中央空调系统的节能

中央空调系统的节能（精选12篇）

中央空调系统的节能 篇1

1前言

传统的中央空调系统 (半集中系统由于技术条件、设计条件、使用季节变化等因数影响, 普遍存在电能浪费情况, 随着工作状态的不同有时电能浪费十分惊人, 所以节能改造十分必要, 改造后系统能产生很好的经济效益。

2结构

中央空调系统的结构示意如图1。

3传统中央空调系统的运行原理

传统中央空调系统的运行状态:制冷机组由制冷电动机驱动运转, 当冷冻水回水处温度与冷冻水供水处温度的温度差低于设定温度差时制冷压缩机进行部分或全部卸载, 制冷电动机仍然轻载运转, 当冷冻水回水处温度与冷冻水供水处温度的温度差大于设定温度差时制冷压缩机进行部分或全部加载, 制冷电动机满载或轻载运转;冷冻水泵起动后总保持运转;冷却水泵起动后保持运转。这种工作状态是按额定运行设计的状态, 但实际情况却不总是这样的, 因为有使用房间的数量变化和季节温度等的变化, 传统中央空调系统却不能根据上述变化而调节使用功率, 所以电能的浪费是不可能避免。

上述运行过程存在3个电能浪费点, (1) 制冷压缩机进行部分或全部卸载时制冷异步电动机全速运转, 制冷压缩机进行部分加载时制冷电动机全速运转 (2) 不管冷冻水回水温度如何, 冷冻水泵电动机总是满载运行 (3) 不管冷却水温度如何冷却水泵电动机总满载运行, 同时冷却塔上的风机起动后总保持运转。

4节能改造的措施

4.1针对上述问题可采用如下改进措施达到节能目的:

4.1.1用风机、泵类1#变频器驱动制冷电动机, 将冷冻水回水处温度测量信号用温度变送器变换成4-20MA电流信号接入1#变频器, 并以此4-20MA电流信号作为1#变频器反馈量, 1#变频器的输出频率作为输出量, 对1#变频器进行PID控制, 进而控制制冷电动机的运转, 使冷冻水回水保持在设定温度 (P I D控制的目标值) 状态, 为了系统运行的可靠, 1#变频器的最小运行频率可设定为2 0 H Z或适当的值;原来的温度差控制制冷压缩机进行部分或全部卸载或加载的控制系统可以不做改动。

4.1.2用风机、泵类2#变频器驱动冷冻水泵电动机, 将冷冻水回水处温度测量信号用温度变送器变换成4-20MA电流信号接入2#变频器, 并以此4-20MA电流信号作为反馈量, 2#变频器的输出频率作为输出量, 对2#变频器进行PID控制, 进而控制冷冻水泵电动机的运转, 使冷冻水回水保持在设定温度 (PID控制的目标值) 状态, 为了系统运行的可靠, 2#变频器的最小运行频率可设定为20HZ或适当的值。

4.1.3用风机、泵类3#变频器驱动冷却水泵电动机, 1#变频器的转速显示输出电压0-10V信号作为速度给定信号接入3#变频器, 以此控制3#变频器的转速, 为了系统运行的可靠, 3#变频器的最小运行频率可设定为20HZ或适当的值, 冷却塔上的风机电动机因为功率较小就不作改造。

4.2主要接线原理图见2、图3

4.2.1图2的KM1与KM12、KM2与KM22、KM3与KM32是作各电机电源的工频或变频转换用, 可以防止变频器故障时影响系统运行。图3的△接触器是各电机的主电路中Y—△降压起动时的△连接接触器, 这样做的目的是尽可能减少原来电路的改变;在操作上先选择电机在变频自动工作状态或是原来的工频工作状态, 然后按过去操作方式使中央空调系统起动、运行、监控。

4.2.2二次控制电路非常简单, 因为是改造项目, 主要因为增加了3台变频器, 对应增加了三个工频或变频转换电路, 用三个2位转换开关控制即可, 工频或变频转换电路的接触器线圈回路通过对方的常闭触点互锁, 另设立三个变频器故障时控制三个声光报警器以实现故障提醒。

4.2.3变频器 (富士品牌) 的编程应注意几点: (1) 1#变频器、2#变频器的F01 (频率设定1) 为2, 3#变频器F01 (频率设定1) 为1, F02 (频率设定1) 都为1。 (2) 1#变频器、2#变频器都采用PID控制。H20 (PID模式) 为1, 即正动作, 温度高于目标值输出频率升高;H 2 1 (反馈选择) 为1;H 2 2 (P增益) 必须适当, P太大则系统振荡, P太小则系统反应迟后, 以不发生系统振荡为条件增大P值;H 2 2 (积分时间) :在不发生振荡条件下减小其值;H 2 (微分时间) :在不发生振荡条件下增大其值。 (3) E 4 3:1 0 (P I D目标值1—由键盘面板直接输入) , PID目标值的大小可以是空调系统额定状态工作时冷冻水供水口的温度T+3℃-4℃;E40、E41根据实际温度与显示值的差异调节。

5改造后的效果

改造的中央空调系统不仅有理想的节能效果, 节能效率可达30%-50%, 而且可以避免大功率电动机起动时冲击电流产生对电网的影响, 因为有变频器的作用, 各电动机线路上的功率因数接近1, 大大减少线路和变压器上的损耗;改造后中央空调系统在额定负荷供应冷气时保持改造前一样的工作状态和效果, 在低负荷供应冷气时或天气气温低时各动力电动机低速运行, 这也减少了机械设备的磨损、延长了设备使用寿命。

摘要：针对中央空调系统的电能浪费情况, 提出节能改造措施, 交流案例经验。

关键词：中央空调系统,变频器,节能,改造

中央空调系统的节能 篇2

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刘佳畅

摘要 在我国经济快速发展的大背景下，能源（水、电、油）的消耗在企业中所占的比重越来越高，也受到愈来愈大的重视。同时由于房地产的快速发展需求，中央空调的市场需求呈现强劲的增长趋势。在市场容量不断增大的吸引下，越来越多的厂家加入到商用中央空调的领域。变频技术应用于中央空调系统，对提升中央空调自动化水平、降低能耗、减少对电网的冲击、延长机械及管网的使用寿命，都具有重要的意义。

关键字 中央空调系统；水泵；风机；变频器

Abstract

Keywords 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，而且是某些生活环境或生产工序中所必须配备的，即所谓人造环境，不仅是温度的要求，还有湿度、洁净度等。之所以要求配置中央空调系统，目的在于提高产品质量，提高人的舒适度，而且集中供冷供热效率高，便于管理，节省投资等。为此，几乎所有企业、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，它是现代大型建筑物不可缺少的配套设施之一，但由于它的电能消耗非常之大，是用电大户，几乎占了用电量的50%以上，因此其日常开支费用很大。

中央空调系统都是按最大负载并增加一定余量设计的，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，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、D/A转换模块、温度传感器、温度模块等部件的有机结合，可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，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。中央空调系统构成及工作原理

如图1所示，中央空调系统主要由以下几个部分组成。2.1 冷冻机组

通往各个房间的循环水经由冷冻机组进行“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”。2.2 冷冻水塔

用于为冷冻机组提供“冷却水”。2.3 “外部热交换”系统

此系统由两个循环水系统组成：

1）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；

2）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，促使冷却水温度升高，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，带走冷冻机组所释放的热量。

2.4 冷却风机

1）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。2）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改造后的节电效果最为理想。因此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，次要说明冷却风机的变频调速技术改造。3 中央空调系统变频改造的具体方案

现将淅江省嘉兴市某集团公司办公楼的中央空调系统的变频节能改造方案做一具体介绍。3.1 中央空调原系统存在的问题

该集团中央空调系统改造前的主要设备和控制方式：

1）450 t冷气主机2台，型号为特灵二极式离心机，两台并联运行； 2）冷冻水泵2台，扬程28 m，配用功率45 kW；

3）冷却水泵有2台，扬程35m，配用功率75 kW，冷冻水泵与冷却水泵均采用一用一备的方式运行； 4）冷却塔2台，风扇电机11 kW，并联运行，室内风机4台，5.5 kW，并联运行。

该集团是一家合资企业，为了给员工营造一个良好的工作环境，办公楼大部分空间采用全封密的模式，因此公司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。除了一些节假日外，其它时间中央空调都是全开的。由于中央空调系统设计时按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%~20%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。原系统中冷冻、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，容易对机械部件、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，结果只能是用大流量获得小温差。这样，不仅浪费能量，也恶化了系统的运行环

境与运行质量。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。

针对上述实际情况，对该集团的中央空调系统实施了利用变频器、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的方案。主要对冷冻、冷却水泵进行了变频调速技术改造，达到节约电能、稳定系统、延长设备寿命，提高环境舒适度的目的。3.2 中央空调系统节能改造的具体方案

对该中央空调节能系统进行变频节能改造的具体装机清单如表1所列。

3.2.1 变频节电原理

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，这种节能回报是看得见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通过图2 可以直观地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，此特点使得使用变频器进行调速成为一种趋势，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消耗的功率差。3.2.2 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形式，建议在冷却水系统和冷冻水系统各装两套传动之星SD-YP 系列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，为达到节能的目的提供了可靠的技术条件。如图3所示，给出了主电路具体的改造方案。

