浅论中央空调系统节能

浅论中央空调系统节能（精选6篇）

篇1：浅论中央空调系统节能

中央空调系统节能论文

1、中央空调系统的组成

中央空调系统是由一系列驱动流体流动的动件(如水泵、风机及压缩机)、各种型式的热交换器(如风机盘管、蒸发器、冷凝器及中间热交换器等)及连接各种装置的管道(如风管、水管及冷媒管)和阀件所组成。中央空调系统一般可分下列五个循环：(1)室内空气循环;(2)冷水循环;(3)冷媒循环;(4)冷却水循环;(5)室外空气循环。总体说来，构成中央空调系统的元件主要是热交换器和流体机械两种。热交换器是作为高低温两种工作流体能量交换的设备。当任何一组热交换器效果不好时，会增加系统耗电率(kW/RT)，不是系统耗电量增加，就是冷冻能力下降。而流体机械则是推动工作流体循环的动力泵，其耗电量W=QHhr/η。耗电量的多少决定于运转时数h，输送的工作流体流量Q，工作流体循环所需要的扬程H以及效率η，减少其中任何一项，都可达到节能的目的。

2、中央空调系统节能的机会与措施

2.1选取合理的设计参数

2.1.1室内温、湿度从节能角度出发来确定室内温、湿度标准是节能的重要因素。空调系统耗能大小除与当地室外气象参数、建筑物的外围护结构及室内发热散湿量有关外，室内设计温、湿度标准也是直接影响负荷大小的重要因素。在保证生产工艺与人体健康的条件下，夏季室温每提高1℃，约可减少热负荷11.2%[1]，其节省的冷、热负荷是极为可观的。同样，在夏季如将室内空气湿度由60%提高到70%，则可节约能量17%左右。据资料测算，仅仅将夏季室温提高1℃，就可使空调工程投资总额降低约6%，运行费用减小8%左右[2]。

2.1.2新风量新风负荷占空调总负荷的20%～40%[2]，对其标准值高低的取舍，与节能关系重大，不可忽视。引进新风主要是为了满足人员的卫生需求及部分工艺空调所需维持的室内外压差。而新风量的多少直接影响空调的负载，从而影响空调系统的风机、冷水泵、压缩机、冷却水泵、冷却塔风扇的耗电。

一般设计是以人员最多及活动最激烈的情况来决定新风量，但实际使用时却几乎不需要使用这么大的新风量，从而造成在绝大部分的空调时段都在耗能的状况下运转。较有效的方法是以室内空气中二氧化碳含量来控制新风量。

2.2设计合理的围护结构与照明

2.2.1外围结构增设外墙及屋顶的保温层对冬、夏两季节能有利;减少窗、墙面积比，对减少夏季冷负荷有较好的效果，对南方有利，但对北方建筑减少冬季能耗有可能不利;增加外遮阳对夏季冷负荷或供冷量减少十分有利，但在冬季，由于阳光辐射量减少，有可能导致冬季采暖能耗有较大的增加。对于这些冬夏季节互为矛盾的措施，设计中应特别予以研究和考虑;此外建筑物朝向也是设计时应考虑的问题。

2.2.2窗在建筑节能中，窗的节能是十分重要的，据统计，在全部建筑物散失的热量中，通过窗散失的热量占(25～70)%。在窗的设计中要满足的条件是：(1)室内足够的采光要求;(2)绝热性，即冬天使热量不散失到户外，夏天又不使太多的阳光辐射吸收到屋内;(3)建筑物的美观;(4)通风功能。窗的设计和发展经历了单层窗时期、双层玻璃阶段和镀膜玻璃阶段。目前最先进的节能窗是超级节能窗，虽然超级节能窗比普通窗的价格高(20～50)%，但以节能计算，它的回收期只有2～4年[3]。

2.2.3照明在我国，照明用电量已占总用量的10%以上[4]，照明用电往往直接转化为空调冷负荷。对于空调面积大、照明容量大的地方，应采用照明与空调的组合系统。采用空调组合灯具，不仅能够改善照明装置的工作条件，而且可以减少空调负荷。

2.3选择合适的空调方式

2.3.1变风量方式选取切合实际的空调方式是节能的必要途径。为了达到节能的目的，对于不同性质和用途的建筑物，必须采用不同的空调方式，同时还应讲究系统的小型化，使用灵活，便于管理，有利于节能。特别要注意建筑物朝向、位置的不同，其冷、热负荷变化差别很大，应采用不同的空调方式与系统，在诸多空调系统中，变风量系统最为节能。根据粗略测定，当风量是满负荷设计风量的50%时，运行电流约减少26.5%[2]，因而全年的送风动力比定风量方式小得多，加上没有冷、热抵消，节能效果明显。

2.3.2热源热泵空调方式热回收式闭路水源热泵空调方式是室内机组、冷却塔和热水器等全套装置，通过一个水系统加以组合，用同一个系统按照不同房间的不同要求分别供冷或供热。这种以水为热源的热泵空调方式有三个优点：(1)能进行热回收，可根据需要开停机组，有利于节省能源;(2)可单独控制室温;(3)机组自带制冷机和利用热回收运行，不需集中机房和大型锅炉装置，可节省机房面积和节约投资。对于南方某些较暖地区的中等规模的写字楼和底层是商场、小餐厅等发热量较大的公共场所，而高层是写字楼、公寓等的建筑物非常适合。厦门汀州大厦采用这种有热回收装置的系统收到很好的节能效果[5]。

2.3.3喷口侧送风方式喷口侧送风是体育馆的比赛大厅最广泛采用的一种送风方式，其特点是射程长，由于送风射流在喷射过程中，将不断混入周围空气，使流量增加了3～5倍，送风温差可采用8～12℃，同时在气流流经观众席过程中，又与室内空气混合，使流量增加到送风量的5～6倍，并不断将室内余热从座位下的回风口带走，因此，无论从消除室内余热量还是保持应有的风速来看，喷口侧送的送风量比上送风可减少(25～30)%[5]，因此是较节能的一种送风方式。

2.3.4下送上回方式下送上回方式是一种节能的气流组织形式，用于体育馆空调时，由于每个座椅只送新风，诱导室内空气与其充分混合，将室内余热量从建筑物上部排走，避免了灯光和屋顶等空调负荷带入观众区和比赛区，使空调负荷大为减小，空气处理设备亦相应减小，据国外资料介绍，夏季可节省冷负荷26%以上[5]。

2.3.5卫生间排气系统从竖井内引出一小管在卫生间顶部设置排风口，竖井按分区用管道连接起来，每分区用一台通风机进行分区排气。这种方式可节约设备投资和节约运行费用，而且运行噪声低，很有实用价值，且可节能。

2.4配置优质的节能设备

2.4.1主机为了安全起见，绝大部分的冷水主机容量要比实际尖峰热负载大20%以上，再加上实际尖峰热负载在全年出现的频率相当低，全年平均的热负载大约是尖峰热负载的(60～70)%，使得全年平均的热负载只有冷水主机容量的(50～60)%，造成冷水主机大部分时间都在低负载下运转。冷水主机负载率在60%以下运转是不佳的。

由于生产制造技术的提高，近年来新上市的冷水主机的耗电率比前所生产的冷水主机降低约35%左右，因此在适当时候将旧主机换成高效率的冷水主机是非常可行的。根据实例，某用户为了解决CFC冷媒的问题将一台已经运转约的350RT的冷水主机换成可满足尖峰需求的300RT的冷水主机，设备投资约可在4年左右回收[6]。配置多台压缩机的冷水机组具有明显节能效果。因为这样的机组在部分负荷时仍有较高的效率，而且，机组起动时可以实现顺序起动各台压缩机，每台压缩机的功率小，对电网的冲击小，能量损失小。

