中央空调节能管理

2025-01-11|版权声明|我要投稿

中央空调节能管理(精选12篇)

中央空调节能管理 篇1

1 引言

随着国家的建设和发展,越来越多的企事业单位新建了各种现代化楼宇,中央空调系统是必要的设备之一,但中央空调系统却是现代化楼宇的能耗大户[1]。根据国内外资料统计,中央空调系统能耗占整个建设物能耗的40%~60%,提高中央空调效率,降低中央空调能耗势在必行。谈到节能,人们最先想到的是采用节能技术达到建筑节能,却往往忽略管理上的节能潜力。本文讨论汕头大学新图书馆中央空调系统在运行管理中存在的问题,提出了中央空调系统运行管理节能的方法和减少能耗的策略。

2 运行管理存在的问题

汕头大学新图书馆中央空调系统采用2台制冷主机,2台冷却塔并联使用。理论上只要有开馆,不管馆内的学生和老师有多少,中央空调就要工作,且中央空调都是按最大负荷进行设计,但实际上中央空调大多数都是低负荷下运行。如果低负荷下却按照高负荷的需要运行,就会导致中央空调运行效率下降,造成了大量不该有的能耗损失。经分析,汕头大学图书馆中央空调运行中存在的问题如下:

(1)运行中系统没有根据实际负荷进行必要的调整,致使供冷量、供水量和送风都大于实际需求;

(2)运行调节随意,由此造成室内空气环境得不到保证和能量的浪费;

(3)管理中未能对系统进行及时清洗和必要的更新,加大了系统运行时的阻力和系统本身对空气的污染;

(4)操作人员不具备必要的空调基本理论常识,不懂得根据室外参数变化进行相应的调节,一年四季只管开机和关机,系统运行不合理,得不到相应的节能效果。

3 运行节能的管理

汕头大学新图书馆中央空调系统具有结构复杂、设备众多、用能相对集中、能耗水平高、弹性相对较大的特点,对它的节能运行管理应从以下几方面进行。

3.1 冷源节能运行管理

(1)在中央空调系统中,主机能耗占总能耗的60%以上,因此主机节能运行是整个系统节能的重要环节,在空调系统设计中,主机都要按最大负荷进行设计,而空调系统对每一个具体工况而言都是一条最佳特殊曲线,工况在这条曲线上,则可达到节能的目的。设置合理的主机运行参数,将室内空气参数设定值控制在合理的范围(25℃~26℃),不盲目追求高标准,以降低运行能耗,避免夏季温度过低,送风温度过低,因为当送风温度由18℃降到14℃时在同样房间温度(26℃,相对湿度50%)处理新风能耗会增加25%,因此,从健康舒适和节能考虑,空调在夏季室内设置温度比室外环境温度低5℃~8℃为好,同样设置相对湿度差也不宜过大。

(2)根据图书馆开馆时间,安排在开馆前半小时开启制冷主机,在闭馆前半小时关闭制冷主机。另外,在不开启的制冷主机前后的冷冻水和冷却水管道阀必须关闭,防止不必要的短路旁通。

(3)在夏季温度最高的十几天可开两台主机,其余时间只开一台主机。

3.2 空调水的节能运行管理

(1)冷冻水和冷却水的循环泵开启台数与开启制冷主机数量匹配,应按照制冷机实际需要,在制冷主机开启时,只开启相应的冷冻泵和冷却水泵,避免多开水泵现象。冷冻水泵和冷却水泵实际运行效率不宜低于60%,对于运行效率低于限值的水泵,根据实际工作参数进行调整或更换。

(2)冷却水供回水温差应大于4℃,综合考虑冷却塔水温度定值对冷机耗电和冷却塔风机耗电的影响,尽量使冷却塔出水的温度接近于室外的温度。当一台冷却塔不启动时,应关闭冷却塔水阀,避免冷却水在不同冷却塔旁通,导致不同的冷却水混合。

(3)应保持冷却塔周围通风顺畅,进入冷却塔空气温度应低于或等于室外环境温度。

(4)水垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大,这也是空调系统能耗高的重要原因,为了减少水垢腐蚀及青苔对水系统的影响,应加装水处理装置并及时清洗。

3.3 空调末端风机节能运行管理

根据图书馆开馆时间,安排在开馆前40分钟启动风机进行预冷,预冷期间关闭新风机阀,预冷后再开新风机阀。为了保证空调运行期间建筑物内部风平衡,应适时控制新风机和排风机的运行,避免外窗开启,减小无组织新风,同时避免楼梯间与电梯间等非空调区域之间不合理的空气流动。

3.4 空调环境使用者节能管理

房间内有可控制的末端装置,应将房间温度设定在26℃以上,下班之后或暂时离开1小时以上应关闭末端装置,室内不应开启外窗,在使用空调的季节,有阳光直射时应将窗帘放下,以减少空调能耗。