3.2.3 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，尽可能地利用原有的电器设备。冷冻水泵及冷却水泵均采用一用一备的运行方式，因备用泵转换时间与空调主机转换时间一致，切换频率不高，所以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。3.2.4 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，现场设备的控制及联锁等功能。具体工作过程中，开机时，开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由控制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。停机时，关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时15 min 后自动关闭。保护时，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。

3.3 系统节能改造原理

变频节能系统示意图如图4所示。

1）对冷冻泵进行变频改造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，加大流量，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，减小流量，降低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的温度对冷却塔风机进行变频调速闭环控制，使冷却塔水温恒定在设定温度，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，并且使空调效果更佳。

3.4 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模拟信号（一般为4~20 mA、0~10 V等）给PLC，由PLC、D/A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，最后把数据传送到上位机人机界面实行监视控制。变频器根据PLC 发出的模拟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0 Hz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。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：

1）电机起动是软起动，电流从0 A到额定电流变化，减小了大电流对电机的冲击； 2）电机软起动转速从0 开始缓慢升速，可以有效减少水泵或风机的机械磨损；

3）变频器是高性能的电力电子设备，具有较强的电机保护功能，能延长系统各部件的使用寿命； 4）使室温维持恒定，让人感到舒适；

5）经过改造后，可以使系统具有较高的可靠性，减少了环境噪音，减少了维修维护工作量。5 传动之星SD-YP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、反馈信号；

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，不用改变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。6 结语

在科技日新月异的今天，积极推广变频调速节能技术的应用，使其转化为社会生产力，是我们工程技术人员应尽的社会责任。对落后的设备生产工艺进行技术革新，不仅可以提高生产质量、生产效率，创造可观的经济效益，对节能、环保等社会效益同样有着重要的意义。随着变频器应用普及时代的来临，不仅扩大了变频器的应用市场，而且为中央空调应用也提出了新的课题。预计在不久的将来，由于变频调速技术的介入，中央空调系统将真正地进入经济

暖通空调系统的节能 篇3

关键词：暖通空调；节能；建筑结构；系统

本人做过的关于南京市公安局刑事科学技术实验楼工程，建成洁净室，刑事科学DNA分转基因产品检测净化实验室。净化实验室采用独立的洁净空调机组控制方便节能。其中自动控制系统采用PLC控制：实验室内安装温、湿度传感器、压力传感器，并通过显示仪表实时显示实验室内的湿度、相对压力；同进可将信号送到控制室，在PLC控制器上完成集中控制，从而达到节能控制要求。

一、增强暖通空调系统节能重要性

工程实践中可知，当前社会经济迅速发展的同时也加大了能源资源的消耗，当然以建筑能耗为重点，据测算，国内暖遥空调系统运行过程中的能耗将占建筑总能耗的三至五成，而且这一比列还在逐年的上升。随着人民生活水平的不断提高，人均建筑使用面积也在逐渐的增大，尤其以暖通空调系统为主的现代取暖设备在建筑领域得到了非常广泛的应用。暖通空调系统中的耗能不断增加，必然会导致能源资源的供求关系日渐趋于紧张状态，加之实践中所使用的暖通空调系 统和相关配套设备耗能均属于不可再生能源，尤其以电能的使用比例具有决定性。从实践来看，暖通空调系统的应用造成了非常巨大的能源资源耗损，而且具有不可恢复性，不仅如此，在化石能源转化过程中也造成了严重的环境污染，对生态环境非常的不利。基于一项研究调查发现，当前国内暖通空调系统的使用及能耗状况非常的惊人的，若能及时采取有效的措施进行节能控制，则当前国内所使用的暖通空调系统可实现节能百分之三十以上。加强暖通空调系统节能控制对生态环境保护以及维持我们的生产生活具有非常重大的意义。

1暖通空调概述

近年来，随着我国国民经济和社会生产技术的进步，各种能源和环境问题日益尖锐。在新世纪，城市化高速发展的同时建筑能耗也在逐年的增加，在一些发达国家，由建筑能耗造成的环境污染和生态问题占据社会总能耗的40% 以上。在目前的建筑能耗中，其主要的能耗方式有空调系统、照明系统、采暖系统等。而空调系统在这些能耗系统中占据了30% ～50% 左右，且这个数值随着近年来社会发展和人民对生活质量要求的提高而不断上升。因此，在目前社会发展中人民在满足室内空气适宜和舒适的同时，更是不断的对空调系统进行优化和调整，使得空调系统能够在运行的过程中顺应时代发展潮流进行，从而避免了由空调系统造成的能源损耗和浪费，这对于节能建筑概念的实施和落实有着重要的作用与意义，同时更是促进建筑行业快速、持续发展的必然基础。

2实现空调节能的主要手段

2.1改善系统设计要求

改善空调系统的设计要求主要是利用新技术、新概念和新手段来提高、完善原有的空调系统，使得空调系统在运行的过程中实现经济、科学的运行，从而增加空调运行效率的同时又能做到降低能源的消耗。在一般情况下，暖通空调系统是一个即复杂而又繁琐的系统，这种问题在中央空调系统中表现得尤为明显，因此在设计的过程中其设计性能的优劣直接关系着空调系统在使用过程中的使用效果与功能的发挥，因此在目前的空调系统设计中，其设计与系统的优化节能方面存在着重要的作用与意义。这就需要我们在设计的过程中基于空调系统现有的工作力度和作用要求的基础前提下对空调系统进行优化与改进，针对过去空调系统存在的问题进行全面系统的处理。如在设计工作中对于新风系统的设计，多数工作人员在工作研究中通过实践总结表明，在不同的地区对于空调系统的设计要求也不尽相同。如对于全面气候较为暖和的地带，在空调系统设计中一般都是采用全新风来制冷，而无需担心室内加热要求，而对于四季分明的地区，在空调新风系统设计的时候则是利用混合式或者全新风来记性供冷，而不用直接开冷冻机。因此来说在目前的空调系统中，优化空调内部系统是尤为重要的，这对于保证空调系统的运行效果和效率十分有效，同时对于促进社会发展也是较为有利的。

2.2改善系统保温性

保温性能是暖通系统工作中不可缺少的一部分，是通过在工作中以维护结构为主的空调负荷和比例模式。一般情况下，在空调保温系统的研究和传热系数分析中通常都是以空调系统的负荷大小为依据而进行分析和总结的，这对于工作中能够存在的能耗损失有着极为有效的减少和控制优势。在目前的社会发展中，对于冬季供暖和供热要求较高的建筑物的暖通空调系统中，对于其中存在的种种问题要进行严格的控制，并且针对容易散热的门窗等建筑结构也要进行严格的控制与分析。

2.3提高系统控制力度

在空调系统中针对人体的作用进行分析与总结，从而针对空气的温度、风速、湿度以及环境的辐射温度等要求都进行严格的控制，并且在处理的时候对于人体对环境冷热感觉要求也要进行综合的分析和探讨，并针对环境中存在的种种作用都尽心全面系统的总结与优化。一般情况下，我们在工作中针对现有的舒适性要求来对房屋的室内环境进行总结和评价，从而设置一个能够满足室内环境要求的空调系统，并能够将室内空气中存在的种种微生物都进行处理，避免对人体健康造成威胁与影响。这种方法下的空调系统在目前的应用中，有着30%左右的节能优势。

2.4采用新型节能舒适健康的空调方式，减少输送系统的能耗

系統形式的选择，直接影响到冷、热源的耗能和动力的耗能。在室内，我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热，采用低温地板辐射采暖，该系统可以考虑采用间歇供暖方式，即通过降低日间温度来减小房间负荷，从而减小建筑物的能耗。低温地板辐射采暖是在地板上均匀布置散热盘管，热量以辐射对流的方式向上传递，室内温度下暖上凉，给人以“脚暖头凉”的感觉，热舒适性比较好。地板供热具有舒适性好、减少扬尘、节省空间、私密性好，易于计量改造，可利用低位热源和节省维修费用等特点。在办公、商业等大型公共建筑里，比较多的是采用变风量空调系统，变风量系统在一般情况下，节能可达到50%。采用变水量的运行是负荷减少时，调小水量，冷水温度不变。

3结语

浅谈中央空调系统的节能 篇4

中央空调能耗一般发生在三个部分[2]:空调冷热源;空调机组及末端设备;水或空气输送系统。本文就针对这几个部分, 介绍几种中央空调系统的节能措施。

1 空调冷源的节能

中央空调系统的冷热源系统既是空调系统的心脏, 也是耗能大户, 其能耗占整个空调系统能耗的50%以上[3], 因此, 冷热源系统的节能是中央空调系统节能的重点。

以下主要分析以冰蓄冷作为空调冷源时的节能问题。

作为空调冷源, 冰蓄冷就是在人工冷源的基础上增加了一套冰蓄冷装置, 它是在非空调使用时间, 利用用电低谷时的电力运转制冷机, 将冷量以显热和潜热的方式储存起来, 在用电高峰期且需要空调的时候, 将储存的冷量释放出来, 以达到转移尖峰电力、减轻电力负荷和降低设备容量的目的。

在夏季, 空调用电约占高峰用电的20%~30%左右[4]。如果采用冰蓄冷技术, 将制冷机的运行时间转移到用电低谷时, 在用电高峰期只运行供应蓄冷量的辅助设备, 则高峰电力负荷可大幅降低, 这样不但可以降低电力容量、减少基本电费, 而且可以享受到低峰时的优惠电价。

