中央空调系统原理与原理图(含末端设备)
中央空调系统(HVAC)的组成
3.3、空调水系统
空调水系统包括冷媒水(冷冻水)系统和冷却水系统两部分组成， 另外还有热媒水系统。 冷媒水系统是将冷水机组制出的冷冻水通过水泵输送到空气处 理设备，将冷量经过热交换后返回到冷水机组进行第二次循环。 该系统通常采用闭式循环系统。主要设备有：冷冻水水泵、膨 胀水箱、分水器、集水器、自动排气阀、水过滤器、水量调节 阀和排污阀和控制仪表等。对于冷媒水要求高的冷水机组还要 相应的设置软化水设备、补水水箱和补水水泵等。 冷却水系统是将冷水机组冷凝器的出水送到冷却塔，在冷却塔 内散热后经水过滤器过滤杂质后进入冷却水泵，送入冷凝器对 冷凝器进行降温散热。形成冷却回路。 在冬季运行时，冷源机组和热源要经过切换。
❖ 机房内的系统设备：冷冻水泵、冷却水泵、分水缸/集 水缸(Header)
❖ 控制：DDC(Direct Digit Control)，冬夏转换
热源：热源是为了空 气处理设备集中提 供一定温度的热媒 水，工程中常见的 空调热源有：锅炉 房、城市热网和热 交换站、燃油或燃 气的中央热水机组 及直燃式溴化锂吸 收式冷热水机组。
❖ 三、空气处理设备(AHU, Air Handling Unit)
空气处理设备的作用是将空气处理到一定的状态，有集 中处理空气的空调机组、集中处理新风的新风机组和设 在空调机房内处理空气的末端设备——风机盘管机组等。
空气处理机组
❖ 3.1概念
新风(OA，Outside Air) 送风(SA，Supply Air) 回风(RA，Return Air) 排风(EA，Exhaust Air) 风阀
空气处理机组的表示法(二段表冷器)
空气处理机组的剖面图
表面冷却器
3.2、空调风系统
空调风系统的作用是将来自空气处理设备的空气通过送风风管 系统送入空调房间内，同时从房间内抽回一定量的空气(即回 风)。经过回风风管系统送至空气处理设备前，其中少量的空气 被排至室外，而大部分被重复利用。 空调送风系统包括通风机、送回风风管、风量调节阀、防火阀、 消声器、风机减震器和空调房间内的送风散流器、回风口等。
中央空调制冷的原理
中央空调制冷的原理
中央空调制冷的原理是基于制冷循环原理的。
制冷循环由四个关键部分组成：蒸发器、压缩机、冷凝器和节流装置（或膨胀阀）。
首先，制冷剂（通常为氟利昂气体）从蒸发器中进入制冷循环。
在蒸发器中，制冷剂吸收室内空气的热量，并由液态转变为气态。
这个过程不断吸热，从而使室内温度降低。
然后，气态制冷剂进入压缩机。
压缩机的作用是将制冷剂压缩成高压气体，使其压力和温度都升高。
此过程需要消耗一定的电能。
接下来，制冷剂进入冷凝器。
在冷凝器中，制冷剂释放热量，并且被冷却为高压液态。
这个过程使制冷剂的温度降低。
最后，制冷剂通过节流装置（或膨胀阀）进入蒸发器。
在蒸发器中，制冷剂再次吸热并变为低压气体，从而重新开始制冷循环。
通过不断循环这个制冷过程，中央空调可以持续地吸收室内的热量并将其排出室外，从而达到制冷的效果。
末端控制设备原理
采暖、空调末端控制的探讨采暖、空调的末端控制是暖通空调水系统中的重要一环，传统的作法：采暖末端没用任何管控设备，空调的末端采用电动二通阀来控制。
已经不能满足当前形势下的流量根据需要调控的需要，本文中对末端控制的几种形式进行了简单的分析，并提出了末端需要精细化控制，也就是控制端的能耗一定要量化，才能真正做到对系统控制的进一步分析和管理。
一、末端控制环路的分析在采暖和空调系统中，控制环路为了对我们希望控制的物理量（温度、湿度等）所在的系统产生作用，通常会去影响温度或流量。
控制效率取决于下图中构成环路的六个相互作用要素的组合。
（1）传感器检测受控对象，例如室内温度或供水温度。
（2）控制器将测量值和设定值进行比较。
根据这两个值之间的差异，控制器按其控制动作特性（开/关，PID-比例积分微分等）作出反应，并控制电动阀门上的电机动作。
（3）执行器根据来自控制器的控制信号驱动阀门。
（4）二通或三通调节阀控制着输送到系统的冷热量以补偿扰动。
（5）末端设备把所需冷热量输送到房间。
（6）例如，受控系统是传感器所在的一个房间。
本例只局限室内温度。
对配有温控阀的散热器，每组散热器都是其自身控制环路的末端装置，温控阀则起到了传感器、控制器、执行器的作用。
由于控制的目标是要获得一个舒适的环境，因此测量一个表示舒适度的物理量就很重要。
现实中的困难在于舒适的感觉取决于很多因素，且在不同的区域之间也存在着差异。
如果仅局限于主要部分—温度，那么它的两个影响因素是空气温度和来自墙壁、地面和吊顶的辐射。
有些传感器考虑了建筑围护结构内积聚的热量或冷量，对得到干球温度作出反应。
显而易见，辐射对热敏元件的影响与同一房间内每个人体验到的影响是不同的。
不过，这与常规传感器相比，是一大改进。