另外,应加强对空调操作人员业务培训,使他们能熟练控制中央空调系统。

4 结论

通过各种行之有效的节能措施,极大地减少了中央空调系统中电能消耗和空调设备散发到空调空间的热量,冷气空调不必再使用更多的电力来维持凉爽空间,可以节省用电。经过2010年的实践取得了显著的经济效益(与上一年相比,能耗降低了5%)。同时,由于减少能耗,也延长了设备的使用寿命。由此可见,在中央空调系统中实施节能,可谓意义深远。

摘要:依据汕头大学新图书馆中央空调系统在运行管理方面存在的主要问题,探讨了中央空调系统在运行管理中节能的方法和途径,实现了大幅度节能。

关键词:中央空调系统,运行管理,节能

参考文献

[1]李红俊.浅谈中央空调节能方案[J].科技探讨,2006(4):138-139.

中央空调节能管理 篇2

在建筑能耗中,中央空调能耗一般占到了40%——60%的比例,因此如何有效降低空调能耗就成为建筑节能的重中之重。

中央空调的节能可通过以下两种方法进行:

(1)管理节能:在保障建筑物舒适的前提下,通过对行为的约束管理或通过调整设备的不合理运行状态来达到节能的目的。

(2)技术节能:技术节能是通过先进的科学技术,通过对建筑物内用能设备的改进来达到节能的目的,技术节能有两种方法,一种是提高用能设备的效率,另一种是通过技术手段设备的调整运行状态,从而避免不必要的能源浪费。

总之,要想真正是实现建筑物的节能不仅要利用技术有段进行节能改造,而且还必须配合有效的管理节能手段,只有两者有效的配合才能达到节能的最大化。

一、管理节能

目前我国建筑内的中央空调系统大部分设计都趋于保守,存在配置过大,管理不便的现象,空调设计很少从节能的角度来进行考虑,这种状况无疑增加了中央空调的能耗。为了达到节能的效果,需要做到“功能适当,运行合理”,在保持舒适度的前提下,尽可能地降低能耗,同时应该有切实可行的管理手段,使得系统运行科学、合理,操作简单、方便。

要实现对重要空调的管理节能我们必须首先能够找到空调系统存在哪些能耗浪费的地方,设备存在怎样的不合理运行状态等,只有找到了原因,我们才能够找到相应的解决途径,因此,要想实现中央空调系统的节能,就必须对中央空调的系统进行节能诊断。

1、主机

空调主机是空调系统中装机容量最大的设备,物业部门一般对其维修保养都很重视,基本能做到运行状况的连续记录,但是记录数据往往没有用于指导设备的高效运行,为了有效地对中央空调进行诊断,我们可以根据运行记录的数据对系统存在的问题做出诊断。

在一般的电制冷主机运行记录表中,都会记录主机的蒸发温度和冷水出水温度,一般对于水冷方式的主机来说,蒸发温度要比出水温度低3——4℃,实际值若超出这个数值,则说明蒸发器或制冷剂有问题,应注意检修。同时,一般冷凝温度要比冷却水出水温度高2——4℃,若实际运行情况超出此值,大多是主机的冷凝器有问题,应注意及时清洗。

在实际的运行中往往出现这样的情况:冷水的供回水温差在2——3℃之间,说明空调末端符合不大,但是冷却水出水温度很高,且冷凝压力很高,导致主机的负荷在90%以上。这种情况基本是冷凝器出了问题,在进行及时清理后,主机的负荷会大幅度下降,节约大量的能耗。

另外,通过记录主机的冷冻水流量、供回水温度,及压缩机电流等参数的监测,我们就可以计算出主机的性能系数cop,并可以对主机的运行效率有一个大致的判断。如果主机的运行效率过低,将会导致能源的浪费,对此应该找出原因并加以改善。

对主机的节能诊断,还要观察不运行的冷冻机的水阀是否关闭,若阀门不关将会导致回水箱的部分热水经过该主机旁通到了供水箱,在供水箱内发生了冷水跟热水混合的现象,这样将会导致大量的能源浪费。

同理,冷冻水分水箱和集水箱之间的旁通阀若处于未关状态,或者存在一台冷机对开两台冷冻泵的现象时,也会出现冷热水混合的现象,导致能源的浪费,这个问题应引起我们的注意。

2、冷却水

在实际的冷却水运行中往往存在着不运行冷却塔的阀门不关的情况,这样造成的后果是热水经过该冷塔后与其他正常运行的冷却塔的冷水混合,进入了主机,导致主机冷凝器的进水温度偏高,主机的cop减小,主机的能耗增加,浪费大量能源。解决该问题的办法是将不运行的冷塔的进出水阀门关掉。

