中央空調節能途徑分析研究

周攀 陳龍 李可 陸俞辰 盧東亮

【摘 要】通過對中央空調系統的研究，以湖北某政府項目情況為例，設計出了相應的智能節能系統該控制系統內應用了變頻變壓群控系統，使操作人員能夠通過觸摸屏進行風機、主機與水泵的開啟和關閉操作，并且能夠根據用戶的負荷來智能調整冷卻泵的轉速以及主機數量。通過對該系統實際運行情況的研究，證明該系統可以滿足實際需求，并且降低了能量消耗，達到了節約電能的目的。

【關鍵詞】中央空調；節能；低碳

中圖分類號： TB657.2 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）27-0096-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.27.042

【Abstract】Through the study of the central air conditioning system and taking the case of a government project in Hubei Province as an example，an intelligent energy-saving system is designed，in which the frequency conversion and pressure conversion group control system is applied，enabling the operator to open and close the fan，the main engine and the pump through the touch screen，and according to the user.The load adjusts the speed of the cooling pump and the number of hosts.Through the study of the actual operation of the system，it is proved that the system can meet the actual needs，reduce energy consumption and achieve the purpose of saving electricity.

【Key words】Central air conditioning；Energy saving；Low carbon

0 引言

新建的中央空調系統在按照舒適節能的目標設計，而越來越多的使用多年的中央空調控制系統在進行改造以實現節能、舒適的目的。據統計，中央空調的用電量占各類大廈總用電量的60%以上，其中，僅水泵的耗電量約占到空調系統電量約占到空調系統耗電量的20-40%，存在巨大的能源浪費。采用新的節能技術降低空調系統能耗已成為當務之急。[1]

1 中央空調系統能耗分析

中央空調能耗是大型商業建筑能耗中的主要部分，通常約占建筑總能耗的50%左右，對于大型商業中心以達到60%以上。

（1）中央空調冷凍水循環系統的節能分析

根據空調末端負荷的變化動態調節冷凍水流量，能夠有效的降低空調水系統的耗能。

（2）中央空調冷卻水循環系統節能分析

冷卻水循環系統所排出的熱量主要是空調系統室內的熱量，即空調負荷，根據能量守恒定律，空調系統排熱與吸熱相平衡的原則，可設計一優化控制策略，自動跟隨負荷與環境的變化，動態調節冷卻水循環系統的運行參數，使冷卻水泵、冷卻塔與冷水機組協調運行，實現空調系統性能的提升以及能耗的下降。

2 中央空調系統節能改造---以某政府大樓項目為例

2.1 節能改造范圍

基于對湖北省某市政府辦公樓中央空調系統實際使用情況的了解及分析，本著經濟可行、技術先進、安全實用的目的，對該項目進行綜合節能改造，以實現提高用戶運行管理水平、減低系統運行能耗的目的。

2.2 節能改造措施

擬對該中央空調水系統及部分末端風系統加裝智能節能控制系統，對中央空調系統冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機及主機等用能部件的啟停和運行工況根據負荷自動控制和遠程控制，以實現整個中央空調系統的綜合節能運行，提高系統的運行效率。并且實現設備集中管理，提高管理效率，減少值班人員。

（1）采用In DAS EMC007中央空調節能控制系統節能產品。

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。通過全面采集影響空調系統運行的各種參數，推理并預測未來時刻中央空調系統的的負荷及運行參數，按系統最優的原則，經智能模糊運算，得出相應的控制參數。這些控制參數被送到冷凍水子系統、冷卻水子系統和冷卻塔子系統，從而改變空調系統循環流體的流量和溫度，從而最終達到綜合節能的目的。

中央空調節能控制系統的核心是模糊控制器及其控制軟件。

（2）中央空調水系統節能改造范圍及控制模式（如表1）

（3）微霧冷卻節能系統改造

微霧冷卻節能系統，由軟化水設備、水過濾器、微霧主機、微霧高壓水管、微霧噴嘴、壓力、溫度控制器等組成，微霧主機將經過處理軟化后的自來水加壓，通過霧化噴嘴噴出，噴出的微細霧氣，霧粒直徑僅30微米，利用水汽化時的高替熱（629W/公斤）在空調外機進風口處吸收空氣中熱量，降低空氣溫度，提高冷凝器散熱效率，縮短壓縮機工作時間，提高制冷效率，降低空調出風口溫度，從而實現節能。

（4）能源監管改造

①能源管理系統改造原理

本工程利用原湖北省某市國家機關辦公建筑和大型公共建筑能耗動態監測統計系統建設工程二期安裝在政府辦公樓的能源監測系統。原系統沒有監測回路，加裝電表，通過485總線接入原系統采集。利用采集器支持多數據中心傳輸特點，將原建設局數據中心作為主數據中心，將達實能源監測管理數據中心設置為從數據中心，讓各回路電表參數分別上傳至達實能源監測管理數據中心及建設局能源監測數據中心。除了增加數據傳輸流量，對原系統性能和使用毫無影響。

能源監測系統的建設，目的是幫助政府辦公樓通過更可靠的技術手段實時采集能耗數據，實現對建筑能耗實時動態監測，對能耗管理基本信息實現聯網，通過對能耗信息進行統計和對比，對高能耗建筑進行分析和節能診斷，進一步制定節能改造方案，并研究能耗定額標準等管理機制，通過必要的監測、監管并結合市場化機制，最終實現降低能耗的目標。

②能源監管改造系統配置

2.3 中央空調節能系統改造節能量分析

項目中采用了In DAS EMC007中央空調節能控制系統，該項目于2014年11月完工，2015年1月投入使用，本次實際節能量以改造后2015年用電量和改造前中央空調基準期能耗進行對比計算。改造完畢后該項目的能耗對比情況如表2。

3 總結

通過對某政府大樓的中央空調改造方案進行分析，根據企業在本項目中的改造，采用了多種中央空調節能手段，達到了節能降耗與經濟效益的雙贏，說明采用合理的中央空調節能手段效果是非常好的。通過對中央空調節能途徑的闡述及方案運用的論證，共得出以下結論：

（1）采用群控系統、變溫差、變流量，實現了中央空調系統在運行中的高效節能，是科學、全面和有效地。

（2）由變頻技術支撐的中央空調系統，結合適用有效的PID控制算法，不僅能夠實現設備軟起和按需調負荷工作，而且可實現顯著的節能效益、減少噪聲和延長機組壽命，節能率達到18%左右。

（3）從案例分析中證明了機組群控系統能現場控制器和上位機的通訊實現對空調機房設備及末端設備進行集中管理和監控，從科學的能源管理出發，為用戶提供方便舒適的環境的同時，也降低中央空調的管理成本和運行能耗，實現機房的無人值守，確保中央空調的安全運行，最大限度的提高中央空調系統的運行效率。

【參考文獻】

[1]張巖寶.空調系統運行能效及其改善措施研究，重慶：重慶大學，2009.

[2]春生，智勇等，中央空調變流量控制節能技術北京[M].電子工業出版社，2005.

[3]俞文勝，李波，陳武，中央空調水系統的節能運行[M].集美大學學社，2011.

[4]朱勇，中央空調，北京，人民郵電出版社[M]，2010.

[5]李蘇瀧，空調冷卻水變流量方法研究，暖通空調，2005.