淺談中央空調節能措施的應用

摘 要：文本主要介紹了中央空調末端設備采用的樓宇鄒東華系統（BAS）實現了節能的自動控制。以及在空調設計中采用冰蓄冷空調工程與大溫差送風、送水技術對空調節能新技術的介紹。

關鍵詞：中央空調 節能措施

中圖分類號：TU723.3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）02（b）-0150-01

能源是社會發展和人類賴以生存的物質基礎，而人類的使命就是節約能源。同時它也是我國的一項基本國策，其中節能工作的長期重要的方針就是堅持把節約放在首位，節約和開發并舉。據統計約占全國能耗的1/3的是建筑物的能耗，其中建筑物能耗中的中央空調系統的能耗占65%，這是一個非常驚人的數字。對于降低整幢建筑的能耗關鍵點在空調系統的節能上，因此，全球節能減排形式是計推廣并采用當前最先進的中央空調節能控制的技術和產品是必要手段和主要技術之一。

1 當前空調系統設計中的節能措施

1.1 采用樓宇設備自動控制技術對空調末端裝置進行控制

在智能建筑中一般采用的是樓宇設備自控系統，而實現節能的目的就是要對中央空調系統末端的變風量風機、回風機、風機盤管、新風機等裝置進行監視，并采用精細化的控制。同時它運用了直接數字控制器（DDC控制器），將檢測到的相關量值進行比例、積分、微分運算（PID運算），對上述的設備實現了PID控制，并達到了節能的效果。該措施對空調末端設備的控制節能上只能達到10%～15%，對空調制冷站和空調水系統的智能控制不能實現，因此，其節能的效果不是很顯著。

1.2 采用通用變頻器對中央空調系統中的水泵和風機進行控制

為了降低中央空調系統的能源浪費問題，主要采用的是變頻器來對空調系統的風機和水泵進行控制，對風機和水泵進行PID調節，對溫差、供回水壓差進行采集，以達到節能效果。這種控制方法通常可以節約水泵和風機等電機拖動系統的電能約20%，最高可達30%。

另外中央空調采用變頻器后有如下優點。

（1）變頻器可軟啟動電機，大大減小沖擊電流，降低電機軸承磨損，延長軸承壽命。

（2）調節水泵、風機流量、壓力可直接更改變頻器運行頻率來完成。

（3）系統耗電大大下降，噪聲減小。

（4）若采用溫度閉環控制方式，系統可檢測環境溫度，自動調節風量，隨天氣、熱負荷變化自動調節，溫度變化小，調節迅速。

2 動態變流量空調節能控制系統

2.1 動態變流量控制原理

當空調負荷發生變化時，通過采集一組參數值經模糊運算，及時調節冷水機組、各水泵和冷卻塔風機的運行工作參數，從而改變冷水機組工作狀態、冷凍（溫）水和冷卻水流量，改變冷卻塔風機的風量，確保冷水機組始終工作在效率最佳狀態，使供回水溫度始終處于設定值，從而使主機始終處于高轉換效率的最佳運行工況。

動態變流量控制的核心是變流量控制器，在控制器中建立了知識庫、模糊控制模型和模糊運算規則，形成智能模糊控制。通過采集影響冷水機組運行的各種參數，經模糊運算，得出相應的控制參數，這些控制參數被送到冷水機組、冷凍（溫）水控制子系統、冷卻水控制子系統、冷卻塔風機控制子系統。這些子系統根據控制參數的變化，利用現代變頻控制技術，改變空調系統循環水的流量和溫度，以保證整個系統在滿負荷和部分負荷情況下，均處于最佳工作狀態，從而最終達到綜合節能的目的。

2.2 動態變流量節能控制方法

2.2.1 一次泵變流量系統

當末端空調負荷變小時，末端空調設備前的兩通閥將會關閉或減小，負荷側回路管路的阻力增大，冷凍水供、回水溫差將出現減小，供回水管的壓差將出現增高的趨勢。水溫傳感器及水流壓差器檢測出這種趨勢后，模糊控制系統將自動降低冷凍水泵的工作頻率，減少冷凍水流量，并使供回水溫差及供回水壓差控制在最佳設定值上，維持冷水機組的高效率運行。

2.2.2 二次泵變流量設計

二次泵變流量系統分為一級泵變流量系統和二級泵變流量系統。其控制原理及效果與一次泵變流量大致相同。而一級泵系統負責確保冷水機組的安全運行，一級泵系統的旁通管路一般設計為直通管，管徑按一臺冷水機組額定流量設計。一次泵變流量系統跟蹤二級泵環路的流量變化，并保證一級泵環路的流量大于二級泵環路的流量，使旁通冷凍水管保持從供水管流向回水總管。當旁通管的流量超出設定值的范圍時，變流量控制器將模糊PID調節一級泵的工作頻率，使旁通管的流量返回設定值。

3 冰蓄冷空調工程與大溫差送風、送水技術的應用

近些年來，冰蓄冷空調工程由于對電力峰谷負荷具有明顯的均衡作用而在國內蓬勃興起，在當今社會都在提倡節約用能，合理用能的形式下，合理應用冰蓄冷空調更具有現實意義，具有十分廣闊和美好的發展前景。雖然冰蓄冷空調工程可以對電力負荷起到“移峰填谷”的作用，也可部分節省用戶的運行費用，卻也帶來了兩個重要的缺陷，一是用戶初投資增加；二是能源利用率降低，即所謂的“省錢不節能”。其實如果我們在高計中貫徹整體化冰蓄冷空調的理念，就完會可以避免這兩種缺陷，還能為用戶帶來比常規空調更為舒服的空調環境。

我們知道，通過合理的設計，冰蓄冷空調系統的融冰溫度可在2 ℃左右或更低，即使通過板式換熱器進行換熱，仍然可以換出3 ℃左右的空調水。結合利用并充分發揮冰蓄冷系統低溫位冷源優勢的空調系統稱作整體化蓄冷空調系統，而低溫送風及與之相應的大溫差冷水技術就是典型的應用。低溫送風溫度普遍被認為是4 ℃～11 ℃，對于24 ℃的室內設計溫度，送風溫差可達13 ℃～20 ℃，冷水溫差可達10 ℃～16 ℃。相對常規空調5 ℃水溫差和10 ℃送風溫差，系統風量和循環水量大幅減少，它的優勢是顯而易見的。

空調風量和循環水量的減少是初投資最根本、最直接和最有效的途徑，它使所有空氣和水處理、輸送及分配設備，包括空調箱、水泵、管道及配件空氣末端設備、空調自控系統設備的數量和容量均大幅減少，空調機房面積、管道所需建筑空間、空調設備用電量需求也隨之減少，顯著降低了空調系統的初投資，甚至可以完全抵消冰蓄冷系統所增加的額度。更節能，空調系統輸送設備的減小，使輸送設備的能耗顯著降低。雖然冰蓄冷系統制冷機的COP值降低了，但空調系統整體的能效系數卻可以提高，系統運行費用及設備維修更換費用也隨之減少，真正做到“即節能又省錢”。更舒適，由于送風溫度的降低，去濕能力更強，室內相對濕度可控制在30%～45%，提高了室內的熱舒適性；又由于空氣的輸送及處理是在較低的溫度下進行，有利于抑制細菌的繁殖，從而進一步改善室內空氣品質。

中央空調系統節能的潛力巨大，動態變流量空調節能控制系統和冰蓄冷空調工程與大溫差送風、送水技術的應用給空調水系統、風系統的控制帶來一場革命，同時，給空調系統節能帶來前所未有的效果，具有廣闊的應用前景，值得大力推廣。

參考文獻

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