中央空调节能途径分析研究

周攀 陈龙 李可 陆俞辰 卢东亮

【摘 要】通过对中央空调系统的研究，以湖北某政府项目情况为例，设计出了相应的智能节能系统该控制系统内应用了变频变压群控系统，使操作人员能够通过触摸屏进行风机、主机与水泵的开启和关闭操作，并且能够根据用户的负荷来智能调整冷却泵的转速以及主机数量。通过对该系统实际运行情况的研究，证明该系统可以满足实际需求，并且降低了能量消耗，达到了节约电能的目的。

【关键词】中央空调；節能；低碳

中图分类号： TB657.2 文献标识码： A 文章编号： 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

新建的中央空调系统在按照舒适节能的目标设计，而越来越多的使用多年的中央空调控制系统在进行改造以实现节能、舒适的目的。据统计，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的60%以上，其中，仅水泵的耗电量约占到空调系统电量约占到空调系统耗电量的20-40%，存在巨大的能源浪费。采用新的节能技术降低空调系统能耗已成为当务之急。[1]

1 中央空调系统能耗分析

中央空调能耗是大型商业建筑能耗中的主要部分，通常约占建筑总能耗的50%左右，对于大型商业中心以达到60%以上。

（1）中央空调冷冻水循环系统的节能分析

根据空调末端负荷的变化动态调节冷冻水流量，能够有效的降低空调水系统的耗能。

（2）中央空调冷却水循环系统节能分析

冷却水循环系统所排出的热量主要是空调系统室内的热量，即空调负荷，根据能量守恒定律，空调系统排热与吸热相平衡的原则，可设计一优化控制策略，自动跟随负荷与环境的变化，动态调节冷却水循环系统的运行参数，使冷却水泵、冷却塔与冷水机组协调运行，实现空调系统性能的提升以及能耗的下降。

2 中央空调系统节能改造---以某政府大楼项目为例

2.1 节能改造范围

基于对湖北省某市政府办公楼中央空调系统实际使用情况的了解及分析，本着经济可行、技术先进、安全实用的目的，对该项目进行综合节能改造，以实现提高用户运行管理水平、减低系统运行能耗的目的。

2.2 节能改造措施

拟对该中央空调水系统及部分末端风系统加装智能节能控制系统，对中央空调系统冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机及主机等用能部件的启停和运行工况根据负荷自动控制和远程控制，以实现整个中央空调系统的综合节能运行，提高系统的运行效率。并且实现设备集中管理，提高管理效率，减少值班人员。

（1）采用In DAS EMC007中央空调节能控制系统节能产品。

在控制器中建立了知识库、模糊控制模型和模糊运算规则，形成智能模糊控制。通过全面采集影响空调系统运行的各种参数，推理并预测未来时刻中央空调系统的的负荷及运行参数，按系统最优的原则，经智能模糊运算，得出相应的控制参数。这些控制参数被送到冷冻水子系统、冷却水子系统和冷却塔子系统，从而改变空调系统循环流体的流量和温度，从而最终达到综合节能的目的。

中央空调节能控制系统的核心是模糊控制器及其控制软件。

（2）中央空调水系统节能改造范围及控制模式（如表1）

（3）微雾冷却节能系统改造

微雾冷却节能系统，由软化水设备、水过滤器、微雾主机、微雾高压水管、微雾喷嘴、压力、温度控制器等组成，微雾主机将经过处理软化后的自来水加压，通过雾化喷嘴喷出，喷出的微细雾气，雾粒直径仅30微米，利用水汽化时的高替热（629W/公斤）在空调外机进风口处吸收空气中热量，降低空气温度，提高冷凝器散热效率，缩短压缩机工作时间，提高制冷效率，降低空调出风口温度，从而实现节能。

（4）能源监管改造

①能源管理系统改造原理

本工程利用原湖北省某市国家机关办公建筑和大型公共建筑能耗动态监测统计系统建设工程二期安装在政府办公楼的能源监测系统。原系统没有监测回路，加装电表，通过485总线接入原系统采集。利用采集器支持多数据中心传输特点，将原建设局数据中心作为主数据中心，将达实能源监测管理数据中心设置为从数据中心，让各回路电表参数分别上传至达实能源监测管理数据中心及建设局能源监测数据中心。除了增加数据传输流量，对原系统性能和使用毫无影响。

能源监测系统的建设，目的是帮助政府办公楼通过更可靠的技术手段实时采集能耗数据，实现对建筑能耗实时动态监测，对能耗管理基本信息实现联网，通过对能耗信息进行统计和对比，对高能耗建筑进行分析和节能诊断，进一步制定节能改造方案，并研究能耗定额标准等管理机制，通过必要的监测、监管并结合市场化机制，最终实现降低能耗的目标。

②能源监管改造系统配置

2.3 中央空调节能系统改造节能量分析

项目中采用了In DAS EMC007中央空调节能控制系统，该项目于2014年11月完工，2015年1月投入使用，本次实际节能量以改造后2015年用电量和改造前中央空调基准期能耗进行对比计算。改造完毕后该项目的能耗对比情况如表2。

3 总结

通过对某政府大楼的中央空调改造方案进行分析，根据企业在本项目中的改造，采用了多种中央空调节能手段，达到了节能降耗与经济效益的双赢，说明采用合理的中央空调节能手段效果是非常好的。通过对中央空调节能途径的阐述及方案运用的论证，共得出以下结论：

（1）采用群控系统、变温差、变流量，实现了中央空调系统在运行中的高效节能，是科学、全面和有效地。

（2）由变频技术支撑的中央空调系统，结合适用有效的PID控制算法，不仅能够实现设备软起和按需调负荷工作，而且可实现显著的节能效益、减少噪声和延长机组寿命，节能率达到18%左右。

（3）从案例分析中证明了机组群控系统能现场控制器和上位机的通讯实现对空调机房设备及末端设备进行集中管理和监控，从科学的能源管理出发，为用户提供方便舒适的环境的同时，也降低中央空调的管理成本和运行能耗，实现机房的无人值守，确保中央空调的安全运行，最大限度的提高中央空调系统的运行效率。

【参考文献】

[1]张岩宝.空调系统运行能效及其改善措施研究，重庆：重庆大学，2009.

[2]春生，智勇等，中央空调变流量控制节能技术北京[M].电子工业出版社，2005.

[3]俞文勝，李波，陈武，中央空调水系统的节能运行[M].集美大学学社，2011.

[4]朱勇，中央空调，北京，人民邮电出版社[M]，2010.

[5]李苏泷，空调冷却水变流量方法研究，暖通空调，2005.