此外，可以任意改变各台压缩机的起动顺序，使各台压缩机的磨损均衡，延长使用寿命。适当地调整冷水主机的设定温度可收到较好的节能效果。冷水温度越高，则主机耗电率越低。每提高1℃，节电约3%。在调高冷水设定温度时，需符合负荷端的温度要求。调高冷水的设定温度有两种方法：一是冷水温度随室外气温设置;二是冷水温度随热负载设置。

2.4.2泵与风机及其变频调速变频调节技术是泵类和风机普遍采用的一项重要的节能措施。事实证明，泵类和风机变速运行节能量是显著的。

在二次泵的空调供冷、供暖水系统设计中，一般是通过压差信号对二次泵进行台数控制，以实现变流量调节。但根据实际空调工程来看，由于水泵实际工作点往往不能处于效率最高点，即使流量减小了，实际用电量减少并不多。而采用变频调速装置调节流量可收到良好的节能效果。北京某饭店采用变频调速装置已获得显著的节电效益，该饭店共选用3台变频调速装置，分别对冷冻水泵、冷却水泵和供暖水泵进行变流量调节，投入运行一年就节电50万kW.h，而3套变频调速装置的投资费是13万元，投资回收期不足2年[5]。变频调速可在非峰值负荷时减少送风量，从而可节省动力消耗。

据检测，当运行风量减至设计风量的50%时，运行电流约减少25.5%[5]，因而全年空调运行消耗的电力比定风量方式小得多。如送风面积大或房间多，设计时可将变风量系统分为两个或数个系统，以使控制更灵活，调节更方便，节能效果更显著。

2.4.3管件引流三通是利用近环路过大的余压能量来引射远环路介质而共同前进的一种特殊的管件，适用于一切单管或双管冷水空调系统、冷却水闭式循环系统和热水采暖系统，安装在回水管的合流三通处，可克服“老汇流三通”工作的缺陷(具有较大余压的近环路支管流束冲入三通后阻碍了远环路支管流束进入汇合管。工程设计上为了解决该问题，常常是扩大远路管径以减少阻力消耗，加大循环水泵的场程和流量以强制远环路介质汇扰)。

引流三通的作用不仅保证了闭路循环系统中各环路的水力平衡，更重要的是使系统阻力降低，减小了循环压头，从而节省了运行费用，一般可节省电量(15～30)%[5]。

2.5水系统据统计，空调水系统的输配用电，在冬季供暖期约占动力用电的(20～25)%;在夏季供冷期约占动力用电的(12～24)%。因此，降低空调水系统的输配用电是目前宾馆饭店节约用电的一个重要环节。调查测试一些高层宾馆、饭店空调水系统的资料数据表明，普遍存在着不合理的大流量小温差问题，循环水量有的是设计流量(或水泵额定流量)的1.5倍[5]。变流量水系统的节能效果好。设计负荷运行时间约占总运行时间的(6～8)%，水泵的能耗很大，约占空调系统总能耗量的(15～20)%[5]。

为此，采用变流量系统，使输送能耗随流量的增减而增减，具有显著的节能效益。但须注意的是，设计变流量水系统时，必须注意到各末端装置的流量变化与负荷的改变并不成线性关系，所以应考虑系统的动态平衡和稳定的问题，才能达到节能的.最佳效果。在大多数的设计中，一台冷水主机会搭配一台冷却水塔，且水塔的起停与冷水主机联动。由于中、大系统冷水主机台数偏多，使得冷却水塔台数也多，不易管理及维护，且无法随着空调负载及室外气温条件变动而调整风扇耗电量。

从一般的经验知道，冷却水入口温度每降低1℃可节电(1.5～2.0)%[6]，冷却水入口温度应在符合冷水主机特性及外气湿球温度的限制下尽可能地降低，以节约冷水主机的耗电。在较低的冷却水温时冷水主机耗电降低，但冷却水塔耗电升高，两者耗电之和存在一最佳运转效率点。冷却水塔应与冷水主机的运转一起考虑，才能使系统整个效率提高。要达到最佳化控制，冷却水设定温度应随外气湿球温度而变。减少冷却水循环量，以降低冷却水泵耗电量。若能配合冷水主机与冷却水塔选择较大温差的设计时，水流量即可降低，从而减少冷却水泵的初装费用和运转费用。当水处理量大于300m3/h以上时，方形冷却塔可实现多风机控制[5]。风机的数量可随着处理水量的增大而增加。方形多风机型冷却塔，可随着夏季室外湿球温度的变化随意增减风机数量，用于昼夜温差较大的地区更有利于节能。

2.6采用自控制置对于空调系统中占(20～40)%的新风负荷的控制，对风机盘管、冷热水系统、制冷装置及输风系统等的自动控制，是当前设计人员与建设单位应该着重考虑的问题。据国外资料介绍，一个典型房间风机盘管装自控与不装自控相比，可节能38%，而增设自控系统的投资2年左右时间就可收回[2]。所以自控系统取得的经济效益十分显著，也是建筑物节能必不可少的重要环节。

2.7运行歌舞厅、酒吧等消夏娱乐场所的经营时间通常仅为晚场营业，时间约19～22时，营业前2～4h将空调系统投入运转，利用围护结构的蓄冷能力使厅内的温度慢慢下降至设计温度的下限值或略低于该值，这样当营业后室内热负荷逐渐增加形成峰值时，空调设备仍能在低于峰值负荷下正常运行，达到了“预冷”降低空调设备容量的目的，大约相当于减少了设计冷负荷的25%[7]。大型酒店、宾馆的公共场所，商场、餐厅、多功能厅及大型会议厅等，需要送入的新风量较大，在整个系统的实际运行中由于室外空气温、湿度随季节而变化，因此，及时调节好新风与回风的比例就可以节能。

3、结论

中央空调系统节能的机会和措施是多方面的。如果能将节能思想贯穿于中央空调系统设计、选型与运行的始终，将会收到明显的节能效果，平均可节省60%左右的电力[6]，从而带来巨大的社会和经济效益。当前我国经济发展迅速但能耗高，能源供应又相对不足，故更应坚持长期节能的战略方针，树立新的节能观念(对“节能”一词应理解为“合理用能”，不能片面理解为“少用能”)，并加以普及。

参考文献

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7，王文汉.消夏娱乐场所空调设计运行节能的好途径.节能，1995;(9)：7

篇2：浅论中央空调系统节能

一、概述

中央空调系统在现代企业及生活环境改善方面极为普遍，而且某此生活环境或生产工序中是属必须的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有湿度、洁净度等。至所以要中央空调系统，目的是提高产品质量，提高人的舒适度，集中供冷供热效率高，便管理，节省投资等原因，为此几乎企业、高层商厦、商务大楼、会场、剧场、办公室、图书馆、宾馆、商场、超市、酒店、娱乐场、体育馆等中大型建筑上都采用中央空调的，它是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，电能的消耗非常之大，是用电大户，几乎占了用电量50%以上，日常开支费用很大。

由于中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷能随季节气温变化自动调节负载，而与冷冻主机相匹配的冷冻泵、冷却泵却不能自动调节负载，几乎长期在100%负载下运行，造成了能量的极大浪费，也恶化了中央空调的运行环境和运行质量。

随着变频技术的日益成熟，利用变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量；采用变频调速技术不仅能使商场室温维持在所期望的状态，让人感到舒适满意，可使整个系统工作状态平缓稳定，更重要的是其节能效果高达30%以上，能带来很好的经济效益。

二、水泵节能改造的必要性

中央空调是大厦里的耗电大户，每年的电费中空调耗电占60% 左右，因此中央空调的节能改造显得尤为重要。

由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20% 设计余量，然而实际上绝大部分时间空调是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以节能的潜力就较大，其中，冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。

水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。

再因水泵采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3 ～ 4倍，一台90KW的电动机其起动电流将达到500A，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水垂现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。

采用变频器控制能根据冷冻水泵和冷却水泵负载变化随之调整水泵电机的转速，在满足中央空调系统正常工作的情况下使冷冻水泵和冷却水泵作出相应调节，以达到节能目的。水泵电机转速下降，电机从电网吸收的电能就会大大减少。