此外，反应速度有了明显提高，扰动可以被迅速地纠正，从而提高了瞬变条件下的控制精度。
二、人体舒适度人体舒适度指数是从气象角度评价在不同的气候条件下人的舒适感，根据人的机体与大气环境之间的热交换而制定的生物气象指标。
中央空调系统及原理
第二十六页，共八十二页。
4.2、系统(xìtǒng)形式(2)
• 独立的空调 机组： (kōnɡ diào)
冷源部分+冷媒输送系统+送风换热装置
• 风冷冷风式空调机组
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第二十七页，共八十二页。
4.3、系统形式(xíngshì)分析
• 系统冷媒全部直接蒸发；
•
冷热交换 效率高（一次交换 系 (jiāohuàn)
产生的制冷量为2500W。因此可以说1HP空调的制冷量 相当于2500W的制冷量。小1匹一般为2200W，大1匹一 般为2800W。
美国
5
第五页，共八十二页。
第二章 空调系统(xìtǒng)的分类
1、按服务对象分类(fēn lèi) 2、按负担室内热湿负荷所用的介质分类 3、按空气处理设备的设置情况分类
2.3、系统形式(xíngshì)分析
• 风机盘管机组作用：
• 就地处理空气； • 保证室内空气的温度和湿度； • 室内负荷大部分由水来承担。
• 新风机组作用：
• 向房间送入新风、稀释室内污染物、满足 房间卫生(wèishēng)要求；
• 风量较小、管道断面小、只负担小部分负 荷。
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第十九页，共八十二页。
冷却水系统由冷凝器、冷却水泵、冷却塔和连接水管及附件组成。冷却水从冷凝器里带走的热量，在 冷却塔中直接释放给大气。
（3）冷冻水循环：由制冷机组的蒸发器、空调机组的表面冷却器、提供水流动力的水 泵及它们之间的连接水管和附件所组成的密闭循环系统。这个循环系统通过冷冻水源源 不断地把制冷机组产生的冷量送到空调机组的表冷器去处理空气。
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（2）中央空调系统(xìtǒng)制冷工况工作过程
中央空调系统末端设备节能优化控制
中央空调系统末端设备节能优化控制摘要：随着物质生活的生活不断丰富，群众对生活的各个方面要求也随之提升，不仅加强了个人健康意识，同时也在追求生活的高舒适性，高度使用中央空调系统导致能耗随之增加。
而现在全世界都存在能源短缺的情况，当下要求我国实行节能减排制度，怎么能保障民众对舒适性的要求的同时，又可以减少来自中央空调系统的能源消耗，目前是业界备受瞩目的一个课题。
中央空调系统的末端设备是最能够直接发挥效果的环节，通过研究显示，冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔能耗都不高于其运行能耗，在中央空调所有能耗中占1/3，占比非常高，所以得出结论：想要中央空调系统节能，需要从降低其末端设备运行能耗才行。
关键词：中央空调；解耦控制；优化一、末端设备优化控制策略研究根据表冷器换热的原理，可以得出一下结论：想要影响表冷器产生换热量，方法有两种，一时调节送风量，二是通过调节冷冻水的流量，也就是这两者之间存在相互作用，想要通过物理过程将两种运动分开处理并不容易，根据研究显示，在实际的工程中，可以采取温度差来解决，也就是说空调房间的回风温度是一个数值，而空调房间人为设定的温度是另一个数值，造成这样的差值改变温度。
通过调节表冷器的单变风量和冷冻水，看起来之控制单变量这种操作比较简单，但其热稳定过渡反应时间过长，而表冷器在换热过程中的过渡反应时间较短，这导致两者有较大的不同，也就影响了调节空调房间的制热效果。
在设计中央空调系统时，是通过其负荷运行模式进行设计的，而在我们日常使用的过程中，实际运行的中央空调系统并不能达到当初设计的负荷量，其负荷量通常在设计时的50%～80%之间。
通过此前的研究，我们可以得出结论：当冷冻水的流量相比较之前设计的流量超过60%后，表冷器换热量随之会到达之前设计的流量80%左右，在这种状态下，假设继续加入冷冻水，则不会明显的影响表冷器的换热量效果。
与此同时，想要改变表冷器的换热量，其实最好的做法是改变其送风量，因为送风量和冷冻水流量决定了表冷器的送风温度。
中央空调系统原理及原理图(含末端设备)解读
压缩机
蒸气压缩式制冷压缩机
容积式制冷压缩机
离心式制冷压缩机
往复活塞式制冷压缩机
回转式制冷压缩机
旋转式
涡旋式
螺杆式
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压缩机（续）