冰蓄冷空调系统将转移多少高峰负荷、储存多少空调容量才具有经济效益, 首先取决于采用哪一种蓄冷模式。这与很多因素有关, 如建筑物空调冷负荷分布、电力负荷分布、电费计价结构、设备容量及蓄冷空间等。下面以某建筑空调系统为例, 说明各种蓄冷模式的节能效益。

图1是某建筑的夏季空调冷负荷曲线图。该建筑的空调使用时间为8:00~19:00, 从图1中可以看出, 最大冷负荷一般出现在15:00~17:00。对于传统的空调而言, 设备 (制冷机、空气处理设备、风机、水泵、冷却塔) 选型中均以最大负荷作为设计工况, 但实际运行中空调负荷则随多种因素而变化, 最小时甚至还不到设计负荷的10%, 存在很大的能源浪费现象, 所以, 冰蓄冷技术在空调节能方面具有一定的优越性。采用冰蓄冷系统时, 具体有以下几种方案可供选择。

1.1 全部蓄冷系统

“全部蓄冷系统”:当电价在峰、谷时段里有差别时, 可将全部负荷转移到廉价电费的时间里运行。本建筑就是利用非空调使用时间 (19:00~8:00) 的13个小时运转制冷机组制冷, 储存足够的冷量, 供应高峰时全部的空调冷负荷需求。在空调使用时段内制冷机停止工作, 空调冷负荷全部由冰蓄冷系统供给, 空调系统只要运转必要的泵与风机即可。这样, 制冷机的容量可以减少到原来的50%左右, 其负荷分布如图2所示。这种方式常用于改建工程, 也适用于需要瞬时大量释冷的特殊建筑物, 如体育馆建筑物等。

1.2 部分蓄冷系统

“部分蓄冷系统”:冷水机组连续运行, 它在非空调时间用来制冷蓄冰, 在空调时间利用蓄存的冷量为建筑物制冷。将运行时数从13h扩展到24h, 可以得到最低的平均负荷。需电量费用大大地减少, 而冷水机组的制冷能力也可减少30%~60%或者更多一些。与传统空调和全部蓄冷方式相比, 部分蓄冷的特点是, 制冷机容量小、蓄冰容量小、所需辅助设备和水泵数量少、投资费用降低、经济效益较好。这种方式较适用于全天24h开放空调且冷负荷变化比较大的建筑物, 如医院、宾馆、博物馆等。如图3所示。

2 空调系统设计中的设备节能

2.1 冷水机组的节能

冷水机组总容量的选择计算的要求与设计参数的确定有相同之处, 即设备参数的确定, 应该以符合系统设计的要求为基本原则, 不应该无原则增加所谓“安全系数”和富裕量。

冷水机组本身的运行效率是选择冷水机组应该关注的主要参数之一。相关的国家标准对不同冷水机组的效率做出了规定。在空调系统的设计中, 主张选用高能效制冷机, 但也反对盲目追求能效。实际采用方法应结合我国当前经济发展水平, 采用系统法选用高效制冷机的方法。

冷水机组选择还有一个容量和台数的搭配问题。在总容量的确定合理的前提下, 不同的台数和不同的容量搭配, 对于实际运行的能耗效果有可能存在一定的区别。大容量机组通常设计状态下的COP值较高, 但在部分负荷运行时, COP值通常会有所下降。同时, 冷水机组还存在最小负荷的限制问题。当需求小于最小的限值时, 机组不能正常工作, 空调效果必定受到严重影响。反过来看, 如果台数选择过多, 在控制上的复杂性增加, 单台机组设计状态下的COP值降低将使能源的装机容量上升。因此这是一个权衡问题。在进行这种权衡过程中, 首先需要考虑的是满足使用要求。当建筑可能需要的最小冷量比例较低时, 采用大、小机组搭配的方式, 在许多建筑中得到了较为广泛的应用, 也收到了很好的运行节能效果。

2.2 空调末端设备节能

空调系统的末端装置直接影响着对室内环境的控制效果, 也直接反映了系统的冷热量消耗。按照空调系统的形式不同, 空调系统的末端也有多种形式, 就我国目前空调系统的情况来看, 风机盘管是目前国内各类办公及宾馆建筑中使用最广的空调末端设备, 在我国空调系统中占据着主要的地位。风机盘管主要通过水量调节和风量调节两种方法来达到节能目的。

1) 风机盘管的水量调节, 一般是随房间负荷变化, 利用温控器控制电动二通或三通阀的开关以减小进入盘管水量, 最终达到减小整个系统水量和水泵转速来达到节能目的;

2) 如果不采用恒温器控制风机盘管, 则风机盘管始终处于接通状态或其水量始终为设计流量。此时, 如果房间负荷变化, 则应降低风机转速以减小风量。风机转速可通过三速 (或无级调速) 开关调节。

3 水或空气输送系统节能

空调系统的输送能耗在整个空调系统能耗中占有较大的比例, 降低输送能耗是空调节能的一个重要措施。选择运行效率 (对于定速设备, 主要关注的是设计工况点的效率;对于变速设备, 还应关注在整个工作范围内的效率) 较高的风机、水泵的是节能的一个重要因素, 除此之外, 还要考虑以下两点:

1) 对于风系统来说, 控制输送能耗的主要措施是控制合理的作用半径和合理的管道风速, 以尽可能降低需求的风压。从实际设计中来看, 要做到这一点, 空调、通风设备应尽可能靠近所服务的对象。风机单位风量耗功率应用式 (1) 计算:

式中:P———风机全压值, Pa;

ηt———包含风机、电机及传动效率在内的总效率, %。

民用建筑中, 不应大于表1的规定值。

2) 对于水系统, 控制的重点应该放在如何提高供、回水的温差上面, 目的是减少输送的水量。空调系统的冷、热水输送能效比ER应按式 (2) 计算:

式中:H———水泵设计扬程, m;

ΔT———供、回水温差, ℃;

η———水泵在设计工作点的效率, %。

不应大于表2的规定值。

4 中央空调的运行管理

日常管理是中央空调节能是否实际有效的关键。一个设计再好的空调系统, 如果管理不善, 一样达不到节能的目的。就空调的节能目的来说, 日常管理的节能措施包括:

1) 加强对空调操作人员的培训, 提高管理人员素质。懂得根据室外参数的变化进行合理而有效的调节。积极推广水环路热泵, 采用热回收、变风量、变水量系统等节能技术;

2) 加强日常和定期对设备和系统地维护和清洗。例如, 空调构件等的维护, 冷凝器等换热设备传热表面的定期除垢或除灰, 过滤器、除污器等设备定期清洗;

3) 常检查自控设备和仪表, 保证其正常工作。对系统的运行参数进行监测, 从不正常的运行参数中发现系统的问题, 进行合理的改造。经常出现的问题有设备选择过大, 运行能耗高等。要尽可能地缩短预冷的时间;

4) 当过渡季节中室内有冷负荷时, 应尽量采用室外新风的自然冷却能力, 节省人工冷源的冷量。

除上述几点外, 还应根据具体工程情况, 积极推广水环路热泵, 采用热回收、变风量、变水量系统等节能技术[5~8]。

5 结束语

中央空调的节能涉及范围较广, 建筑、空调、设计、产品和运行管理等各方面都有许多问题可深入研究探讨, 合理的设计方案、精心的施工安装和科学的运行管理对空调节能都是至关重要的。对节能的认识应该有一个正确的观点, 即不能因节能而降低使用水平和抑制合理需求, 应该从提高能量利用效率来采取对策解决问题, 这才是科学的空调节能途径。

参考文献

暖通空调系统节能问题的分析论文 篇5

摘要：随着城市化进程的加快和人民生活质量的改善，我国建筑能耗的总量呈逐年上升趋势，而暖通空调系统在建筑能耗中占有重要比重。本文通过分析暖通空调系统能耗的构成及主要特点，针对当前在节能方面面临的问题，提出解决途径与方法。

关键词：暖通空调;节能;设计;施工;管理

1暖通空调系统能耗的构成及主要特点

暖通空调系统的能耗还有几个特点表现在：①系统的设计、选型、运行管理的不合理将会降低能量使用效率。②维持室内空气环境所需的冷热能量品位较低且有季节性。这就使在具备条件的情况下有可能利用天然能源来满足要求，如太阳能、地热能、废热、浅层土壤蓄热等。③暖通空调系统涉及到的冷热量的处理通常以交换形式处理。这就可以采用冷热量回收的措施来减少系统的能耗，有效利用能量。

2当前暖通空调系统在节能方面面临的问题

2.1暖通空调系统的设计及施工管理

暖通空调系统的设计对空调系统的节能有着重要的影响，然而，在实际工作中往往得不到一些设计部门和设计人员的足够重视，加之工程设计周期普遍较短，设计收费与设计产生的经济效益不挂钩，以及一些技术性问题没有完全得到解决等原因，一些设计单位只求数量，忽视质量，使得设计施工完的.系统不仅投资大，运行能耗也相当惊人，大大超过了国家标准，甚至有的公共建筑的暖通空调能耗占建筑总能耗达60%。另外，目前建筑施工监理行业中暖通空调专业人员水平参差不齐，很大一部分人员非本专业院校毕业或非对口专业，甚至一部分人员根本未经过任何培训，对本专业理论知识似懂非懂，常凭经验，采用惯用方案或甲方指定的方案，由此在设计或施工中遇到的一些涉及方案性调整问题不能进行及时正确的处理和解决，最终导致系统出现无法挽回的不良后果，给系统的运行、管理留下隐患，在实际工作中，由此造成的经济损失也是相当严重的。