其减少的功耗 △ P=P0 〔 1-(N1/N0)3 〕（1）式

减少的流量 △ Q=Q0 〔 1-(N1/N0)〕（2）式

其中N1为改变后的转速，N0为电机原来的转速，P0为原电机转速下的电机消耗功率，Q0为原电机转速下所产生的水泵流量。由上式可以看出流量的减少与转速减少的一次方成正比，但功耗的减少却与转速减少的三次方成正比。如：假设原流量为100个单位，耗能也为100个单位，如果转速降低10个单位，由（2）式△ Q=Q0 〔 1-(N1/N0)〕 =100 ＊〔 1-(90/100)〕 =10可得出流量改变了10个单位，但功耗由（1）式△ P=P0[1-(N1/N0)3]=100 ＊〔 1-(90/100)3 〕 =27.1可以得出，功率将减少27.1个单位，即比原来减少27.1%。

再因变频器是软启动方式，采用变频器控制电机后，电机在起动时及运转过程中均无冲击电流，而冲击电流是影响接触器、电机使用寿命最主要、最直接的因素，同时采用变频器控制电机后还可避免水垂现象，因此可大大延长电机、接触器及机械散件、轴承、阀门、管道的使用寿命。

三、中央空调系统构成及工作原理图一所示：

1、冷冻机组：通往各个房间的循环水由冷冻机组进行“内部热交换”作用，使冷冻水降温为5~7℃。并通过循环水系统向各个空调点提供外部热交换源。内部热交换产生的热量，通过冷却水系统在冷却塔中向空气中排放。内部热交换系统是中央空调的“制冷源”。

2、冷冻水塔：用于为冷冻机组提供“冷却水”。

3、“外部热交换”系统：由两个循环水系统组成： ⑴、冷冻水循环系统由冷冻泵及冷冻管道组成。从冷冻机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在各个房间内进行热交换，带走房间内的热量，使房间内的温度下降。⑵、冷却水循环系统由冷却泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷冻机组进行热交换，使水温冷却的同时，必将释放大量的热量，该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高，冷却泵将升了温的冷却水压入水塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再将降了温的冷却水，送回到冷冻机组，如此不断循环，带走冷冻机组成释放的热量。

4、冷却风机

⑴、室内风机：安装于所有需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的冷空气吹入房间，加速房间内的热交换； ⑵、冷却塔风机用于降低冷却塔中的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

中央空调系统的四个部分都可以实施节电改造。但冷冻水机组和冷却水机组的改造改造后节电效果最为理想，文章中我们将重点阐述对冷冻机组和冷却机组的变频调速技术改造。

四、中央空调变频系统改造方案

现将内蒙古某饭店的中央空调系统的变频节能改造方案做一具体介绍。1．中央空调原系统简介：

1.1该集饭店中央空调系统改造前的主要设备和控制方式：450冷吨冷气主机2台，型号为特灵二极式离心机，两台并联运行；冷冻水泵2台，扬程28米配有功率45KW，冷却水泵有2台，扬程35米，配用功率75KW。均采用两用一备的方式运行。冷却塔2台，风扇电机11KW，并联运行。室内风机4台，5.5KW，并联运行。

1.2原系统的运行及存在问题：该饭店是一家五星饭店，为了给客入营造一个良好的居住环境，饭店大部空间采用全封密的，且饭店大部分空间自然通风效果不好，所以对夏季冷气质量的要求较高。由于中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设计余量。其中冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载，冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应的调节。这样，冷冻水、冷却水系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行，造成了能量的极大浪费。而且冷冻、冷却水泵采用的均是Y—△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3—4倍，在如此大的电流冲击下，接触器的使用寿命大大下降；同时，启动时的机械冲击和停泵时的水锤现象，容易对机械器件、轴承、阀门和管道等造成破坏，从而增加维修工作量、维修费用、设备也容易老化。另外由于冷冻泵轴输送的冷量不能跟随系统实际负荷的变化，其热力工况的平衡只能由人工调整冷冻主机出水温度，以及大流量小温差来掩盖。这样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环境、运行质量。特别是在环境温度偏低、某些末端设备温控稍有失灵或灵敏度不高时，将会导致大面积空调室温偏冷，感觉不适，严重干扰中央空调系统的运行质量。因为空调偏冷的问题经常接到客人的投诉，处理这些投诉造成不少人力资源的浪费。

根据实际情况，我们向该饭店负责人提出：利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度模块、温度传感器等构成的温差闭环自动调速系统。对冷冻、冷却水泵进行改造，以节约电能、稳定系统、延长设备寿命。2．中央空调系统节能改造的具体方案

中央空调系统通常分为冷冻（媒）水和冷却水两个系统（如下图，左半部分为冷冻（媒）水系统，右半部分为冷却水系统）。根据国内外最新资料介绍，并多处通过对在中央空调水泵系统进行闭环控制改造的成功范例进行考察，现在水泵系统节能改造的方案大都采用变频器来实现。

2．1、冷冻（媒）水泵系统的闭环控制

制冷模式下冷冻水泵系统的闭环控制

该方案在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减，控制方式是：冷冻回水温度大于设定温度时频率无极上调。

该模式是在中中央空调中热泵运行（即制热）时冷冻水泵系统的控制方案。同制冷模式控制方案一样，在保证最末端设备冷冻水流量供给的情况下，确定一个冷冻泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为下限频率并锁定，变频冷冻水泵的频率调节是通过安装在冷冻水系统回水主管上的温度传感器检测冷冻水回水温度，再经由温度控制器设定的温度来控制变频器的频率增减。不同的是：冷冻回水温度小于设定温度时频率无极上调，当温度传感检测到的冷冻水回水温越高，变频器的输出频率越低。

2.2、冷却水系统的闭环控制

目前，在冷却水系统进行改造的方案最为常见，节电效果也较为显著。该方案同样在保证冷却塔有一定的冷却水流出的情况下，通过控制变频器的输出频率来调节冷却水流量，当中中央空调冷却水出水温度低时，减少冷却水流量；当中中央空调冷却水出水温度高时，加大冷却水流量，从而达到在保证中中央空调机组正常工作的前提下达到节能增效的目的。

现有的控制方式大都先确定一个冷却泵变频器工作的最小工作频率，将其设定为：

下限频率并锁定，变频冷却水泵的频率是取冷却管进、出水温度差和出水温度信号来调节，当进、出水温差大于设定值时，频率无极上调，当进、出水温差小于设定值时，频率无极下调，同时当冷却水出水温度高于设定值时，频率优先无极上调，当冷却水出水温度低于设定值时，按温差变化来调节频率，进、出水温差越大，变频器的输出频率越高；进、出水温差越小，变频器的输出频率越低。

2.3该中央空调节能系统具体装机清单如表二：

机组名称机型品牌数量

冷冻水泵 45KW变频柜 ABB ACS800 两套

冷却水泵 75KW变频柜 ABB ACS800 两套

风机组 11KW变频柜 ABB ACS800 两套

室内风机 5.5KW变频柜 ABB ACS800 四套

配件 PLC 西门子S7300 一台

人机界面西门子一台

温度传感器丹佛斯两个

温度模块欧姆龙两个

数字转换模块欧姆龙两个

2．4介绍变频节电原理：

变频节能原理：由流体传输设备（水泵、风机）的工作原理可知：水泵、风机的流量（风量）与其转速成正比；水泵、风机的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）。变频器节能的效果是十分显著的，这种节能回报是看到见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通过图三可以直观的看出在流量变化时只要对转速（频率）稍作改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变，就因此特点使得变频调速装置成为一种趋势，而且不断深入并应用于各行各业的调速领域。

