言之，随着现代科学技术的发展，空调自控系统愈趋成熟，为使空调系统资源得到更加充分的利用，通风系统节能调节效果更加显著，我们应注重新技术的发展，不断实践、优化节能系统，在设计时达到高标准、高要求，在满足舒适度的基础上实现高能效。