2.2暖通空调系统的节能设计方案

随着对节能和环保要求的不断提高，新的技术方案不断涌现，每种技术方案往往都有各自的优缺点。面对众多的设计方案，由于考虑问题的角度不同，各方面的评价结果也往往不相同，甚至大相径庭;由于缺乏科学的、客观的设计方案评价方法，设计人员往往雾里看花，无所适从，如何在众多的设计方案中找到最合适的节能方案，是困扰暖通空凋没计人员的重要课题。另一方面，不科学的评价方法则会起到误导的作用，造成严重损失。

2.3暖通空调系统运行管理

除设计施工外，运行管理也起着重要的作用。在实际中有些单位认为设计施工达标完成就可以了，因此不注意对暖通空调操作人员的培训，很多操作人员不具备必要的暖通空调基本理论常识，不懂得根据室外参数的变化进行相应的调节。一年四季只有开机、关机和冬、夏季转换操作，显然系统达不到相应的节能效果。

3解决暖通空调系统节能的有效途径与方法

3.1精心设计暖通空调系统

使其在高效经济的状况下运行。暖通空调系统特别是中央空调系统是一个庞大复杂的系统，系统设计的优劣直接影响到系统的使用性能。可以说空调系统的设计对系统的节能起着重要的作用。

3.2改善建筑维护结构的保温性能，减少冷热损失

对于暖通空调系统而言，通过维护结构的空调负荷占有很大比例，而维护结构的保温性能决定维护结构综合传热系数的大小，亦即决定通过维护结构的空调负荷的大小。所以在国家出台的建筑节能设计规范和标准中，首先要求的就是提高维护结构的保温隔热性能。

3.3提高系统控制水平，调整室内热湿环境参数，尽可能降低空调系统能耗。

3.4采用新型节能舒适健康的空调方式

影响人体热舒适性的环境参数众多，不同的环境参数组合可以得到相同的热舒适性效果，但不同的热湿环境参数组合空调系统的能耗是不相同的。例如在冬季，如果我们采用传统的空调方式，把整个室内的空气加热，通过空气实现人体与环境的热湿交换，就需要较高的空气温度，此时通过维护结构的热损失和加热新风的热损失都比较大。如果我们根据热湿环境的研究成果，改变传统的空调方式，增加辐射热(如低温地板辐射采暖)，此时所需要的空气温度显著下降，一般可达到12～14℃，而传统方式一般在18～20℃，显然后者比前者具有显著的节能效果。在夏季也有类似的结果。

3.5推广应用使用可再生能源或低品位能源的空调系统

如何利用可再生能源及低品位能源已经成了该领域重要的研究课题。地源热泵空调系统就是在这种形势下发展起来的，它利用地下恒温层土壤热显著提高空调系统的COP值，使得同等制热(或制冷)量下的系统能耗大幅度下降。另外，利用太阳能供热或制冷技术也在开发研究着。

3.6开展冷热回收利用的研究运用工作，实现能源的最大限度利用

目前许多空调系统冷热回收利用研究也在蓬勃开展，如空调系统排风的全热回收器，夏季利用冷凝热的卫生热水供应等，都是对系统冷热的回收利用，显著提高了空调系统能源利用率。

3.7强化系统的运行管理并提高系统控制水平

对暖通空调专业的操作人员进行培训，提高管理人员的专业水平和业务技能，使其具备必须的暖通空调基本理论常识，实行空调操作人员操作证制度，对没有达到考核要求的，应重新培训，考核合格后才能上岗，同时提高管理人员的素质，增强其责任心，这样管理人员才有能力根据室外参数的变化进行相应的调节，达到设计要求的节能效果。

4结语

暖通空调系统的节能设计 篇6

关键词：暖通空调系统;节能设计;措施

一、暖通空调系统的节能设计存在的现状及问题

（一）从业人员轻视暖通空调系统的节能设计。现在，很多设计人员并不是很重视在暖通空调上的节能设计，在建筑设计中节能是很有必要的，在补种它的重要性，那么在设计中也不会体现出来。同时有的建筑施工很难根据设计师的图纸进行开展，施工周期很长，那么在设计部门对这个节能设计的环节根本没有注意，别不要说去建设。另一方面，即便施工做出来了，其中的关键的部分也是不符合节能的标准的。最终的结果是暖通空调的系统不是在节能，而是在消耗着巨大的能源。要转变这种轻视的态度，要重视节能，不能一味偏向功能效益，提倡的是可持续发展的新型节能设计理念。设计人员在设计的过程中要跟新自己设计理念，追上时代的前沿。

（二）暖通空调系统的节能设计缺少标准。随着技术的发

展，各种暖通空调的出现，都是打着节能的旗号，性能和具体的参数每一个都是不一样，设计的方式和理念也是各种各样。在材料的使用上也各不相同，区别很明显，有的时候，因为材料的不一样，导致最后消耗的结果不一样，也影响到暖通空调的运行消耗。具体的是缺失一个标准，来判断节能系统是否节能低消耗。其实在设计的过程中，设计人员自己也不是很清楚材料的不同 具体会有怎样的消耗，在施工安装的时候，没有从根本上考虑这个节能的问题。缺失科学的评价依据就是暖通空调系统的节能设计水平参差不齐，市场里产品质量混乱不堪。

（三）暖通空调系统的节能设计受主观影响。人们对周围的环境的感知是通过自己的身体和认知能力的，对于温度也是一样。在一定的小范围内是可以自己慢慢调节到最佳。在这个过程中，如同暖通空调一样，不一定立刻就需要产生节能的效果，需要的是长期的过程。自己本身慢慢的调节能源的消耗。在暖通空调的运行功率被提高了之后，会增加能源的消耗，在这个主观感受上，自己本身并不是非要使得空调的系统达到很智能的地步，冷了就提高温度，热了就降低温度。

二、暖通空调系统的节能设计措施

（一）合理设计空调系统性能系数。暖通空调系统是建筑设备中比较复杂的一项工程，自己本身的性能系数需要合理的设计出，这也是控制能源消耗的关键举措。在技术发展很快的现在，设计人员要注意不只是设计方案的好坏与否，还要看设计出来的产品能够在市场上大量的进行生产，在生产材料上的价格是否价廉物美，在整体的系数都达到了暖通空调系统的要求，那么可以减低系统功率的消耗，实现节能的目的。同时，也要考虑到室内的温度和湿度，这个标准也需要参考当地的整体气候，还有人体的健康条件。保证暖通空调系统运营的低消耗，保证了能源的节约。所以合理设计暖通空调系统的节能系统上的参数是很需要的。

（二）改善建筑保温性能。在完善了暖通空调的内部系统性能的参数设计。外部的环境也是要考虑的，建筑物结构还有材料，在热量的传递上也是不同的。暖通空调在室内是调节温度的，在建筑物的内部和外部形成了一个热力环流，有效的减少了建筑物的表层的温度，同时材料选的好也在一定程度上降低了建筑物温度的传递，在对暖通空调的消耗上也更有利[2]。

（三）变频技术的运用。将变频节能技术应用在暖通空调系统中，可最大限度降低系统消耗的能源，灵活选择运行的模式，达到节约运行成本的目的;此外，还可进一步完善并优化暖通控系统，充分弥补系统的不足之处。在暖通空调系统中应用变频节能技术的原因主要有以下几点：其一，暖通空调在设计时，为减少系统的运行压力，促进使用寿命的延长，通常会留有一定冗余;其二，暖通空调系统的运行负荷会受到室外温湿度、气候变化，以及建筑本身使用状况与室内人员实际要求差别等因素的影响。而科学应用变频节能技术以后，暖通空调系统便能从室内人们实际需求出发，合理选择工作的频率，有效防止额定工作状态下，暖通空调处于全负荷工作状态的现象，达到节约能源的目的。

结语：综上所述，随着暖通空调使用范围的普及与应用，人们对其节能环保性能也提出了更高的要求。因此，空调相关制造及安装人员应对系统的设计及运行等方面抱以高度重视，通过采取多种节能减排措施，并加大可再生能源的应用力度，在充分改善室内生活品质，达到保护环境、节约能源目的的同时，也为环境的可持续发展贡献自己的力量。

参考文献：

[1] 巫江虹，冯长溪.制冷空调系统节能技术与管理[J].能源研究与利用，2014，12（03）：14-15

夏季中央空调系统的节能问题研究 篇7

关键词：中央空调系统,效率低,能源浪费,数值计算

在建筑机电设备中, 中央空调系统一般占总能耗的40%~60%[1], 可见中央空调系统的能耗占有很大比例。然而不合理的系统和设备选型以及运行方式, 往往导致空调系统效率过低。例如:绝大部分大型公共建筑中的中央空调系统在系统设计和设备选型过程中通常按极端工况 (最热的气候、最大人流量) 设计, 而实际运行时极端工况时间仅占5%~10%[1], 这在很大程度上造成了能源的浪费。

因此, 根据室内的人流量变化, 实时的进行工况调节对于中央空调系统的节能设计具有重要意义。本文以某教室内中央空调系统的能耗为研究对象, 得到中央空调按极端工况工作与按教室内实时人流量工作时所需能耗的差异, 通过理论数据说明中央空调按人流量实时调节工况对节能的重要意义。