根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的输出功率。

图中阴影部分为同一台水泵的工频运行状态与变频运行状态在随着流量变化所耗功率差。

2．5介绍系统电路设计和控制方式

根据中央空调系统冷却水系统的一般装机，建议在冷却水系统和冷冻水系统各装两套ABB ACS800一体化变频调速控制柜，其中冷却变频调速控制柜供两台冷却水泵切换（循环）使用，冷冻变频调速控制柜供两台冷冻水泵切换（循环）使用。变频节能调速系统是在保留原工频系统的基础上加装改装的，变频节能系统的联动控制功能与原工频系统的联动控制功能相同，变频节能系统与原工频系统之间设置了联锁保护，以确保系统工作安全。利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，为了达到节能目的提供了可靠的技术条件。如图四所示：

2．6系统主电路的控制设计

根据具体情况，同时考虑到成本控制，原有的电器设备尽可能的利用。冷冻水泵及冷却水泵均采用一用一备的方式运行，因备用泵转换时间与空调主机转换时间一致，均为一个月转换一次，切换频率不高，决定将冷冻水泵和冷却水泵电机的主备切换控制利用原有电器设备，通过接触器、启停按钮、转换开关进行电气和机械互锁。确保每台水泵只能由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交流短路事故；并且每台变频器任何时间只能拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。

2．7系统功能控制方式

上位机监控系统主要通过人机界面完成对工艺参数的检测、各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务，下位机PLC主要完成数据采集，现场设备的控制及连锁等功能。具体工作流程：开机：开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由冷水及冷却水泵的接触器向制冷机发出联锁信号，开启制冷机，由变频器、温度传感器、温度模块组成的温差闭环控制电路对水泵进行调速以控制工作流量，同时PLC控制冷却塔根据温度传感器信号自动选择开启台数。当过滤网前后压差超出设定值时，PLC发出过滤堵塞报警信号。送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后，用PID方式控制变频器，从而调节风机的转速，达到调节回风温度的目的。停机：关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时十五分钟后自动关闭。保护：由压力传感器控制冷水及冷却水的缺水保护，压力偏低时自动开启补水泵补水。

2．8介绍系统节能改造原理

1、对冷冻泵进行变频改造控制原理说明如下：PLC控制器通过温度模块及温度传感器将冷冻机的回水温度和出水温度读入控制器内存，并计算出温差值；然后根据冷冻机的回水与出水的温差值来控制变频器的转速，调节出水的流量，控制热交换的速度；温差大，说明室内温度高系统负荷大，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度和流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，系统负荷小，可降低冷冻泵的转速，减缓冷冻水的循环速度和流量，减缓热交换的速度以节约电能；

2、对冷却泵进行变频改造由于冷冻机组运行时，其冷凝器的热交换量是由冷却水带到冷却塔散热降温，再由冷却泵送到冷凝器进行不断循环的。

冷却水进水出水温差大，说明冷冻机负荷大，需冷却水带走的热量大，应提高冷却泵的转速，加大冷却水的循环量；温差小，则说明，冷冻机负荷小，需带走的热量小，可降低冷却泵的转速，减小冷却水的循环量，以节约电能。

3、冷却塔风机变频控制通过检测冷却塔水温度对冷却塔风机进行变频调速闭环控制，使冷却塔水温度恒定在设定温度，可以有效地节省风机的电能额外损耗，能达到最佳节电效果。

4、室内风机组变频控制通过检测冷房温度对变风机组的风机进行变频调速闭环控制，实现冷房温度恒定在设定温度。室内风机组变频控制后可达到理想的节电效果，并且空调效果较佳。2．5系统流量、压力保障

本方案的调节方式采用闭环自动调节控制，冷却水泵系统和冷冻水泵系统的调节方式基本相同，用温度传感器对冷却（冷冻）水在主机上的出口水温进行采样，转换成电量信号后送至温控器将该信号与设定值进行比较运算后输出一类比信号（一般为4—20MA、0—10V等）给PLC，由PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块进行温差闭环控制，手动/自动切换和手动频率上升、下降由PLC控制，最后把数据传关到上位机人机界面实行监视控制。变频器根据PLC发出的类比信号决定其输出频率，以达到改变水泵转速并调节流量的目的。冷却（冷冻）水系统的变频节能系统在实际使用中要考虑水泵的转速与扬程的平方成正比的关系，以及水泵的转速与管损平方成正比的关系；在水泵的扬程随转速的降低而降低的同时管道损失也在降低，因此，系统对水泵扬程的实际需求一样要降低；而通过设定变频器下限频率的方法又可保证系统对水泵扬程的最低需求。供水压力的稳定和调节量可以通过PID参数的调整。当供水需求量减少时，管道压力逐渐升高，内部PID调节器输出频率降低，当变频器输出频率低至0HZ时，而管道在一设定时间内还高于设定压力，变频器切断当前变频控制泵，转而控制下一个原工频控制泵，变频器在水泵控制转换过程中，逐渐轮换使用水泵，使每个水泵的利用率均等，增加系统、管道压力的稳定性和可靠性。

五、中央空调系统进行变频改造的优点

变频节能改造后除了可以节省大量的电能外还具有以下优点：、只需在中中央空调冷却管出水端安装一个温度传感器（如图，安装在冷却水系统中中央空调冷却水出水主管上的B处），简单可靠。、当冷却水出水温度高于温度上限设定值时，频率直接优先上调至上限频率。3、当冷却水出水温度低于温度下限设定值时，频率直接优先下调至下限频率。而采用冷却管进、出水温度差来调节很难达到这点。4、当冷却水出水温度介于温度下限设定值与温度上限设定值时，通过对冷却水出水温度及温度上、下限设定值进行PID计算，从而达到对频率进行无极调速，闭环控制迅速准确。、节能效果更为明显。当冷却水出水温度低于温度上限设定值时，采用冷却管进、出水温度差来调节方式没有将出水温度低这一因素加入节能考虑范围，而仅仅由温度差来对频率进行无极调速，而采用上、下限温度来调节方式充分考虑这一因素，因而节能效果更为明显，通过对多家用户市场调查，平均节电率要提高5 ％以上，节电率达到20 ％以上。

额定电流变化，减小了大电流对电机的冲击；

六、ABB ACS800系列一体化变频器的优点 1.采用独特的空间矢量（SVPWM）调制方式； 2.操作简单，具有键盘锁定功能，防止误操作； 3.内置PID功能，可接受多种给定、反遗信号；

4.具有节电、市电和停止三位锁定开关，便于转换及管理； 5.保护功能完善，可远程控制；

6.超静音优化设计，降低电机噪声；

7.安装比较方便，不用破坏原有的配电设施及环境； 8.稳定整个系统的正常运行，抗干扰能力强；

9.具有过载、过压、过流、欠压、电源缺相等自动保护功能及声光报警功能。

七、结束语

篇3：浅论中央空调系统节能

1 中央空调系统节能评价

为了达到所需的室内温度和湿度的参数, 能量通常是从中央空调系统传给空气系统的热源和冷源和水系统, 系统由风的能量转移到房间的空气中。按单位产品能耗指标的评价指标, 空调能耗系数 (CEC) 有效利用能源进行了评估。

1.1 建筑物热特性评价指数

建筑围护结构的热工性能直接决定了空调房间的冷 (热) , 要知道中央空调系统的负荷大小和节能情况, 需要对建筑围护结构的保温性能进行分析研究, 目前一些国家已经采取了负载率限制 (PAL) 来作为建筑物热特性评价的参考。

1.2 空调耗能系数 (CEC)

CEC是寒冷终年系统, 热泵系统和能源消耗和风扇的年能耗和年度系统热负荷分, 冷负荷, 加载新风冷, 清新的空气和热负荷。当节能措施, 降低能源消耗, 它可以确定CEC节能中央空调系统的价值。不同大小的 (大, 中, 小) , 在不同的区域 (冷, 暖, 热) 的办公楼设计而成, 并采用计算机仿真结果表明, 由CEC得到的值标准:对中央空调系统的CEC参考值约为1.6;高效节能中央空调系统访问CEC1.1。