说明： 1）容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积，将周期性地吸收到 的定量气体压缩。离心式压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸收 到的气体压缩。 2）回转式制冷压缩机是靠回转体的旋转运动替代活塞式压缩机中 的活塞的往复运动，以改变气缸的工作容积，从而将一定数量的低压 气态制冷剂进行压缩。 3）目前常用的压缩机主要有活塞式压缩机、涡旋式、螺杆式以及 离心式压缩机。其中活塞式制冷压缩机多为中型（标准制冷量 60~600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低切 容易发生故障，目前使用的已不多；涡旋式制冷压缩机目前主要用于 小型制冷系统，在家用空调以及商用VRV等小型系统大量使用；而螺 杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便，另外技术成熟等一系 列独特的优点，已经广泛应用于制冷、空调和多种工艺流程中 ；离心 式压缩机结构简单紧凑，运动件少，工作可靠，经久耐用运行费用低， 一般适用大于500RT的制冷系统中，并且可以实现无级调节，使机组 的负荷在30%~100%范围内工作。
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中央空调系统的分类（续）
2、半集中式空调 送入空调房间的新风由空调机房集中处理， 空调房间内的空气由分散在房间内的装置 处理的系统
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中央空调系统的分类（续）
两种空调的优缺点
集中式中央空调 处理空气量大，有 集中的冷源和热源， 运行可靠，便于管 理和维修，但机房 占地面积较大 半集中式中央空调 适用于空气调节房 间较多，且各房间 要求单独调节的建 筑物
中央空调系统
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中央空调系统的构成及工作原理
中央空调系统的构成及工作原理中央空调系统的组成如图1所示。
它主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。
各部分的作用及工作原理如下：制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。
经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。
图1 中央空调系统的组成注：T为环境温度，即室外温度，四季不同，夏天可达35℃。
中央空调工作原理户式中央空调--工作原理一户式中央空调的分类☆风管机一台定频室外机，一台定频室内机，通过风管把冷热风送至每个房间，可方便将室外新风引入；对空气进行加湿等集中处理也较容易，是廉价的机器，设计合理每个房间的噪声仅增加1～3分贝，卧室不必吊顶，每个房间在可高于主温控器设定的温度以上，对温度进行控制；可以有一定比例的能量转移，达到节能及加快空调冷热速度的效果。
室内机局部噪声较大，根据现场不同的安装条件，实测在42～52分贝之间，对设计及安装要求很专业。
☆一拖多机组(1)定频多联机把分体空调集中到一个室外机中，最多一拖三里面有三台压缩机，冷媒系统各自独立；把明装壁挂室内机改变成暗藏式；引进新风困难，是分体空调的一种变形，卧室内风机噪音由低到高要增加7～14分贝，最高达50分贝。
每个卧室需增加长1.2m以上，宽0.6m，高0.3 m的吊顶，另需设检修孔；每个内机都需有冷凝水排放的管路。
冷媒系统独立，但电路部分的有共用点；如发生外风机，外机温度探头、压力保护或电器局部短路等故障时，整套机器将无法运行。
(2)定、变频一拖多其中有1～2台变频压缩机或另加1台定频压缩机，电路上有射频干扰，对电脑有影响。
检修孔新风引入吊顶与冷凝水与多联机相同；对氟管的分支器要求设计合理；对上，下层共用1台机器，管路要求更高；较易在全开启时出现末端内机效果太差的情况。
末端设备大介绍
末端设备大介绍————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:中央空调末端设备及其它制冷空调行业产品品种繁多，根据中国制冷空调工业协会统计分类方法,空调行业依照用途不同可分为家用空调、中央空调、冷冻冷藏设备、车用空调等。
中央空调又称集中式空调和半集中式空调,是一种通过主机集中提供热源或冷源,并根据设计要求向不同房间输送冷量或热量的复杂控制系统。
中央空调系统主要包括中央空调主机、末端设备以及相关的配套设备。
中央空调末端设备为将冷热源转化为冷热风并进行相关空气处理的设备，主要包括风机盘管、组合式空调机组等。
根据本公司的实际情况,下面这种介绍风机盘管机组、组合式空调机组和空气处理机组。