1 能量平衡方程的建立

中央空调输出冷量首先抵消中央空调开机前室内已经积累的热量, 再输出冷量抵消通过建筑围护结构和新风输入的热量、室内照明设备散失的热量, 以及室内人员产生的热量[2], 冷量输出的多少影响了中央空调系统的能量消耗。

从能量守恒的角度出发, 忽略冷却水及制冷机自身消耗的能量, 则建筑物内中央空调的冷负荷影响因素有:空调开机前室内中已积累的热量、室内人员所产生的热量、室内照明等电器设备产生的热量、建筑维护结构和新风输入的热量。

故室内一天的能量平衡方程为[2]:

式中:

Q—中央空调向室内提供的冷量, J

Q0—中空调开机前室内中已积累的热量, J

Qm—一天内室内人员所产生的热量, J

Qe—一天内室内照明等电器设备产生的热量, J

Qti—第i个小时内建筑维护结构和新风输入的热量, J

qti—第i个小时内建筑围护结构输入的热量, J

β—为估算系数, 取0.8

K—为屋顶和屋外的热传导系数, 屋顶的为1.2, 外墙的为0.6

F—为建筑物外墙面积, m2

toi—为第i个小时教室外的温度, ℃

tni—为第i个小时教室内设置的温度, ℃

可将Q视为衡量空调能耗的标准。

2 中央空调系统节能模型的提出

由中央空调的室内能量平衡方程 (1) 可得空调能耗高低的影响因素, 其中可视每天清晨开空调时, 室内已累积的热量及室内照明产生的热量均相同, 故Q0、Qe均可视为常量。故一天内, 中央空调所需能耗的高低主要由教室内的人流量、建筑围护结构和新风输入量的热量的影响。而后者又受室外温度与空调控制温度影响, 其中室外温度由实时记录确定, 空调控制温度根据夏季室内温度的一般控制标准设为27℃, 即tni=27℃。故空调能耗主要由室内人流量、室外温度两个直接变量控制。

一般的中央空调系统在工作时往往按照最大人流量来工作, 而实际空调工作的环境下人流量往往远远少于最大人流量。这导致了中央空调系统的工作效率低, 造成较大的能源浪费。因此根据室内人流量的变化来设计空调的工况, 对提高空调的工作效率、节约能源具有重要意义。

3 中央空调系统的能耗计算

3.1 最大人流量的中央空调的能耗计算

所选教室内有日光灯18只, 功率均为30w, 一般集中在17:00~22:00使用, 故假设每天使用5小时, 且所有灯均同时使用, 故一天内室内因照明等电器设备产生的热量为:

Qe=5×18×30=2 700 J。

为便于计算, 假设空调为室内人员设计的冷负荷为:a=30w, 教室最多所能容纳的人数为:70人, 但所选则的高校教室主要用于学生自习, 故通常上座率达不到100%。通常每日上座率最多达50%~70% (除用于教师上课) , 为方便此处取最多上座人数为40人。则Qm可表示为:

Qm= (3 600×40×22-8) ×a=6.048×107J

对于因室内建筑维护结构和新风输入产生的热量Qti, 为便于计算, 将所研究的教室看做是一个独立的建筑物, 外墙的长宽高分别记为:15 m、12 m、5 m。由公式 (2) 可得:

Qti= (1+0.8) ×[1.2×15×12+0.6×2× (15×5+12×5) ]× (toi-tni) =680.4× (toi-tni)

记录某天教室外的温度见表1。

由 (2) 式经数值计算得:一天中教室内因建筑维护结构和新风输入的热量为:

为计算方便将每日开机前室内中已积累Q0均视为0, 故当空调按最大人流量来工作时空调消耗的能耗为:

3.2 根据室内人流量变化的能耗计算

与3.1中计算的空调能耗相比, 仅Qm有所变化, 其值与室内人流量的变化有关。故应先得到室内人流量变化的函数。

为得到某高校教室内的人流量函数, 且为避免因只观察一个教室而造成较大的误差, 故同时记录同一楼层且相同规模的三个教室内的人员流动情况, 取其平均值, 作为某时刻教室内的人员流量。从8~22点每隔一个小时记录一下教室内的人数, 数据见表2 (平均人数值四舍五入) 。

由表2得到教室内人流量的拟合曲线图见图1。

由图1可知, 室内人流量变化可大致分为三个阶段:8~14时, 14~19时, 19~22时, 故

分段求得室内人流量函数为P (t) :

因表1中的数据是每隔一小时记录的, 中间时段室内人数也是变化的, 故为减小误差可对式 (5) 进行积分求得一天中由室内人员产生的热量为Qm=2.823×107J。

故当空调按室内人流量来工作时空调消耗的能耗为:

3.3 两种工作方式的中央空调的能耗对比及分析

记α为当空调按室内人流量变化工作时的能耗可节省率α= (Q'-Q'') /Q', α越大表明可节省的能耗就越多, 实际工作效率就越低, 即按人流量最大工作时空调系统浪费的能耗越多。通过数值计算得到8~22时随时间变化的整点的能量节省率, 见表3。由表3可知, 按照室内人流量变化调节空调的工作, 最少可节省37.6%的能耗, 最多可节省73.7%的能耗, 通过数据说明按室内人流量调节空调工作对于节约能耗具有重要意义。

且通过曲线拟合得图2, 可知:在室内人数最少的9~10时, 能耗可节省率较高, 表明此时间段内空调能耗浪费最严重, 工作效率较低。后随工作时间的延长, 累积的单位时间内的室内人数整体呈上升趋势, 而α整体呈下降趋势。表明室内人数越接近于室内最大人流量, 能耗可节省率越低, 而空调的实际工作效率越高。

4 结论

通过文中的数值计算可知:对于高校自习室等特殊公共场所, 其使用率往往随时间有较大波动, 且通常保持在一个相对较低的水平上。故按照室内人流量的实时变化来控制空调的工作, 可以有效节约能源、提高能源利用效率。在实际空调的工况设计中具有一定的参考价值。

参考文献

[1]清华大学建筑节能研究中心《中国建筑节能年度发展研究报告》[R].2007.

中央空调系统变频节能的设计方案 篇8

中央空调系统一般由五部分组成, 分别是制冷压缩机系统、冷冻循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统、自动补水系统等。制冷压缩机系统是在压缩机的作用下, 把冷媒进行压缩, 使其成为液态后, 再将其送到蒸发器中。冷冻循环水系统在冷冻水泵的作用下, 在蒸发器盘管中放入常温水泵, 然后, 让其和冷媒间接发生一系列热交换, 使常温状态下的水最终变成低温冷冻水, 再将低温冷冻水送到风机盘管中的各个位置, 使其大量吸收盘管附近的空气热量, 以产生低温空气, 再借助盘管风机的辅助, 将低温空气吹向各个区域, 从而达到降温的效果。当冷冻水系统的压力降低时, 可以由自动补水设备来实现对压力不足的供给, 从而保障系统末端能较好地进行循环。在蒸发器中, 将冷媒进行压缩, 同时吸收热量, 然后将冷媒送到冷凝器中, 使其散热, 散热过程中散发的热量由冷却循环水系统中的冷却水运走, 等到低温水冷却后, 再由冷却水泵进入到冷凝器盘管中, 然后再进行热量交换, 接着, 把这些冷却水运至冷却塔, 借助冷却塔风机, 与大气发生有效热交换, 再将冷却水变成原来的低温态, 在冷却水泵的作用下进行反复使用。中央空调系统由冷却水、冷冻水两套水循环和一套冷却水塔设施组成, 这些系统在工作的过程中, 都借助了一些水泵及风机的辅助。一般情况下, 中央空调循环水的流速基本不变, 即中央空调系统始终在一个满负荷运转的状态中。这样不仅不利于空调系统充分发挥效率, 而且浪费了极大的能源。此外, 很多中央空调现在仍通过人工控制来达到节约能源的目的。

通过运用智能单元, 对循环水的流速进行有效控制, 控制水泵风机工作时的状态, 达到循环水冷热量能有效利用的目的, 保证空调主机能达到运行时的理想状态, 对空调机组的最佳能耗比进行有效利用, 提高主机运行效率, 从而实现节能。

2 空调系统的变频节能控制

实现变频调速是风机、电机及水泵进行节能的最好途径。从流体理论中得知, 如果减小转速, 从而也会降低消耗的功率, 因此, 可以通过调节水泵的转速, 实现对水泵功率的改变。如果变频调速器效率较高, 也会使效率因数提高, 且几乎不发生变化。因此, 在所有调速方案中, 变频调速取得的节能效果最优, 应将其考虑为首选。如果冷却水泵的进、出水温差降低时, 为降低电动机的转速, 可以使用变频调速技术, 减小其运行功率, 从而达到有效节能的目的。

之前, 对冷却塔的控制通常使用直接启动方式下的工频全速进行, 这样不能对冷却效果进行检测, 也不能在自然状态下实现节能, 会使冷却塔风机始终在两种极端状况下, 特别是在春天和秋天, 因为人工操作会出现不及时的问题, 对冷却塔出水温度的变化不能及时做出反应, 从而产生风机的启停现象, 导致操作管理不当, 引发一系列问题, 造成能源浪费。在设计新的方案时, 对冷却塔风机选择变频、工频交替运行的控制方式。空调系统由五部分组成, 分别是制冷主机、冷冻水循环系统、冷却水循环系统和冷却塔风机系统等, 冷却塔风机系统与其他循环系统未在相同位置上, 为满足现空调监控系统对底层设备运行参数、数据通信集成的需要, 该方案要考虑将监控管理系统分为信息管理层和过程控制层, 通过DCS网络结构的辅助, 从而实现分散控制、集中管理, 避免使任意节点的故障对系统的正常运行和数据传输造成影响。在设计过程中, 通过冷冻循环控制系统、冷却循环控制系统、冷却塔风机控制系统等的控制, 通过运用变频设备, 在中央控制器的作用下, 对整套空调系统的运行监控及参数进行相应设置, 实现系统的安全运行, 从而实现节能的最终目标。