2 中央空调设计中的关键环节

2.1 冷热负荷设计控制

中央空调系统在建筑设计阶段, 负荷计算应是动态的计算方法, 根据实际负载条件来选择适当的源。由于在部分负荷的能量加热和冷却系统的性能对系统产生重要影响, 因此, 在设备的选择上, 不仅要考虑具体的设计条件, 也要考虑系统的系统性能负载处理条件的影响和系统性能负载条件的选择。

冷、热空调系统的设计负荷过大, 没有充分考虑空调系统的负荷特性和设备的性能、容量空调单元内管的直径、泵配置, 使终端的设计设备过大, 导致投资运行成本增加, 能源的过度消耗。许多空调系统的建设并没有达到满负荷运转, 空调机组, 即使在最热的一个月仍然是空闲的。抽油泵选用过大或可选的抽油泵电机功率过大、运行效率不高、浪费能源。冷冻水泵, 调整在冷负荷的变化的多个并行操作按单元的数量没有接通, 但无论制冷负荷的大小, 最大的冷却负荷由冷冻水泵, 浪费的能量驱动。

2.2 空调水系统的设计控制

大部分的水系统是一个恒定流量, 水流量在最大设计冷负荷和供给, 并返回确定水温5℃的小温度差的大流量的时间的现象的实际发病率, 最大负载罕见, 大部分的在部分负荷操作的时间, 实际温度低于设计温度下, 实际的流量比是在设计过程的1.5倍以上, 在设计流量以上高得多, 泵的功耗大大增加。设计人员要注意设计的液压水量平衡计算的电路之间的压力差, 每次循环水系统采取有效措施, 确保所有回路液压平衡, 避免水力, 热力失调现象, 校对仔细计算空调水系统参数, 有效实施的标准值, 流量控制, 流量与负载的变化结束后对空调使用电动双向阀的节能设计要求, 积极推动了可变速泵, 冬夏两用双速水泵等节能措施。最近的研究结果表明, 提高换热设备的能源供应的能源效率和回水温度不仅比差事输送系统进一步降低了收入的下降。因此, 整个空调系统有一定的节能效果, 可消除大流量, 现象温差小, 也能逐步引入小流量, 大的温度差的设计。由于增加供给和回水温度, 该装置的操作参数被改变时, 以确定设计后的技术和经济的比较。

2.3 中央空调系统具体节能措施

节能中央空调系统是一项系统工程, 实施能源系统, 并从规划的角度全过程点的操作能源利用各方面的要求, 这可能, 如果导致达到节能效果一个链路上的能量的浪费, 整个系统不能被说成是节能。

2.4 改善围护结构的保温性能

热负荷和建筑在夏季和冬季从建筑物的外部结构的一部分的冷却负荷。从建筑形式, 建筑的同一区域, 最小立方体的外表面面积, 可以节约能源, 在建筑节能和建筑节能方面起着非常重要的作用, 增加热性能信封, 每年的冷却负荷, 但增加。原因是室外温度高, 一个月的时间, 保温性能好, 节省空调和制冷量, 但在白天或晚上最热的月份。

2.5 系统运行过程中的节能

(1) 中央空调运行管理计量办法。操作期间中央空调, 其能耗水平和管理水平有直接的关系, 因此, 有必要提高操作人员的日常训练, 提高其技术的质量, 它可以在操作中严格按照各种法规和规章行为的同时, 也保证了调控和节能减排措施的落实。进一步的供热计量收费可以利用一个统一有效的办法来实施节能建筑, 要想提高建筑能效, 在这方面我们与发达国家还有一定的差距, 但近年来, 通过不断的努力, 计量方法也取得了良好的效果。

(2) 通过控制设备进行调节控制。为了更好地显示测量费改革, 可以进行更深入, 你需要安装在每个空调系统必须进行调整, 以控制设备, 例如需要运行的过渡季节, 节能运行每日的室内和室外温度的变化灵活的处理时使没有一致的模式, 则前预冷建设的热时间合理选择进行充分的考虑, 尤其是对于热大型建筑的存储, 而且还需要确保其在同一时间使用的功能, 实现能源、能源计量和收费等, 因此预冷和预加热时间的需求, 使其实现投资的合理选择。

3 结束语

由于其中央空调系统运行更加复杂, 能耗较大, 所以在为了节能控制是有很大的困难。它需要找到的关键点, 在设计, 以节省, 并在操作过程中采取各种有效的节能措施, 使节能环保中央空调系统的概念可以有效实施, 以实现节能目标。

参考文献

[1]周权.公共建筑空调系统节能评价指标及体系[D].哈尔滨工业大学, 2007.

[2]周小伟.重庆市既有公共建筑空调系统节能诊断研究及节能改造评价体系构建[D].重庆大学, 2012.

[3]王健敏.中央空调系统能效比限定值与节能评价的研究[J].仲恺农业工程学院学报, 2009, v.2203:25-28.

篇4：浅论中央空调的节能控制

【关键词】中央空调；节能措施；动态变流量节能系统

【Abstract】This paper firstly discusses the design of air conditioning system energy saving measures，Secondly， introduces the control principle， dynamic flow changing energy-saving control methods of the control system and the energy saving effects.

【Key words】Central air conditioning；Energy-saving measures；Dynamic variable flow systems

众所周知，能源是人类生存和社会发展必需的物质基础，节约能源是人类共同使命。自20世纪70年代发生全球性“能源危机”以来，能源问题的严重性已得到世界各国政府的普遍重视。“节约能源”一直是我国的一项基本国策，坚持“节约和开发并举，把节约放在首位”一直是我国节能工作的长期方针。大力推进节能技术进步，大幅度提高能源利用率，提高社会经济效益，是我们面临的促进国民经济向节能型转变的一项重要任务。建筑物的能耗约占全国能耗的1/3，中央空调系统的能耗占了我国建筑物能耗的65%，这是一个非常惊人的数字。空调系统的节能对于降低整幢建筑的能耗是非常关键的。为此，设计推广采用当今最先进的中央空调节能控制产品和技术是我们每个设计人员义不容辞的责任和义务。

1. 当前空调系统设计中的节能措施

1.1采用楼宇设备自动控制技术对空调末端装置进行控制。

1.1.1在智能建筑中通常采用楼宇设备自控系统，对中央空调系统末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等装置进行状态监视和使用的“精细化”控制，以实现节能的目的。它通过DDC（直接数字控制器）控制器，将检测的相关量值进行PID（比例、积分、微分）运算，实现对上述设备的PID控制，达到一定的节能效果。这种对空调末端设备的控制可节能10%～15%，因为不能实现对空调制冷站及空调水系统的智能控制，因此，节能效果不显著。这种节能控制技术的典型代表产品和生产厂商有：

（1）美国霍尼韦尔公司EXCEL 5000楼宇设备自控系统。

（2）美国Johnson公司的楼宇自动化系统。

（3）德国西门子公司S600顶峰系统等。

1.1.2空调末端设备的控制采用楼宇自动化系统。（BAS），这些设备的主要特性均实现了对空调末端设备的节能自动控制，并为动态变流量空调节能控制系统的运行创造了更为良好的外部条件。

1.2采用通用变频器对中央空调系统中的水泵和风机进行控制。为降低中央空调系统的能源浪费，宜采用通用变频器来控制空调系统的水泵和风机，通过对供、回水压差或温差的采集，对水泵和风机进行PID调节，以达到节能效果。这种控制方法通常可以节约水泵和风机等电机拖动系统的电能约20%，最高可达30%。这种节能控制技术的生产厂商和典型代表产品有：

（1）美国AB（Allen Bradley）公司，代表产品有通用变频器1336PLUSII系列产品。

（2）法国施耐德电气（SchneiderElectric）公司，代表产品有Ahivar 38系列异步电动机变频器。

（3）德国西门子（SIEMENS）公司，代表产品有通用变频器MICROMASTER440系列产品。

2. 动态变流量空调节能控制系统

2.1动态变流量控制原理。

（1）当空调负荷发生变化时，通过采集一组参数值经模糊运算，及时调节冷水机组、各水泵和冷却塔风机的运行工作参数，从而改变冷水机组工作状态、冷冻（温）水和冷却水流量，改变冷却塔风机的风量，确保冷水机组始终工作在效率最佳状态，使供回水温度始终处于设定值，从而使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况。

