浅谈中央空调节能与应用

浅谈中央空调节能与应用

谭斌

双流国际机场股份有限公司四川成都

摘要：随着社会经济的快速发展，中央空调技术的应用越来越广泛。中央空调冷冻站节能优化控制系统是以整个冷水机房运行效率最高（或运行能耗最低）为控制目标，以实时制冷负荷为控制依据，根据既定的控制策略对冷水机房中各设备进行协调控制的冷水机房自动化控制系统。从系统运行情况来看，改造后会议中心空调系统用电成本显著降低，经济效益十分明显。本文主要对中央空调节能与应用进行探讨。

关键词：中央空调；节能技术；节能应用；空调节能

引言

中央空调系统是现代写字楼物业管理不可或缺的重要保障设备，炎炎夏日里，写字楼内凉爽、静谧的办公环境，对提升物业使用品质促进客户服务产品体验具有现实意义。另一方面，中央空调也是写字楼设备系统中不折不扣的耗能“大户”，在所有设备耗能中，往往占比达40%左右，而一些楼盘中央空调系统在设计上忽略了日后使用过程中的细节问题，无形中造成写字楼无效能耗的产生。由于中央空调功率大，耗能大，如果设计上存在“大马拉小车”的现象，无效能耗就比较明显，也给用户增加不少的费用。

1中央空调相关概述

1.1系统原理

中央空调冷冻机房主要由冷水机组、冷冻水泵组、冷却风机组构成，而在实际运行时，这些设备的工况一般不会恰好同时运行在各自的峰值效率点上。同时，冷冻水的温度与流量，以及冷却环节都允许在一定的范围内变化，而不会对满足制冷需求造成影响。这样，就有可能通过统筹考虑，通过合理选择冷水机组出力、冷冻水供水温度及流量、冷却风机工作状态等参数，调整各设备的工作状态，达到使整个冷冻机房设备运行效率最高的优化目标。中央空调节能系统的控制原理是对冷冻机房内的全部设备，包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔，建立性能模型，并应用计算机联合计算求解出冷冻机房的最低总能耗，然后进行控制寻优，找出各设备实现机房最低能耗的运行工况，并对其进行主动式控制反馈控制。节能控制系统根据当前系统的实时负荷需求，通过多维寻优的方法运行不同的台数组合，寻找整个冷水机房的最佳效率点，保证每台冷水机组都在其最佳效率点附近运行，从而使整个中央空调冷水机房能动态地运行在最佳效率点上，实现最佳节能控制目标。

1.2中央空调控制系统特征

中央空调系统是一个非常复杂的控制系统，其具有以下几方面特征：第一，干扰性。中央空调一般安装于建筑内，该建筑内中央空调的运行条件、状况等都会受到一些条件的影响，其中内部条件包括安装空调房间的设备状况、照明等，外部条件包括天气是否晴雨、是否雨雪天气、是否受到辐射等。第二，调节对象的特性。在相同的被干扰的环境下，空调不同调节对象的控制程度是随之变化的，具体来说，是随着时间的推移而产生不一样的变化。对此，在空调设计时，需要安装自动化系统克服此缺陷，避免其干扰，保持建筑内的湿度、温度及空气质量等关键指标，一般空调对象的个性和空调系统的合理性对空气温度、湿度的控制效果也是有较大影响的。第三，湿度相关性。在空调控制系统中，一般重要的控制参数有两类，即温度与湿度。而空调系统中，往往会因为一个控制参数的变化而导致另一个控制参数随之变化。一般在实际控制过程中，两个参数都是同时进行控制的，并且又相互作用。第四，转换控制多工况同时运行。受到空调控制系统运行环境的影响，空调在调节使用时，都会是采用一定方式（工况）运行，而空调系统则会加强对环境参数的调节。如果空调建筑内外的环境变化非常之大时，此时的运行方式（工况）就会发生相互转换的变化，调节方式也相应产生变化。第五，整体控制性能。中央空调控制系统主要是对建筑内的温度、湿度两个主要参数进行调节控制的，其涉及到空气处理与工况转换的过程。中央空调控制系统是一个紧密相连的、整体性的系统，在空气处理过程中相关设备的开、关等都不是孤立的，而是与系统整体控制相关联的，建筑内温度、湿度的控制是紧密相关的，且互相有影响。