中央空调循环系统中的冷却水泵、冷冻水泵及水塔散热风机都是通过利用变频技术对电机转速流量及压力进行调节的, 替代了传统对流量的机械化控制, 对冷却塔散热风机进行自动切换, 从而实现节能。采用变频节能技术除可以实现节省电能外, 还有下列优点:第一, 电机起动是软起动, 电流从零向额定电流不断变化, 避免大电流对电机造成破坏;第二, 电机软起动转速由零不断升高, 可以降低水泵或风机产生的机械损伤;第三, 变频器作为高性能的电力电子设备, 其电机保护特性较好, 有利于增加各部件的使用寿命;第四, 实现节约电能, 有效减少设备运行的噪音, 增加设备使用寿命, 减少维护成本。

3 实际应用方案

某空调通风系统的节能方案是由一个冷冻站、末端空调箱一百多台以及两百多台风机盘组成的, 它的服务面积约两万多平米。开始时, 中央空调机组的多数运行时间都是非满负荷的情况, 冷冻水泵、冷却水泵和水塔风机却可以达到百分之百的满负荷情况, 从而引起“大流量小温差”的问题, 不仅没有充分利用资源, 而且大大增加了能耗。

自控系统的通信网络功能比较强大, 对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机均运用变速控制的方式, 将冷冻站整个系统控制在最佳能耗状态下。在自动控制平台上, 可以实现对变频器、核心控制设备自动控制调节的目的, 再依据热负荷的具体需求, 确定水泵运行和水塔风机开启的台数, 自动监控系统运用回水温度进行监测, 对电机的转速进行自动控制, 对回水温度的具体变化进行监测, 可以有效使水温、水压维持在一个固定值, 而且可以达到能源的有效的利用。比如, 在运行过程中, 当热负荷比的值较高时, 开启一台空调机组, 也能保证两台冷冻水泵和两台冷却水泵的正常运行, 实现末端用户对制冷量的有效供给;也可以手动切换其中一台水泵, 使其轮流运行, 从而实现不同水泵能达到同样的磨损周期, 防止由于对一台水泵的长时间使用而出现严重损坏。由于交流电机转速不能自动调节, 因此, 经常会造成一台水泵不能完成工作, 两台水泵又造成能源消耗大, 出现浪费现象, 不利于达到节能的目的, 而通过运用变频调速技术, 可以实现对电机转速的连续调节。发生同样现象时, 我们可以根据所需的量对转速进行重新设定, 实现对能源的节约。所以, 只要随时随地能对一台水泵电机进行调节, 便能实现节能。此外, 通过这种方法, 可以降低投资成本, 从而实现节能。

智能监控系统是通过建立远程操控扩展平台, 建立相应数据库, 通过智能控制的方式, 运用工业自动化组态软件, 以Windows操作系统为基础, 实现空调系统界面比较直观的展现, 操作程序简单, 具有显示动态图形的特点, 对中央空调系统进行自动控制、联动、自动报警, 且对故障进行自动切换, 对设备的运行状况和统计负荷量进行有效了解, 可以大大减少维护人员的工作量。

4 结语

随着变频技术的不断发展, 通过变频器、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的互相结合, 组成温差自动控制系统, 自动调节水泵的输出流量, 为实现节能提供可靠的技术支持。在实际操作过程中, 为了在平常维护中更加方便, 群补系统的采集程序都运用Windows后台的服务程序, 采用分散控制、集中管理、实时监控的模式, 实现独立运行, 信息互相影响, 彼此又不产生干扰, 从而为系统的安全稳定提供有力条件。

参考文献

[1]李晓宇.中央空调节能控制系统的设计与开发[J].浙江工业大学, 2013, (11) .

[2]黄海.中央空调系统变频节能的设计方案[J].广播电视信息, 2015, (2) .

浅谈中央空调系统的节能设计 篇9

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

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。

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%。

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

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。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。

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

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。

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

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。

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。

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

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。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%。

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。

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。

摘要：结合实际, 重点探讨了智能建筑中空调系统设计的节能措施。

关键词：中央空调,节能,设计

参考文献

[1]华东建筑设计研究院.智能建筑设计技术[M].上海:同济大学出版社, 1996:306-313.[1]华东建筑设计研究院.智能建筑设计技术[M].上海:同济大学出版社, 1996:306-313.

[2]李文然.建筑电器智能技术[M].北京:中国建材工业出版社, 2001:1-5.[2]李文然.建筑电器智能技术[M].北京:中国建材工业出版社, 2001:1-5.

中央空调系统的节能 篇10

随着我国国民经济的的飞速发展、人民生活水平的不断提高以及制造企业的不断增加, 中央空调系统得到了较广泛的应用。但它的运行需消耗非常大的电能, 约占建筑物总电能消耗的50%。而在中央空调系统中, 冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物最大设计热负荷选定的, 且留有一定的设计余量。由于四季的变化, 阴晴雨雪及白天与黑夜时, 外界温度不断变化, 使得中央空调的热负荷在绝大部分时间里远比设计负荷低。实际上在一年中, 满负荷下运行最多只有十多天, 几乎绝大部分时间负荷都在70%以下运行。通常中央空调系统中冷冻主机的负荷随季节气温变化而自动调节负载, 而与冷冻主机相匹配的冷冻水泵、冷却水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, 不符合我国经济可持续发展、建设节约型社会的发展要求。本文从中央空调系统中水系统管路的优化设计、水泵的科学选型及对现有工频工况下运行的水泵的节能改造等几个方面, 对中央空调系统中水泵的节能应用进行理论与效益分析。

2 水系统管路的优化设计与水泵的科学选型

水泵作为一种多点多区间可连续无间断调节运行的机械设备, 其运行工况不仅由水泵本身特性确定, 还受到与之相对应的系统管路特性影响。众所周知, 一般情况下, 水泵的设计点通常是泵的最佳工况点, 前后有一段最佳工作高效区, 水泵只有在高效区运转, 才能使水泵的运行效率高、运行可靠性好。通过对很多中央空调机组中水泵使用单位的广泛调研, 发现这种系统管路与泵特性不相匹配的现象十分突出。大多数是因为当初系统设计者, 没能优化设计水系统的管路, 也有是因为安全余量选的过大, 使得水泵选型时选得过大, 使得水泵不能在其高效区运转, 水泵的实际运转运转效率远低于水泵的最高效率, 造成着大马拉小车的现象。这种现象不仅仅只会在以前的水系统设计中出现, 今后在此类水系统管路设计中可能还会出现。

通过调研发现, 有的不合理的系统设计中的能量浪费多达40%, 有的甚至更多, 少的也有20%左右。如此是一个多么巨大的能量浪费。因此, 中央空调系统中水系统管路的优化设计与水泵的科学选型对水泵的节能运行起到至关重要的作用。

3 工频工况下运行的水泵的节能改造分析

我国有很多已经投入使用的中央空调系统中的水泵都是采用的工频水泵, 造成能量不必要的浪费。下面为苏州固锝电子股份公司中央空调系统中水泵的节能改造情况分析:

3.1 原系统简介

苏州固锝电子股份公司是一家专业生产硅整流二极管的生产企业, 常年24H运行, 由于生产设备的发热量比较大, 且生产环境对温度的要求比较高, 所以冷水机组常年运行, 即便在冬季也是制冷状况运行。公司有3套中央空调冷冻水系统, 其主要设备有:系统一 (7#楼) :700KW冷气主机1台, 型号为ES200麦克维尔冷水机组, 备用机型号为ES100麦克维尔冷水机组一台, 冷却水泵1台, 扬程28米, 配用功率15KW, 冷水泵有1台, 扬程32米, 配用功率15KW。系统二 (GPP) :754KW冷气主机1台, 型号为TSD220天加冷水机组, 冷却水泵1台, 扬程28米, 配用功率22KW, 冷水泵有1台, 扬程32米, 配用功率18.5KW。系统三 (6#楼) :920KW冷气主机1台, 型号为CUW280B5Y冷水机组, 冷却水泵1台, 扬程28米, 配用功率22KW, 冷水泵有1台, 扬程32米, 配用功率18.5KW。

3.2 原系统运行中存在的水泵节能问题

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。其中螺杆冷冻主机可以根据负载变化随之加载或减载来实现冷量平衡, 而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, 特别是在负荷较轻的冬季尤为突出, 造成了能量的极大浪费。

为了解决以上问题, 公司利用变频器、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。

3.3 节能改造的可行性分析

由流体传输设备水泵的工作原理可知:水泵的流量与其转速成正比;水泵的压力 (扬程) 与其转速的平方成正比, 而水泵的轴功率等于流量与压力的乘积, 故水泵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) 。