（2）动态变流量控制的核心是变流量控制器，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。通过采集影响冷水机组运行的各种参数，经模糊运算，得出相应的控制参数，这些控制参数被送到冷水机组、冷冻（温）水控制子系统、冷却水控制子系统、冷却塔风机控制子系统。这些子系统根据控制参数的变化，利用现代变频控制技术，改变空调系统循环水的流量和温度，以保证整个系统在满负荷和部分负荷情况下，均处于最佳工作状态，从而最终达到综合节能的目的。

2.2动态变流量节能控制方法。

2.2.1变流量冷却水泵系统。当末端空调负荷减少时，反映到冷水机组将出现冷却水出水温度降低的现向，温度传感器检测出这种变化趋势后，模糊控制系统将自动降低冷却水泵的工作频率，降低冷却水进水流量，提高冷却水出水温度，并使进、出水温差控制在最佳设定值上，维持冷水机组的高效率运行。

2.2.2一次泵变流量系统。当末端空调负荷变小时，末端空调设备前的两通阀将会关闭或减小，负荷侧回路管路的阻力增大，冷冻水供、回水温差将出现减小，供回水管的压差将出现增高的趋势。水温传感器及水流压差器检测出这种趋势后，模糊控制系统将自动降低冷冻水泵的工作频率，减少冷冻水流量，并使供回水温差及供回水压差控制在最佳设定值上，维持冷水机组的高效率运行。

2.2.3二次泵变流量设计。二次泵变流量系统分为一级泵变流量系统和二级泵变流量系统。其控制原理及效果与一次泵变流量大致相同（在这里不再一一赘述）。而一级泵系统负责确保冷水机组的安全运行，一级泵系统的旁通管路一般设计为直通管，管径按一台冷水机组额定流量设计。一次泵变流量系统跟踪二级泵环路的流量变化，并保证一级泵环路的流量大于二级泵环路的流量，使旁通冷冻水管保持从供水管流向回水总管。当旁通管的流量超出设定值的范围时，变流量控制器将模糊PID调节一级泵的工作频率，使旁通管的流量返回设定值。endprint

3. 动态变流量节能控制系统与目前通用变频器控制系统的区别

3.1控制原理不同。

（1）通用变频器控制是采用通用变频器对受控的水泵电机、风机电机进行单独的控制。当其控制系统检测到某一受控量值时，就按这个量值与给定值之间的误差进行比例（P）、积分（1）和微分（D）之间的线性组合进行控制，即PID控制。这种控制方法只适合于线性系统中，并对单一控制对象实施控制。

（2）动态变流量节能控制系统是采用模糊控制技术与变频技术相结合的控制原理，虽然也使用了通用变频器（VVVF），但它不是采用PID控制方式，而是采用模糊控制方法。也就是在整个系统控制过程中，以语言描述人类知识，并把它表示成模糊规则或关系，通过推理、利用知识库，把某些知识与过程状态结合起来的控制行为。它并不具有明显的PID结构，但也可以称为非线性PID控制器，它是根据系统的误差信号和误差的微分或差分来决定控制器的参数，尤其适合非线性和时变性的被控对象。

3.2控制方法的不同。

（1）中央空调系统的受控参数受季节变化、环境变化、使用时间、人流量等多种因素的综合影响，是一个随机变量，而不是一个线性系统，只是一个非线性系统。因此，决定中央空调系统冷冻（温）水流量和温度、冷却水流量和温度的需求量也是一个随机变量。

（2）通用变频器所采用的最重要的控制参数，如比例系数K、积分时间常数T1和微分时间常数Td都是使用经验数据或试验数据确定的，一旦选定就不能自动调节。因此，PID控制系统只适合于线性系统，对于非线性系统不可能达到最佳控制，即选用比例系数和时间常数后，采用同一种控制方法对付各种不同的负荷状态，效果当然是不理想的。

（3）模糊控制系统本来就不要求准确掌握受控量的数值，但是它已经考虑了受控量的各种可能性，跟踪受控参数的变化，始终使被控系统处于最佳运行状态，对于各种非线性系统和时变性系统都能提供最佳的决策。

3.3控制效果的不同。

（1）通用变频器用PID控制方法，控制非线性系统时，很容易引起中央空调系统的强烈振荡，使控制范围在较大范围内波动，增加了系统的能耗，也很容易使系统长时间都不能达到给定值的稳定状态，控制效果不理想，对于主机所配套的冷冻水泵和冷却水泵以及冷却塔风机等设备的节能最多在20%～30%之间。因其采取了保障冷水机组工作状态的措施，不可能节约燃料和主机电能。当然，也不能实现资源共享和无人值守管理。

（2）而动态变流量节能控制系统由于建立了优化模糊控制模型，对于中央空调系统可能出现的问题都给出充分的估计，因此，在计算中存储的总决策表能提供最佳的控制方案，系统稳定性好，极少出现振荡现象，系统很快就能达到稳态。可采用准确调节流量的方法去实现节能，水泵以及冷却塔等平均节能达60%～80%。由于采取了特殊措施保障中央空调主机的高转换效率，机组COP值始终处于最佳值，因此对于吸收式溴化锂机组可节约燃料20%～40%，对于电制冷主机可节电10%～30%。

（3）动态变流量控制器具有强大的节能功能，在系统设计时就进行了系统集成，实现了各子系统的联动和互操作，达到了资源的共享的目的。由于自动功能非常强大，从而实现了无人值守管理和联网管理等，节省了人力、物力。这些都是通用变频控制系统无法实现的。

4. 在工程中应用的节能效果

动态变流量空调节能控制系统分别在贵州华城大酒店、贵州日报社、上海新锦江大酒店和成都国际会展中心等实际运行考核，验证了动态变流量空调节能控制系统的节能效果。实践证明：变流量中央空调系统与定流量中央空调系统相比较，水泵以及冷却塔等平均节能达60%～80%；对于吸收式溴化锂机组可节约燃料20%～40%；对于电制冷主机可节电10%～30%。基于动态变流量空调节能控制系统的节能效果，笔者在重庆市第二人民医院住院综合大楼（建筑面积29000m2，采用电制冷主机）和第三军医大学图书综合楼（建筑面积36000m2，采用吸收式溴化锂机组）设计中采用了动态变流量空调节能控制系统，预计每项工程每年节约中央空调总运行费用达50～80万元。

5. 结束语

中央空调系统节能的潜力巨大，动态变流量空调节能控制系统给空调水系统的控制带来一场革命，同时，给空调系统节能带来前所未有的效果，具有广阔的应用前景，值得大力推广。

篇5：浅论中央空调系统节能

技术总结

按设计我集团机关制冷系统有三台制冷机组，机组位于集团公司机关能源中心。两台RTHDD1D1E1型螺杆式冷水机组一用一备组合为一个子系统，为金牛大酒店、机关十层办公楼、二招夏季提供冷量；一台19XR65654U5DHS52型离心式冷水机组为一个子系统，为集团机关调度中心大楼夏季提供冷量。

由于设计问题，集团机关调度中心大楼子系统中大楼实际使用负荷与制冷机组严重不匹配，形成大马拉小车，造成能源严重浪费。在夏初和夏末季节，由于冷风用量小，更加加重了系统的不匹配，制冷机组负荷太轻，经常导致制冷机组喘振保护造成停机（由离心式冷水机组的特性所致），严重威胁制冷机组的安全。鉴于此情况，我们决定对系统进行改造。