2中央空调节能技术分析

2.1风机水泵变频节能设计

在中央空调风机水泵变频节能设计过程中，通过设计科学合理的冷冻循环水系统控制方案，并冷冻进出水温差控制在4.5℃～5℃之间，通过实现对冷冻进出水温度、温差和压力等参数的有效控制，从而实现节能的目标。同时还要制定冷却水系统的控制方案，实现对冷却水系统运行中各项参数进行有效控制，使冷却水进出水温度控制在4.5℃～5℃。另外，还要对冷却塔散热系统进行具体的改造，当主机冷却水进入到冷却塔后，依托于冷却塔风机来及时将冷却水热量散发到大气中，实现降低冷却水温度的目的。然后进入到空调主机冷凝器中对热量进行吸收。冷却塔内的环境温度和湿度可以由冷却塔环境传感器进行检测，利用冷却塔控制柜中的PLC来计算出具体的温差，并将其与设定值进行比较，自动对冷却塔风机的运行频率进行调整，确保冷却水出水温度与设定值范围相符。通常情况下冷却塔出水温度设定值为28℃。

2.2运行管理中的节能

运行管理中节能也是节能方式中重要的一种，主要可从以下三个方面进行考虑：第一，加强中央空调运行管理及控制设备的控制。实际工程中一些运营管理人员专业技能低下，对其相应的操作等非常不熟练，造成实际操作运行管理中，出现非常多的问题，可对中央空调操作人员进行相关的培训工作，提高其管理人员的管理素养，在相关的节能控制关键点上配备相应的调节控制器件，如流量控制阀、温度控制阀等，降低能源的消耗，从而起到节能的作用。第二，加强管道与设备的保温和水质的处理。中央空调控制系统中设备、管道繁多，减少设备、管道的热量传递与散失，也可大大减少空调系统对能源的消耗，降低相关成本费用。空调系统经过长久的运行后，一些管道、设备等产生污垢、腐蚀等，这也会影响空调系统的调节效果，加大对空调系统管道、设备等的清理，即可提升空调的调节效果，从而降低能耗，起到节能的作用。第三，加强建筑围护结构的节能措施。因为门窗的传热系数高，隔热效果差，太阳通过门窗比墙体传递的热量多得多，因此需合理控制门窗与墙体面积的比例，从而达到节能的目的。提高门窗的密闭性，合理控制房屋内换气的次数，达到节能的效果。增大房屋墙体及屋顶等的阻热能力，也可以达到节能的效果。

2.3群控节能法

群控节能法是一种根据空调系统的冷负荷变化，应用群控技术自启或者停止主机机组的运作，主要收集主机的负载量信息、冷冻水的供水温度变化和供回水温度变化数据、系统的冷负荷情况。根据空调主机的运行时间进行主机的启动或者停止操作，也可以设置启动和停止的起止时间、机组的启动台数、启动相应的其他设备，通过以上几种控制方法，可以让中央空调设备所应运行的数量与实际负荷的要求相符合，既可以使系统的舒适性大大增加，也节省了能源损耗。

结语

在社会不断进步和科学技术快速发展的新形势下，人们越来越对自己生存和发展的地球给予了更多的关注，环境保护意识不断增强，国家也意识到可持续发展的重要意义。这些问题都与能源的消耗具有直接的关系，因此我国提出了节能减排的倡议。中央空调系统作为建筑体系中的能耗大户，其具有较大的节能潜力，因此需要加快对中央空调机系统进行节能改造，在具体设计过程中充分地运用节能技术，有效地降低中央空调系统对能源的消耗，实现节能减排的目标，更好地推动我国的可持续发展。

参考文献：

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[2]刘宏利.中央空调系统高效节能技术分析与应用[J].工程技术研究,2017,(7):73+82.

[3]韩志财.中央空调节能技术探索[J].科技论文与案例交流,2013(8):28.