根据上述原理可知:降低水泵的转速, 水泵的功率可以下降得更多。用变频器进行流量控制时, 可节约大量电能。中央空调系统中的冷却泵, 冷冻泵, 在实际使用中有90%多的时间都工作在非满载状态下。而用阀门、自动阀调节不仅增大了系统节流损失, 而且由于对空调的调节是阶段性的, 造成整个空调系统工作在波动状态, 而通过在冷却泵、冷冻泵上加装变频器则可一劳永逸地解决该问题, 还可实现自动控制, 并可通过变频节能收回投资。同时变频器的软启动功能及平滑调速的特点可实现对系统的平稳调节, 使系统工作状态稳定, 并延长机组及网管的使用寿命。因此, 随热负荷而改变水量的变流量空调水系统显示了巨大的优越性, 因而得到越来越广泛的应用, 采用E-SAVER变频器调节泵的转速, 可以方便地调节水的流量, 根据负荷变化的反馈信号经PID调节与变频器组成闭环控制系统, 使泵的转速随负荷变化, 这样就可以实现节能, 其节能率通常都在20%以上。改造的节电率与用户的使用情况密切相关, 一般情况下, 春、秋两季运行节电率较高, 可达40%以上, 夏季由于利用率相对较高, 可节省的空间有限, 一般在20%左右。以下是分析过程:

(1) 改造原理简介。在中央空调系统设计中, 设计者为保证自己方案的有效性, 冷冻泵、冷却泵的装机容量是取系统最大负荷再增加10%-20%余量作为设计保险系数。根据统计, 中央空调系统中冷冻水、冷却水循环用电约占中央空调总用电的20%左右, 实施对冷冻水和冷却水循环系统的能量自动控制是中央空调系统节能改造的重要组成部分。

(2) 水泵的转速调节。根据交流电动机工作原理中的转速关系:

n=60f (1-s) /p

式中:n——电机转速;

f——电源频率;

p——电机极对数;

s——电机转差率。

由上式可见, 调节转速有3种方法, 改变频率、改变电机磁极对数、改变转差率。在以上调速方法中, 变频调速性能最好, 调速范围大, 静态稳定性好, 运行效率高。因此改变频率而改变转速的方法最方便有效。

3.4 节能改造的具体方案

(1) 电路的控制设计以及安装。

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。在原有的冷冻水泵及冷却水泵回路中串入E-SAVER变频器 (包含数摸转换和温度模块) , 在冷冻水及冷却水供回水管道上安装温度传感器

(2) 功能控制方式。

开机:开启冷冻水及冷却水泵, 由PLC控制冷水及冷却水泵的启停, 由冷冻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。

停机:关闭制冷机, 冷冻水及冷却水泵延时十分钟后自动关闭。

保护:由压力传感器控制冷冻水及冷却水的缺水保护。

3.5 变频节能示意图及改造原理分析变频节能示意图 (见图1所示)

(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频率, 以控制电机转速, 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。

3.6 开机调试注意事项

(1) 整改设备安装完毕后, 设定变频器参数, 检查电器部分并逐级通电调试。

(2) 投入试运行时, 人为地减少负荷, 观察流量是否因频率的降低而减小, 并找到制冷机报警时的最低变频器频率, 以及流量降低后管道末端的循环情况, 使变频器工作在一个最低的稳定工作点。

(3) 用温度计及时检测各点温度, 以便检验温度传感器的精确度及校验各工况状态。

3.7 技术改造后的运行效果比较

3.7.1 节能效果及投资回报

进行技术改造后, 系统的实际节电率与负荷状态、天气温度变化等因素有一定关系。根据以往运行参数的统计与改造后的节能预测, 平均节能应在20-30%以上。经济效益十分显著, 设备投资40万元, 改造后投入15个月即可收回成本, 以后每年可为公司节约用电约32万元。详见表1所示。 (以每度电费为1元计算)

3.7.2 对系统的正面影响

(1) 由于冷冻泵、冷却泵采用了变频器软启停, 消除了原来启动时大电流对电网的冲击, 用电环境得到了改善;

(2) 消除了启停水泵产生的水锤现象对管道、阀门、压力表等的损害, 消除了原来直接启停水泵造成的机械冲击, 电机及水泵的轴承、轴封等机械磨擦大大减少, 机械部件的使用寿命得到延长;

(3) 由于水泵大多数时间运行在额定转速以下, 电机的噪声、温升及震动都大大减少, 电气故障也比原来降低, 电机使用寿命也相应延长;

(4) 由于采用了温差闭环变频调速, 提高了冷冻机组的工作效率, 提高了自动化水平。减少了人为因数的影响, 大大优化了系统的运行环境、运行质量。

4 结语

通过前面的分析得知, 对于新建的中央空调系统, 通过对水系统管路的优化设计、变频技术的利用和水泵的科学选型, 完全可以实现中央空调系统水泵的节能运行。而对于多数仍然工作在工频工况下的中央空调系统中的水泵, 通过改造, 将变频技术应用到其中, 也能实现水泵的节能运行。虽然这两种状况下的中央空调系统的投资增大了, 但从长远的经济利益来看是很值得的, 对中央空调系统的节能运行是完全可行的, 也符合国家的节能政策。

参考文献

[1]孙志高, 虞林堂.空调循环水系统泵的选择与节能分析[J].能源工程, 2000, (2) :25-26.

[2]秦伦, 胡茂朝.中央空调系统循环水泵扬程的合理选择[J].煤炭工程, 2002, (10) :44-46.

[3]尹贞勤.某旅馆空调水系统设计缺陷及解决方法[J].安徽建筑, 1999, (3) :81.

浅谈暖通空调系统的节能 篇11

摘要:暖通空调系统在建筑节能中占据重要的位置,起着重要的作用,节能技术的研究开发和运用是暖通空调系统、建筑系统节能的基础。通过暖通空调系统节能的研究与应用,必将产生显著的环境和社会效益。

关键词:暖通空调系统 节能 意义 原则 措施

0 引言

空调系统的出现为人们创造了舒适的空调环境,但随着全球能源危机的出现,节能降耗成为空调系统设计、运行和管理中的关键环节。

1 暖通空调系统节能的重要意义

能源为经济的发展提供了动力,但是由于各种原因,能源的发展往往滞后于经济的发展。现有的暖通空调系统所使用的能源基本上是高品位的不可再生能源,其中电能占了绝对比例。对这些能源的大量使用,使得地球资源目益匮乏,同时也带来严重的环境问题,如在我国的一些地区酸雨、飘尘问题呈日益严重之势,对生态环境和可持续发展带来了很大影响。在炎热的夏天,如果对暖通空调系统采取节能措施,不仅可以大大缓解电力紧张状况,同时对于降低不可再生能源的消耗、保护生态环境、维持可持续发展等都有着重要的意义。根据暖通空调行业的研究成果,现有空调系统的能耗是惊人的,如果采用节能技术,现有空调系统节能20～50%完全可能。因此,采用合理的措施和策略来节约空调能耗,对我国来说可以节约资源、保护环境,而且可避免不必要的电力建设投资;对用户来说则可减少空调运行费用的开支,其经济性是显而易见的,是一件利国利民的好事。

2 暖通空调节能技术的原则

2.1 舒适性与节能之间的矛盾统一 ①以节能为原则,将热舒适指标PMV在工程中加以实际应用,即利用支配热舒适的六个因素(温度、湿度、平均辐射温度、风速、衣服热在阻、劳动强度)的巧妙组合,达到舒适和节能的协调。如大空间建筑内对“可感气流”的用PMV传感器对热环境进行优化控制。②满足个人需求,不强求全面统一(温度、湿度),个人与全体兼顾,对节能和控制的灵活性均有利。③满足新的舒适要求,尽管影响人体舒适的主要因素为舒适环境,但对于生活环境中的声(燥声)、光(照明)、色(色彩)要求同样应予以满足。这有利于满足人的舒适感,实现动态自然境界,这对节能是利的。④控制室内空气品质。有关为消除O2、VOC、浮游尘埃、细菌、臭味等的通内量的研究一直都在进行中。总的发展趋势是通风量应增大,应注意室内进、排风的气流组织,以便有效地利用室内的通风量。

2.2 能源利用与环境保护之间的矛盾统一 ①提高化石燃料的利用效率。选择合理的供能(冷、热)方式,以减少CO2的排放量,例如总能系统可以获得最佳的一次能源利用效率,对环境的影响为最小。②低温热能(低位热源)的应用。按质用能,先“功”后“热”是用能的原则,因为HVAC技术中末端设备的空气温度或水温均在60℃以下,直接用电加热就极不合理。在选用热媒时,应采用“高温”冷水和“低温”热水,因而辐射空调方式是符合这一原则的。为了利用冬季大气中的低位热量,风冷热泵也是很节能的装置。此外,由于它排给大气的那部热量被循环使用,其排热影响就小于直接燃烧化石燃料的供暖方式。③“未利用能”的利用,如太阳能、江河水、地热等都是符合上述原则的。

3 暖通空调节能的具体措施

空调技术无不环绕着节能和优化环境的思路来发展,常见的一些方法如下:

3.1 建筑节能 建筑节能是空调系统节能的基础,解决好建筑节能的矛盾是设计水平的体现,平面、朝向、窗户结构和材料的确定,以及起遮阳作用的挑檐的处理等,对养活维护结构的空调负荷起到重要作用。

3.2 传统空调技术的应用 70年代中期以来行之有效的空调节能方法应采用和改进,这些技术主要有:排风中热量的回收;水蓄热(冷)技术;热泵的应用;变风量系统(VAV);变水量系统(VWV)。现在的许多节能技术都是从它们发展起来的。

