中央空調(diào)節(jié)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(diào)系統(tǒng)的研究，以湖北某政府項(xiàng)目情況為例，設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的智能節(jié)能系統(tǒng)該控制系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用了變頻變壓群控系統(tǒng)，使操作人員能夠通過觸摸屏進(jìn)行風(fēng)機(jī)、主機(jī)與水泵的開啟和關(guān)閉操作，并且能夠根據(jù)用戶的負(fù)荷來智能調(diào)整冷卻泵的轉(zhuǎn)速以及主機(jī)數(shù)量。通過對該系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行情況的研究，證明該系統(tǒng)可以滿足實(shí)際需求，并且降低了能量消耗，達(dá)到了節(jié)約電能的目的。

【關(guān)鍵詞】中央空調(diào)；節(jié)能；低碳

中圖分類號： TB657.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(diào)系統(tǒng)在按照舒適節(jié)能的目標(biāo)設(shè)計(jì)，而越來越多的使用多年的中央空調(diào)控制系統(tǒng)在進(jìn)行改造以實(shí)現(xiàn)節(jié)能、舒適的目的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)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(diào)系統(tǒng)電量約占到空調(diào)系統(tǒng)耗電量的20-40%，存在巨大的能源浪費(fèi)。采用新的節(jié)能技術(shù)降低空調(diào)系統(tǒng)能耗已成為當(dāng)務(wù)之急。[1]

1 中央空調(diào)系統(tǒng)能耗分析

中央空調(diào)能耗是大型商業(yè)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(yè)中心以達(dá)到60%以上。

（1）中央空調(diào)冷凍水循環(huán)系統(tǒng)的節(jié)能分析

根據(jù)空調(diào)末端負(fù)荷的變化動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷凍水流量，能夠有效的降低空調(diào)水系統(tǒng)的耗能。

（2）中央空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)節(jié)能分析

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)所排出的熱量主要是空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)的熱量，即空調(diào)負(fù)荷，根據(jù)能量守恒定律，空調(diào)系統(tǒng)排熱與吸熱相平衡的原則，可設(shè)計(jì)一優(yōu)化控制策略，自動(dòng)跟隨負(fù)荷與環(huán)境的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，使冷卻水泵、冷卻塔與冷水機(jī)組協(xié)調(diào)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)性能的提升以及能耗的下降。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造---以某政府大樓項(xiàng)目為例

2.1 節(jié)能改造范圍

基于對湖北省某市政府辦公樓中央空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際使用情況的了解及分析，本著經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)先進(jìn)、安全實(shí)用的目的，對該項(xiàng)目進(jìn)行綜合節(jié)能改造，以實(shí)現(xiàn)提高用戶運(yùn)行管理水平、減低系統(tǒng)運(yùn)行能耗的目的。

2.2 節(jié)能改造措施

擬對該中央空調(diào)水系統(tǒng)及部分末端風(fēng)系統(tǒng)加裝智能節(jié)能控制系統(tǒng)，對中央空調(diào)系統(tǒng)冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風(fēng)機(jī)及主機(jī)等用能部件的啟停和運(yùn)行工況根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)控制和遠(yuǎn)程控制，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)中央空調(diào)系統(tǒng)的綜合節(jié)能運(yùn)行，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。并且實(shí)現(xiàn)設(shè)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(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)節(jié)能產(chǎn)品。

在控制器中建立了知識(shí)庫、模糊控制模型和模糊運(yùn)算規(guī)則，形成智能模糊控制。通過全面采集影響空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的各種參數(shù)，推理并預(yù)測未來時(shí)刻中央空調(diào)系統(tǒng)的的負(fù)荷及運(yùn)行參數(shù)，按系統(tǒng)最優(yōu)的原則，經(jīng)智能模糊運(yùn)算，得出相應(yīng)的控制參數(shù)。這些控制參數(shù)被送到冷凍水子系統(tǒng)、冷卻水子系統(tǒng)和冷卻塔子系統(tǒng)，從而改變空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)流體的流量和溫度，從而最終達(dá)到綜合節(jié)能的目的。