一、风机盘管机组风机盘管是集中式空调系统中广泛使用的末端设备。
风机盘管的合理选用不仅直接影响空调效果，也是保证系统正常运行和降低空调能耗的重要环节,尤其是在高精度或有严格工艺要求的场合,更须合理的送风参数。
送风和供冷(热)是风机盘管的基本功能。
“风”是“冷”的媒介和载体,它直接影响供冷量、送风温差、换气次数以及室温梯度和波动幅度，即决定了空调精度和舒适性的好坏。
因此,保证足够的风量是实现预期空调效果的先决条件。
需要指出的是，这里所说的风量是批机组在正常使用时的实际送风量。
我国在风机盘管检测指标中有如下一些项目：风量、供冷量、供热量、单位风机功率供冷量、水阻力、A声级噪声、凝露、凝结水处理、电机绕组温升、热态绝缘电阻、泄漏电流、接地电阻这些指标。
但我们在工程中评价一台风机盘管质量好坏的标准主要还是看其风量、冷量、噪声、耗电量这几个指标。
下面是国内几个品牌的风机盘管性能比较表那么,具体选型时应注意哪几点呢？１、盘管冷量不足：这个问题是目前用户投诉最多的一个问题。
造成这种问题的主要原因是不少企业没有自己的测试手段,样本上的参数从其它厂家的样本上抄袭的,且自己生产的盘管热工性能又较差（这主要是由翅片形式、胀管质量、生产工艺等造成)。
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中央空调系统的分类（续）
2、半集中式空调 送入空调房间的新风由空调机房集中处理， 空调房间内的空气由分散在房间内的装置 处理的系统
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中央空调系统的分类（续）
两种空调的优缺点
集中式中央空调 半集中式中央空调 处理空气量大，有 适用于空气调节房 集中的冷源和热源， 间较多，且各房间 运行可靠，便于管 要求单独调节的建 理和维修，但机房 筑物 占地面积较大
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中央空调系统的分类
一、按负担室内热湿负荷所用的介质分类
1、全空气系统 空调房间的室内热湿负荷全部由经过处理 的空气来承担，利用空调装置送出风调节 室内空气的温度、湿度。
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中央空调系统的分类（续）
2、全水系统 全部由经过处理的水负担室内热湿负荷 ， 利用冷冻机处理后的冷冻水(或锅炉制出热 水)送往空调房间的风机盘管中对房间的温 度、湿度进行处理的。
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中央空调系统的分类（续）
三、按照冷却形式分类
1、水冷机组
主要设备：
冷冻水
冷媒
• 制冷主机 • 冷却塔
空 调
• 冷冻水泵 末
蒸 发 器
主机
• 冷却水泵 端
• 补给水泵
• 电子水处理仪或全自动软化水处理装置
• 水过滤器
• 膨胀水箱
• 末端设备
冷却水
冷
冷
凝
却
器
塔
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中央空调系统的分类（续）
电制冷水冷式冷水机组
2、环保：主机采用水源热泵型机组，电制冷，没有燃烧过 程，避免了排污；整个系统为密闭式管路系统，可避免霉 菌灰尘等杂质对系统的污染，使环境清新优美，特别适于 高档别墅、高级公寓与写字楼的使用。
3、节约空间：主机体积小巧，不设机房，无需占用设备层， 减少公用设施 和土建投资，室内末端暗藏在吊顶内，极 易配合屋内装修。
吸收式制冷机是唯一具有自主 知识产权的集中空调产品。中 国已经成为除日本外的第二大 吸收式制冷机的生产国。
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离心机
电力 约克、开利、特灵和麦克维尔
特点是采用水冷和通常大于800kw的 大型机组
日立、大金、约克、特灵、
开利、顿汉布什、麦克维尔
具有高性能和低噪音
3
螺杆机 电力 和吉荣；大连冰山、浙江王
多数是水冷型。但风冷型，特
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中央空调系统的分类（续）
3、空气-水系统 由经过处理的空气和水共同负担室内热湿 负荷 ，典型装置是风机盘管加新风系统。
4、冷剂系统 利用直接蒸发的制冷剂吸热来调节室内温 度、湿度。
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中央空调系统的分类（续）
二、按处理设备的情况分类
1、集中式空调 空气处理设备和送、回风机等集中设在空 调机房内，通过送、回风管道与被调节的 空调场所相连，对空气进行集中处理和分 配。