3.3 舒适、节能、灵活性相结合的各种方法,主要体现在空调方式方面:①大中型办公楼建筑内外分区。为提高灵活性和能源利用合理性,在过去常规的分区基础上,有的把外区做成独立的热泵单元方式,内区热源则可采用区域供热供冷(DHC)、集中吸收式制冷方式等。也有采用闭环水热源单元热泵方式,把内区排热作为外区热泵供热的热源。②不分内外区的中小型办公楼。采用新型的机组方式,如:穿墙式空调机组(TWU),有立式和卧式,有的可供新风并有排风热回收器,建筑立面应有协调设计;VRV系统,即冷剂可变系统,一个室外机可拖达十台室内机,压缩机变频调整,在节能方面十分占优势,这种系统同样可配置有排风热回收的新风系统。③窗际热环境的改善方法。内外分区的目的是为了改善窗际热环境和使空调系统适应各区的负荷特性,但带来了装置费用高和可能造成的冷热混合损失。新的设计采用通风窗、空气屏障方式等来简化内外分区方式。④背景空调和个人空调相结合,对于办公室智能化大楼,结合综合布线要求做成双层布线地板,这样可以实现近似于置换通风的方式,从下向上送风。在此基础上,可设计成个人空调。(送到工作点)和背景空调相结合的系统。前者可由工作人员自己调节以满足个人需要,背景空调参数可有所降低,有利于节能和舒适的统一。⑤利用辐射方式供热供冷。辐射方式与人体的热交换较易满足舒适感;利用辐射方式可以降低对室温的要求,例如电热地毯和挂壁式空调机的组合使用,可比单用对流空调方式节能25%;可以利用高温冷水(如井水)和低温热水(太阳能加热水)节约能源;设在结构中的盘管可使结构起蓄热作用,如利用夜间电力,将热量蓄存在建筑物内供白天使用。当采用辐射供冷时,应防止版面的结露,同时利用新风去湿(负担室内湿负荷)亦应正确把握。⑥节能带的应用。在建筑节能设备较为完备的建筑物内,夏季利用自然通风,冬季利用太阳能供热(被动式),不采用空调,让室内PWV值在容许的范围内波动。在空调系统自控设计中,亦可提供一个加热通风和冷却的顺序控制,并对空调系统的负荷进行自动设定,在过渡季节采用零能带方式控制,停止供热和制冷,而室内环境仍可以维持。

3.4 自然能直接利用。①免费供冷的各种应用。过渡季节空调系统最大限度地利用新风,不仅节约能量而且提高了室内空气品质;晚间通风降温,利用夏季晚间自然通风(大量换气),可以降低室内得热的温升;冬季利用冷却塔获得冷水供水供建筑物内区冷却。②井水、河水的利用。有条件的场合可利用地下水直接供冷并采用“冬灌夏用”的技术,保证冷源的稳定性,反之亦可“夏灌冬用”获得热水。③太阳能应用。用于被动式建筑供暖,利用太阳能加热热水可作为热泵的热源或直接用于辐射供暖。

3.5 空调装置输送系统的节能 ①提高送风系统的温差。与水系统一样,当采用冰蓄冷技术时,由于供水温度低,送风温度也下降,使送风温差增加,即低温送风方式。通过专门的诱导型风口直接送风或利用末端装置内风机混合,以满足入室送风温度。国内已有很多实验经验,低温送风可以减小风管及输送动力,但风管的保温应予加强,末端送风装置亦应防结露。②变水量、变风量方式。考虑到输送能量的节约而用于空调部分负荷时的输送方式,以VAV为例,全年输送动力仅为常规系统的40-60%。③冷剂重力循环供冷供热。对于高发热量的房间,冬季亦需供冷,此时可利用与制冷机组旁通的室内、外盘管之间的高差进行循环,供给少量和稳定的冷量。

结语:暖通空调系统是关系国计民生和国家可持续发展的重要行业。暖通空调系统的节能不仅关系到千家万户的冷暖。更关系到国家能源安全、资源消耗和环境污染。因此我们有必要对暖通空调系统节能问题给予高度重视。

参考文献:

[1]路永华.暖通空调系统节能探讨[J].应用能源技术.2005(5).

中央空调系统的节能 篇12

关键词：中央空调,节能检测,水力平衡

1 前言

随着我国人民生活水平的提高和产业结构的调整, 建筑能耗的相对值和绝对值都将持续增长, 我国建筑总能耗约占全国商品能源消费总量的30%, 每年城乡新建房屋面积近20亿平方米, 其中80%以上为高耗能建筑。空调能耗一般要占到建筑能耗的40%以上, 因此降低空调系统能耗对降低建筑物能耗和节能减排有重要意义。有效的节能措施不仅能够将建筑能源使用率提升, 还能从本质上将建筑工程企业成本降低, 对于建筑工程的建设和施工具有十分重要的意义。建筑节能检测是建筑节能工程质量管理的一项重要手段, GB50411的实施, 使得建筑节能检测变得有法可依, 极大鼓舞了节能检测人员的工作热情。由于该规范颁布的时间较长, 且未更新, 现有的规范对建筑节能的实际效果没有得到持续的提升, 建筑节能检测过程中对中央空调系统检测参数提出了更为迫切的需要。

2 中央空调系统现场检测参数及要求

中央空调系统节能检测包括材料进场检测和现场检测两个部分, GB50411对中央空调系统现场检测的抽检项目, 抽样数量, 允许偏差或规定值如表1所示:

3 中央空调系统其它相关参数简介

中央空调系统除前面介绍的5类参数外, 主要还包括以下参数:风管严密性及强度、风机单位风量耗功率、组合式空调机组漏风量、空气过滤器的初阻力、空调机组冷冻水供回水温差、冷冻水系统水力平衡度、循环水泵输送能效比、冷却塔热力性能、冷水机组性能系数等。下面部分举例说明这些参数对中央空调系统实际运行效果的影响。

3.1 风管严密性及强度

该参数是风管加工和制作质量的重要指标之一, 风管强度的检测主要是检查风管的耐压能力, 以保证系统安全运行的性能。风管系统由于结构的原因, 少量漏风是正常的, 也可以说是不可避免的, 但是过量的漏风, 则会影响整个系统功能的实现和能源的大量浪费。允许漏风量是指在系统工作压力条件下, 系统风管的单位表面积、在单位时间内允许空气泄漏的最大数量。因此, 在中央空调系统节能验收现场检测参数中应增加风管严密性及强度。

3.2 风机单位风量耗功率

风机是通风与空调系统运行的动力, 如果选择不当, 就有可能加大其动力和单位风量耗功率, 造成能源浪费。《公共建筑节能设计标准》GB50189第5.3.26对空调的风机单位耗功率提出了具体数值要求, 虽然GB50411第10.2.1条规定了在设备进场时对产品性能检测报告进行核查, 但产品性能报告只是在实验室条件下得出的数据, 而没有考虑风系统管路、阀门部件及风口阻力对风机运行性能的影响。表1为某工程风机性能现场检测数据, 从表中的数据可知, 风机安装后的单位风量耗功率并不一定能够满足GB50189的要求。对安装后的风机进行节能检测, 对降低风机系统运行能耗有现实意义。

备注:两管制定风量系统商业粗、中效过滤限值0.52, 普通机械通风系统限值0.32。

3.3 冷冻水系统水力平衡度

按照GB50411要求对空调机组水流量和空调系统冷冻水、冷却水总流量进行检测, 当检测结果满足GB50411的要求时, 可大致了解空调水系统的运行状况, 但不足以对水系统运行好坏进行判断。对部分节能验收合格的项目进行回访发现, 大部分项目的中央空调系统在实际运行过程中效果并不是很理想, 往往会出现冷热不均的现象, 究其原因大部分是由于冷冻水系统水力失调造成的。

广州某五星级酒店, 空调总装机冷负荷2800RT, 其中400RT为备用冷源, 空调水系统一级支路分为酒店塔楼和裙楼两个部分, 酒店塔楼部分设计冷冻水流量820m3/h, 裙楼部分设计冷冻水流量556m3/h, 工程竣工验收后已使用两年。酒店区空调水系统为闭式, 四管制, 异程和同程式相结合, 塔楼竖向管网采用同程式系统, 横向水平管见采用异程式系统;裙楼部分为异程式系统。运行过程中因冷热不均的问题经多次设备检修均未得到解决。后经现场检测发现, 在冷冻水总流量满足设计流量的条件下, 该工程水力严重失调, 管路最不利环路的二级支路总水流量只有理论流量的33%, 后通过水力平衡调节解决了冷热不均的问题。

4 结语

随着建筑节能检测逐步的规范化和常规化, 建筑节能相关检测标准应根据实际检测反馈情况做出适当的修改和优化, 以保证建筑节能检测结果能够真实有效的促进工程节能运行效果。地方性标准DBJ15-65-2009虽然提到了对空调水系统水力平衡度进行现场检测, 但未对其检测方法和数量做出明确规定, 有待进一步完善。建筑节能检测技术是保证节能建筑施工质量的重要手段, 不断完善建筑节能验收规范, 提高节能检测的实际运行效果, 实现真正意义上的建筑节能。

参考文献

[1]中华人民共和国建设部.建筑节能工程施工质量验收规范[M].中国建筑工业出版社, 2007.