首先，对系统进行综合分析。系统改造前的基本情况是这样的，按设计我集团机关制冷系统有三台制冷机组，两台RTHDD1D1E1型螺杆式冷水机组一用一备组合为一个子系统，为金牛大酒店、机关十层办公楼、二招夏季提供冷量；一台19XR65654U5DHS52型离心式冷水机组为一个子系统，为集团机关调度中心大楼夏季提供冷量，两个子系统互为独立。对系统设备组成情况进行统计金牛大酒店子系统设备组成情况：两台RTHDD1D1E1型螺杆式冷水机组，容量为203kw/台；冷却泵3台，容量为45kw/台；冷冻泵3台，容量为30kw/台；冷却塔2台，容量为5.5kw /台。

集团机关调度中心大楼设备组成情况：

一台19XR65654U5DHS52型离心式冷水机组，容量为484kw;冷却泵2台，容量为90kw/台；冷冻泵2台，容量为75kw/台；冷却塔2台，容量为7.5kw /台。对系统冷负荷分布情况进行统计

金牛大酒店子系统：金牛大酒店15058m;二招3733 m;十层办公楼5673m，共24464 m。

集团机关调度中心大楼子系统：30385 m。对两个子系统投用设备的容量进行对比

金牛大酒店子系统：203kw+45kw+30kw+5.5kw=283.5 kw 集团机关调度中心大楼子系统：484kw+90kw+75kw+7.5kw*2=664 kw 两个子系统投用设备容量差值：664 kw-283.5=380.5 kw 可见集团机关调度中心大楼子系统比金牛大酒店子系统多投入380.5 kw设备容量。

根据上述统计数据，对系统展开了综合分析。集团机关调度中心大楼设计为节能型建筑，保温性能良好，从系统实

2际运行情况看，调度中心大楼子系统制冷机组平均运行功率均为50%左右，多数时间运行在30~40%之间，两个子系统制冷机组的标称功率相差281 kw，冷却泵、冷冻泵、冷却塔的标称功率相差数为99.5 kw，共380.5 kw。两个子系统的供冷面积相差不多，且金牛大酒店子系统制冷机组每年实际运行最高负荷均在75%左右。通过分析看出，由于设计问题，集团机关调度中心大楼子系统中大楼实际使用负荷与制冷机组严重不匹配，形成大马拉小车状况，造成能源严重浪费。

鉴于调度中心大楼子系统的实际运行负荷状况，考虑到两个子系统供冷面积相当，调度中心大楼子系统30385 m，金牛大酒店子系统24464 m，相差面积为5921 m，是金牛大酒店子系统总面积的25%，而且金牛大酒店子系统中制冷机组每年的实际运行最高负荷在75%左右。根据金牛大酒店子系统制冷机组的实际运行负荷情况，结合两个子系统的供冷面积情况进行分析，RTHDD1D1E1型螺杆式冷水机组可以代替19XR65654U5DHS52型离心式冷水机组。最终决定用金牛大酒店子系统中的2#备用RTHDD1D1E1型螺杆式冷水机组代替调度中心大楼子系统的19XR65654U5DHS52型离心式冷水机组，为调度中心大楼子系统提供冷量。

上述解决方案确定后，我们制定了如下实施方案，对原有子系统进行了改造。①将原有金牛大酒店子系统的两台制冷机组的冷冻水进出水连接管道断开。由于两个子系统相互独立，水压不一样。因此在断开处各加装两道隔离阀门，两道隔离阀门之间安装泄水口，以防止改造后两个系统串水。

②将调度中心大楼子系统制冷机组的冷冻水进出水管道断开，加装转换阀门。

③增加安装了一台30 kw的冷冻水循环泵。④通过管道将调度中心大楼子系统制冷机组的冷冻水进出水管道与新安装的30 kw冷冻水循环泵连接，再与金牛大酒店子系统的备用机组连接，并在两端加装转换阀门。

⑤在调度中心大楼子系统制冷机组、冷冻泵、冷却泵和金牛大酒店子系统的备用机组之间加装电器闭锁，以防止误操作。

两个子系统改造后，形成了调度中心大楼、新增30kw冷冻水循环泵、金牛大酒店子系统的备用机组、备用机组原有冷却泵和冷却塔这样一个新的子系统，新系统与旧系统可以灵活转换，系统改造安装后，于2011年4月27日进行调试并带负荷运行成功。这样，大酒店子系统的备用机组可以兼顾调度中心大楼子系统制冷和金牛大酒店子系统的备用。

随后我们对调度中心大楼原有子系统与新的子系统实际运行负荷情况进行分析。

新子系统：制冷机组平均运行功率111.65 kw；冷却泵、冷冻泵、冷却塔的运行功率80.5 kw。总的运行功率111.65 kw +80.5 kw =192.15 kw。

调度中心大楼原有子系统：制冷机组平均运行功率278.3kw；冷却泵、冷冻泵、冷却塔的运行功率180 kw。总的运行功率278.3 kw +180 kw =458.3 kw。

两个子系统运行负荷比较：

458.3 kw-192.15 kw=266.15 kw，从比较看出集团机关调度中心大楼原有子系统要比新的子系统多耗266.15 kw。

系统改造后，于2011年4月调试并成功投入运行，至今运行正常。

原有系统由于设计的问题，设备选型太大，与实际冷负荷严重不匹配，形成系统大马拉小车，造成能源的严重浪费。通过对原有系统进行细致分析，找出了问题所在。充分利用系统现有设备，通过对系统管道的改造，达到原有设备的重新合理组合，提高系统的能效比，降低系统能耗，达到节能降耗的目的。

在空调系统中，制冷机能耗占总能耗 60％以上，因此制冷机的节能运行是整个系统节能的重要环节，提高制冷机运转负荷率以提高能效比是一项节能的有效手段，目前制冷行业都把提高制冷机组的运转负荷率来作为一项重要的节能措施开展节能研究。本项目通过降低制冷机标称功率，提高制冷机与冷负荷的匹配度，从而提高制冷机的运转负荷率，提高了制冷机的能效比，大大降低了能耗。除此之外，在本项目中，新的子系统还替换了原有调度中心大楼子系统中的冷却泵、冷冻泵和冷却塔，进一步降低了99.5 kw。在节能减排方面发挥了很好的经济效益和社会效益。系统2011年运行了162天，2012年运行了151天，按平均节省功率266.15 kw计算，2011年节电1034791.2千瓦时，节省资金879572.52元；2012年节电964527.6千瓦时，节省资金819848.46元；两年共节省资金1699420.98元。

通过本项目的实施，除产生了经济效益外，通过项目的实施过程，摸索出了中央空调系统节能改造的宝贵经验，锻炼了技术队伍。此次改造虽然取得了一定成绩和效益，但系统节能改造的空间还很大，还应继续深入挖掘节能潜力。我们将在条件成熟时再次对系统进行改造，实现制冷机组、冷却泵、冷冻泵、冷却塔的调频控制运行，进一步降低系统的能耗。