中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)的核心是模糊控制器及其控制軟件。

（2）中央空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能改造范圍及控制模式（如表1）

（3）微霧冷卻節(jié)能系統(tǒng)改造

微霧冷卻節(jié)能系統(tǒng)，由軟化水設(shè)備、水過濾器、微霧主機(jī)、微霧高壓水管、微霧噴嘴、壓力、溫度控制器等組成，微霧主機(jī)將經(jīng)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(xì)霧氣，霧粒直徑僅30微米，利用水汽化時(shí)的高替熱（629W/公斤）在空調(diào)外機(jī)進(jìn)風(fēng)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(jī)工作時(shí)間，提高制冷效率，降低空調(diào)出風(fēng)口溫度，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

（4）能源監(jiān)管改造

①能源管理系統(tǒng)改造原理

本工程利用原湖北省某市國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑能耗動(dòng)態(tài)監(jiān)測統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)建設(shè)工程二期安裝在政府辦公樓的能源監(jiān)測系統(tǒng)。原系統(tǒng)沒有監(jiān)測回路，加裝電表，通過485總線接入原系統(tǒng)采集。利用采集器支持多數(shù)據(jù)中心傳輸特點(diǎn)，將原建設(shè)局?jǐn)?shù)據(jù)中心作為主數(shù)據(jù)中心，將達(dá)實(shí)能源監(jiān)測管理數(shù)據(jù)中心設(shè)置為從數(shù)據(jù)中心，讓各回路電表參數(shù)分別上傳至達(dá)實(shí)能源監(jiān)測管理數(shù)據(jù)中心及建設(shè)局能源監(jiān)測數(shù)據(jù)中心。除了增加數(shù)據(jù)傳輸流量，對原系統(tǒng)性能和使用毫無影響。

能源監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，目的是幫助政府辦公樓通過更可靠的技術(shù)手段實(shí)時(shí)采集能耗數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對建筑能耗實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，對能耗管理基本信息實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，通過對能耗信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對比，對高能耗建筑進(jìn)行分析和節(jié)能診斷，進(jìn)一步制定節(jié)能改造方案，并研究能耗定額標(biāo)準(zhǔn)等管理機(jī)制，通過必要的監(jiān)測、監(jiān)管并結(jié)合市場化機(jī)制，最終實(shí)現(xiàn)降低能耗的目標(biāo)。

②能源監(jiān)管改造系統(tǒng)配置

2.3 中央空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)改造節(jié)能量分析

項(xiàng)目中采用了In DAS EMC007中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)，該項(xiàng)目于2014年11月完工，2015年1月投入使用，本次實(shí)際節(jié)能量以改造后2015年用電量和改造前中央空調(diào)基準(zhǔn)期能耗進(jìn)行對比計(jì)算。改造完畢后該項(xiàng)目的能耗對比情況如表2。

3 總結(jié)

通過對某政府大樓的中央空調(diào)改造方案進(jìn)行分析，根據(jù)企業(yè)在本項(xiàng)目中的改造，采用了多種中央空調(diào)節(jié)能手段，達(dá)到了節(jié)能降耗與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏，說明采用合理的中央空調(diào)節(jié)能手段效果是非常好的。通過對中央空調(diào)節(jié)能途徑的闡述及方案運(yùn)用的論證，共得出以下結(jié)論：

（1）采用群控系統(tǒng)、變溫差、變流量，實(shí)現(xiàn)了中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的高效節(jié)能，是科學(xué)、全面和有效地。

（2）由變頻技術(shù)支撐的中央空調(diào)系統(tǒng)，結(jié)合適用有效的PID控制算法，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備軟起和按需調(diào)負(fù)荷工作，而且可實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能效益、減少噪聲和延長機(jī)組壽命，節(jié)能率達(dá)到18%左右。

（3）從案例分析中證明了機(jī)組群控系統(tǒng)能現(xiàn)場控制器和上位機(jī)的通訊實(shí)現(xiàn)對空調(diào)機(jī)房設(shè)備及末端設(shè)備進(jìn)行集中管理和監(jiān)控，從科學(xué)的能源管理出發(fā)，為用戶提供方便舒適的環(huán)境的同時(shí)，也降低中央空調(diào)的管理成本和運(yùn)行能耗，實(shí)現(xiàn)機(jī)房的無人值守，確保中央空調(diào)的安全運(yùn)行，最大限度的提高中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

【參考文獻(xiàn)】

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