2
中央空调系统
空调的基本概念
2、空调的制冷量与制热量
制冷量：单位时间内，空调器在名义制冷 工况下从空间区域或房间内排除的热量。 制热量：单位时间内，空调器在名义制热 工况下向空间区域或房间内释放的热量。
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中央空调系统
• 中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。有主机 和末段系统。按负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空 气系统 、全水系统 、空气-水系统 、冷剂系统 。按空气 处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。按被处理 空气的来源可分为封闭式、直流式 、混合式(一次回风 二 次回风)。主要组成设备有空调主机(冷热源) 风柜 、风机 盘管等等.制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以 抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用 以抵消室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统 至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直 接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理 性。
电制冷水冷式冷水机组属于蒸汽压缩式制冷范畴，一般主要由压缩机、 蒸发器、冷凝器、膨胀阀、自动控制和保护装置组成。顾名思义水冷 式冷水机组的冷凝器利用水冷却，一般利用循环冷却水，随着科技的 发展和节能的需要，也有采用地表水、地下水冷却的。在实际工程中 我们根据压缩机类型一般分为离心式冷水机组、螺杆式冷水机组、活 塞式冷水机组和涡旋式冷水机组。 离心式冷水机组单机容量大，制冷性能系数COP值高，但在部分负荷 下运行时容易发生“喘振”现象。螺杆式冷水机组由于在压缩机构造 上的特点，在部分负荷下仍能稳定、高效地运行，常被用于负荷波动 大、需要调节的场合。活塞式冷水机组和涡旋式冷水机组均为小容量 制冷机，其中活塞式冷水机组由于振动大、运行维护复杂，目前运用 较少，而涡旋式冷水机组运行噪声小，调节方便，在小型工程中运用 较多。
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中央空调系统的分类（续）
根据制冷 方法分类
△蒸气压缩式制冷
活塞式（往复式） 螺杆式
△吸收式制冷
型 燃气型
水冷式 风冷式 风冷热泵式
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中央空调制冷机组和大型空调设备
序 号
形式
动力 性质
主要生产厂家
备注
1
吸收式 制冷机
燃油 和燃
气
江苏双良、远大、三洋、开利、 烟台荏原和LG同和
牌、上海富田、重庆嘉陵、
别是风冷热泵机组逐步增长
武汉冷冷机厂
开利、约克、麦克维尔和其
4
活塞机 电力 他国内品牌如大连冰山、南
多数机组的制冷量低于350kw
京五洲、吉荣和烟台冰轮
5
涡旋式
电力
只有特灵能提供单台大型的 涡旋机组
Copeland和Danfoss是中国最大 的涡旋压缩机供应商。大多数
涡旋压缩机用于单元式空调机
中央空调系统
1
中央空调系统
空调的基本概念
1、空调的定义： 空调是空气调节的简称，它是利用设备和技术对室内空气（或人工混 合气体）的温度、湿度、清洁度及气流速度进行调节，以满足人们对 环境的舒适要求或生产对环境的工艺要求。
满足人类或其它生物对舒适感的要求的空调，一般称之为舒适性空调； 而主要用来满足工艺生产过程和设备的运行要求，及人体的舒适度要 求的空调，一般称之为工艺性空调。
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中央空调系统的分类（续）
2、风冷机组
主要设备：
冷冻水
冷媒
• 制冷主机 空
蒸
调
• 冷冻水泵 末 端
发 器
• 补给水泵
主机
冷 凝
器
室 外 空 气
• 电子水处理仪或全自动软化水处理装置
• 水过滤器
• 膨胀水箱
• 末端设备
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中央空调系统优点
1、经济节能：主机由微电脑控制，每个区间末端风机盘管 可自行调节温度，区间无人时可关闭，系统根据实际负荷 做自动化运行，开机计费，不开机不计费，有效节约能源 和运行费用。