篇6：浅论中央空调系统节能

大型商场中的中央空调安装新通风系统节能措施

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摘要:本文主要介绍了大型商场中的中央空调安装新风系统特点,用理论分析的方法,阐述了目前大型商场中的中央空调安装新风系统的节能措施。关键词:中央空调;安装;新通风系统;节能措施大型商场是公共建筑中的一种,一般每天工作12 h以上,全年没有节假日,由于其具有建筑面积大、客流密度大、客流密度变化大、门启闭次数多、自然通风难和各种照明、电器密度高等特点,与其他公共建筑相比,大型商场类建筑单位面积电耗最高、空调系统能耗最大。由于大型商场基本采用全空气空调系统,而空调箱风机全年运行,因大型商场空调系统中空调箱风机电耗所占比重最大,达到了大型商场空调系统总用电的65%左右,浪费最严重、节能潜力最大。因此,大型商场节能的关键环节是空调风系统。1.新风、排风能量交换方式的实施原理能量回收方式比较多,但归纳起来共两大类。既全热回收装置、显热回收装置。全热回收新风换气机工作原理是一种空气—空气能量回收通风装置,其核心功能是利用室内、外空气的焓差,通过全热回收机芯良好的导热透湿性能,在双向置换通风的同时,产生能量交换,使新风有效获取排风中的焓值,从而大大节约了新风预处理的能耗,达到节能换气的目的(工作原理如图1)。全热交换回收装置节约的能量包括显热和潜热,节能效果显着,按照《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)的规定要求采用排风热回收装置的额定热回收效率不应低于60%。商场舒适性空调系统常用的从排风中直接回收能量的装置有转轮式、板翅式和板式等,而其中前两者既可实现全热交换,也可实现显热交换,后者仅可以实现显热交换。全热回收器不同于显热回收器的地方在于前者同时回收排风中的能量和湿量,是靠新风与排风的温差和水蒸汽压力差来达到热湿交换,其进出口关系可以由温度效率和湿度效率确定,效率值与新风量、排风量大小有关,后者仅仅是温差的热交换。而在百货商场中最为适合的热回收装置是转轮式热交换器和板翅式交换器。转轮式换热器是通过排风与新风交替逆向流过转轮,转轮中间有清洗扇,本身对转轮控制,能适应不同的室外空气参数,而且能使效率达到70%~80%以上。这类热交换器是现在厂家较多推荐的成熟产品,可根据需要,购置不同规格大小的设备,安装在新风与排风系统的进出口上,以使夏季的新风与排风进行冷、热交换。但是轮转式换热器是两种介质交替转换,不能完全避免交叉污染,因此流过气体必须是无害物质,现在市面上的产品技术更新改造,气密安全性好,采用送风压入、排风吸出,能够全热回收而不污染新风。其缺点是要求把新风和排风集中在一起,风系统布置带来一定困难。2.大型商场中央空调安装新风系统节能的几点建议 2.1合理设置空调机房设计大型商场中央空调时,考虑到商家的利益,空调机房面积总是设限制,空间利用率有限,而且室外进风121和排风口的距离要求尽量间隔远,避免气流短路,由于全热交换器有四个接管,系统中管路较为复杂。同时由于城市空气质量较差,积灰现象较严重,过滤器易堵塞,使用中应注意经常清洗过滤器。全热回收必要条件是新风系统与排风系统布置在一处,这就要求设计时对系统划分、风道布置、送排风机和热回收装置的设备等统筹安排,使系统趋于合理。要使风系统趋于合理,布置风系统需结合建筑平、立面周详考虑。2.2新风量控制商场内的人数在一天之内是不断变化的,就是说商场的新风量可以随着人数的变化而改变。新风量的调节对降低空调能耗具有显着的作用。新风量的调节方式与空调系统的形式有关。新风量的控制主要存在三方面的问题:新风的分配、新风总量的确定和新风的均匀性。目前常用的新风量控制方法有:①风机跟踪法。其控制原理是:新风量等于送风机风量与回风机风量之差,因此,在系统运行期间不论送风量如何变化,同时测量进送风量和回风量,间接控制新风量。②新风量直接测量法。该方法是目前使用最简单的通风空调系统新风量控制方法,它是通过测量进入空调系统的新风量而直接控制新风量。但是,由于风管内风速较低,新风量的测定误差大。③设置独立的新风机。设置独立的新风机是目前公认的通风空调系统新风量最好的调节方法之一,它通过新风机人口处的风速传感器来调节风阀,维持最小新风量。该方法控制准确,实用简单,但需另外设置最小新风风管,不适合于工程改造。④焓差法控制新风量。该方法根据新、回风焓值比较来控制新风量与回风量的比例,从而实现最大限度地减少人工冷量与热量。⑤多风机新风量控制法。其基本原理为:在新风风管内安装独立的变风量新风风机,过度季节采用新风冷却运行模式。风机的最大风量即为全新风冷却时所需的新风量,最小新风量即为满足卫生需要的最小新风量。⑥二氧化碳浓度控制监控法。它是用二氧化碳变送器测量回风管中的二氧化碳的浓度并转化成标准电信号,送入调节器来控制新风阀的开度,以保持足够的新风量。此外,通过计算机模拟以控制通风空调系统的新风量也是现在工程界常用方法。为新风量控制提供了依据。2.3空调与材料节能目前,空调用电的增长与城市电网之间的矛盾已越来越突出,使用高效节能的集中式空调替代分散式空调已是当务之急。设计人员应与制造商加快沟通,变被动接受为主动参与,系统设计也要突破旧有的思路,积极探索节能空调系统。同时在空调绿色材料的选择以及材料的回收再利用在新的设计项目中,选择可回收利用的管材以及保温材料,重复使用空调系统中的材料,包括保温材料、管道、密封材料、胶粘剂、油漆涂料等。舍近求远选择境外的这些“新材料”是不符合绿色建筑要求的。就地取材,可以减少材料运输对环境造成的影响,促进当地经济的发展,也降低产品成本,减轻建筑业主负担。2.3 商场空调系统热回收向建筑中送入新风,必有等量的室内空气排出,这些排风相对于新风来说含有可观的热量(冬季)或冷量(夏季)。因此,利用热交换器回收风中的能量,节约新风负荷是空调系统节能的一项有力措施。如果在排风中设置热交换器(例如转轮式全热交换器),则最多可节约70%~80%的新风耗能量,相当于节约20%左右的空调负荷。目前市场主要的热交换设备有两类:一类是显热回收型,另一类是全回收型。显热回收型回收的能量体现在新风和排风的温差上所含的能量,适合一些室内外温差大、湿差小或对湿度要求不高的场所使用。全热回收型回收的能量体现在新风和排风的焓差上所含的能量,其优点在于:夏季制冷运行时,新风从排风中获得冷量,使温度降低,同时被排风干燥,使新风湿度降低;在冬季制热运行时,新风从排风中获得热量,使温度升高,同时被排风加湿。在实际使用的过程中我们发现,气候条件越潮湿,全热交换器越节能阴。对于大型商场,可利用的排风能量大,特别是热源采用风冷热泵的,利用排风能量不仅可减少运行费用,也减小主机容量,减少一次性投资;同时,机组运行时的冷凝压力与蒸发压力差减小,机组的除霜时间与除霜能耗大大减少,提高机组可靠性与使用寿命。采用空气源热泵作为热源设备时,可利用热泵进行热回收,即将排风引至热泵机组进风口处与外部空气混合。制冷工况时,可以降低冷却空气的温度;制热工况时,可以提高换热空气的温度,均可提高热泵机组的COP值,从而回收了能量。2.4热回收设计的实施建议(1)设计商场空调时,考虑到商家的利益,空调机房面积总是被限制,空间利用率有限,而且室外进风口和排风口的距离要求尽量间隔远,避免气流短路,由于热交换器有四个接管,系统中管路较为复杂。由于城市空气质量较差,积灰现象较严重,过滤器易堵塞,应设计过滤器压差开关装置,测量过滤器两侧压差,堵塞时给出报警信号,提示用户清洗或更换过滤器(2)能量回收必要条件是新风系统与排风系统布置在一处,这就要求设计时对系统划分、风道布置、送排风机和热回收装置的设备等统筹安排,使系统趋于合理。要使风系统趋于合理,布置风系统需结合建筑平、立面,周详考虑。(3)热交换器的大小是按空调供冷或供暖时的最小风量确定。必须注意的是过渡季节或冬季采用新风供冷时不能用热交换器,这是因为新风被排风加湿、换热后,会降低新风供冷的效果。因此过渡季节能量回收器不运行的系统采用新风供冷时,应在新风道和排风道上分别设旁通风道,使空气绕过热交换器,以减少压力损失,节省能耗。结束语:空调系统是建筑耗能大户,建筑节能中很重要的是要减少空调系统能耗,而商场新风能耗又占空调能耗的20%以上,节能潜力很大。根据人员变化采用最小新风量、过渡季全新风运行和利用热回收装置回收排气中的能量,能够达到减少能源消耗量,降低运行费用,减少对环境的污染,低碳排放的目的,可以取得明显的节能效益及经济效益。要实现空调系统的节能应从设计、施工、运行管理等方面采取有效措施以达到节能减排的目的。