另外,通常吸收式空调主机因真空度降低或制冷剂污染造成制冷剂效率降低;冷却塔常因失修(如布水轮不转动)导致散热效率下降,主机或冷却塔的效率是否降低可按下述方法大致鉴别:

(1)主机输出制冷量减少(冷冻水运行供水温度大于设置温度);

(2)冷却水进水温度高,主机曾报警,冷却水进出口温差小于5℃;

(3)冷冻水供水温度高,末端用户曾报热投诉,冷冻水供回水温差小于5℃。

如果主机或冷却塔出现了效率降低的情况,就应及时维修,以免造成能源浪费。

3、冷冻水

目前的冷冻水系统中,往往存在着水泵选型过大的问题,造成的结果是,一方面功率偏大造成能耗的浪费,另一方面是水泵偏离标准工况运行,导致水泵长期工作在低效区,水泵效率偏低导致能源的浪费,此种情况解决的办法是更换水泵或者采用变频调速的手段来实现节能。

冷冻水管路如果存在水力不平衡问题将会使整个系统的能耗增加。一般空调运行中存在一个误区,认为空调末端效果差是由于总水量偏小,所以往往会通过增加水泵开启台数或者换大流量水泵来解决。但实际的原因大多是由于工程竣工后空调水系统从未做过水力平衡,导致部分末端数量不足,而部分末端水量过剩,而工作人员往往为了满足水量不足这部分末端的换热要求,只能增大总水量,从而使得其他末端的水量变大,白白浪费了一些能源。

因此,冷冻水流量分配诊断内容应该为测量系统各分支的冷冻水量和进回水温度,从而判断各分支冷量的提供情况,一次判断系统是否存在水力不平衡现象。

对水力不平衡的解决方法是:找出水力不平衡的原因,如果是因为个别风机盘管支路堵塞,可对此修复;若因局部末端负荷水压不足,应考虑采用调整水力平衡调节阀或增加小型管道泵的可能性。

二、技术节能

以上介绍的是通过行为管理来达到节能的目的,事实证明这是一种最简单有效的节能方式,在某种程度上可以达到一定的节能效果,但是管理节能的方式也有一定的局限性,因为它不能从根本上解决中央空调所存在的巨大能源浪费问题。

一般来说,中央空调系统的设计通常按建筑物所在地的极端气候条件来计算其最大冷负荷(或最大热负荷),并由此确定空调主机的装机容量及空调水系统的供水流量。然而,实际上每年只有极短时间出现最大冷负荷(或最大热负荷)的情况。因此,中央空调系统在绝大部分时间里,都是在部分负荷(远小于其额定容量)条件下运行。据统计,实际空调负荷平均只有设备能力的50%左右,因而出现了“大马拉小车”的现象,这无疑造成了大量的能源白白浪费。

另一方面,空调负荷又具有变动性。由于受季节交替、气候变幻、昼夜轮回、使用变化及人流量增减等各种因素变化的影响,中央空调系统的负荷具有起伏变化和不恒定的特点。如果中央空调的运行方式不能根据负荷的变化而调节,始终在额定容量(即满负荷状态)下运行,势必造成巨大的能源浪费。

随着科技的发展,现在,不少空调主机已能够根据负荷变化自动随之减载或加载,但输送空调水(冷冻水和冷却水)的水泵如果不能跟随负荷的变化做出相应的调节,始终在额定功率下运行,仍然会造成输送能量的很大浪费。

目前,国内的中央空调系统,由于没有先进的技术手段支持,基本上都采用传统的定流量控制方式,即空调冷冻(温)水流量、冷却水流量和冷却风风量都是恒定的。也就是说,只要启动空调主机、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机都在工频状态下运行。

定流量控制方式的特征是系统的循环水量保持定值不变,当负荷变化时,通过改变供水或回水温度来匹配,定流量供水方式的优点是系统简单,不需要复杂的控制设备。但这种控制方式存在以下问题:

(1)无论末端负荷大小如何变化,空调系统均在设计的额定状态下运行,系统能耗始终处于设计的最大值,能源浪费很大。

(2)舒适型空调系统是一个多参量、非线性、时变性的复杂系统,由于末端负荷的频繁波动,必然造成系统循环溶液(载冷剂、冷却剂、制冷剂溶液)的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态,导致主机热转换效率(cop值)降低,系统长期在低效率状态下运行,也会增加系统的能源消耗。

为了解决中央空调的能源浪费问题,社会各界都已开始研究中央空调系统的节能途径,希望通过先进的技术手段来实现节能。目前主要的节能控制思想主要有以下几种:

1、水泵变频节电

直接在水泵电机前加装变频器通过人工调整频率,去除水泵余量而节能。

2、简单pID变频控制

利用压差或温差作为控制参量,采用pID(比例、积分、微分)算法控制变频器工作频率,使水泵流量跟随负荷变化,从而达到水泵节能的目标。

(1)恒压差控制

中央空调冷冻水系统的恒压差控制原理图

在冷冻水系统供、回水总管间设置水力压差传感器,通过检测压差△p控制变频器,为水泵提供变速调节。

其控制原理是以保持冷冻水供、回水压差的恒定为依据,来调节用户侧冷冻水的供水流量,从而达到节能的目的,其控制过程如下:

当空调实际负荷减少时,随着末端众多二通阀的关闭,冷冻水供、回水压差会增大(偏离了设定值),压差传感器检测出压差的变化后,将信息传送到变频器,变频器的输出频率随之降低。是冷冻水泵电机转速降低,供水流量减少,使冷冻水供、回水压差减少并回到设定值,系统用户侧进入低流量状态。由于水泵电机转速降低,从而达到节约电能的目的。

反之当空调实际负荷增加时,随着末端众多二通阀开启,冷冻水供、回水压差会变小(偏离了设定值),压差传感器检测出压差的变化后,将信息传送到变频器,变频器的输出频率随之升高,使冷冻水泵电机转速提高,高水流量增加,是冷冻水供、回水压差增大并重新趋于设定值,系统用户侧进入新的流量运行状态。

(2)恒温差控制

中央空调水系统的恒温差控制原理图

在水系统供、回水总管上分别设置温度传感器T出和T入,通过pLC检测供、回水温差△T的变化来控制变频器,为水泵提供变速调节。

其控制原理是以保持供、回水温差的恒定为依据,来调节用户侧水系统的供水流量,从而达到节能的目的。其控制过程如下:

采用恒温差对空调系统的水泵电机进行控制,它根据需要设定水系统的正常工作温差,并给出最高和最低的运行水温差,在此范围内,可人工调节所需的运行温差。

当空调实际负荷减少时,随着末端众多二通阀的关闭,水系统供、回水温差会变小(偏离了设定值),pLC检测出温差的变化后,经比例积分微分(pID)运算并控制变频器的输出频率随之降低,使水泵电机转速降低,供水流量减少,使供、回水温差增大并回到设定值,系统用户侧进入低流量运行状态,由于水泵电机转速的降低,从而达到节约电能的目的。

反之,当空调实际负荷增加时,随着末端众多二通阀的开启,水系统供、回水温差会增大(偏离了设定值),pLC检测出温差的变化后,经pID运算并控制变频器的输出频率随之升高,使水泵电机转速提高,供水流量加大,使供、回水温差减小并重新趋于设定值,系统用户侧进入新的流量运行状态。

以上所述的恒压差和恒温差控制方式都是依据单参量数据采集对系统进行比例、积分、微分(pID)控制。pID历史悠久、原理简单、使用方便、投资较低,在工业控制领域获得了极好的应用,具有较好的控制效果。但中央空调系统是一个十分复杂的系统,这种以压差或温差作为控制效果参量的pID调节,在中央空调控制中存在较大的局限性,主要在于:

没有全面采集空调系统的运行参数,也没有对空调系统各个环节进行全面控制,系统设计是有局限性的、不完整的,不可能实现系统综合优化与最佳节能。

比例积分微分(pID)控制中最重要的工程参数比例系统K、积分时间常数TI和微分时间常数TD,一旦选定后,如果人不去调节,它是不定不变的,不可能跟随受控参量的变化而自动调整。也就是说,工程参数整定之后,就用同一种参数去对付各种不同的运行工况。实际上,中央空调系统是一个时变性的动态系统,其运行工况受季节变化、气候条件、环境温度、人流量等诸多种因素的综合影响,是随时变化的,且始终处于波动之中。因此,静态参数的pID控制方法不可能达到最佳的控制效果。

pID工程参数的整定在很大程度上依赖于精确的数学模型,而中央空调系统是一个多变量的、复杂的、时变的系统,其过程要素之间存在着严重的非线性,大滞后及强耦合关系,一般难以获得精确的数学模型。对这样的系统,传统的pID控制很难实现较好的控制效果。实践证明,恒压差或恒温差的单参量控制,很容易引起水系统参量振荡,长时间都不能到达设定值的稳定状态,即影响了系统的稳定性,又降低了空调效果的舒适性。

由于中央空调系统的被控对象是空调区域内各个房间的温度场,它与空调系统进行热交换的工况相当复杂,制约因素太多。中央空调系统是一个时滞、时变、非线性、多参量且参量之间耦合很强的复杂系统。其复杂性表现为:

结构的高度复杂性;

环境和符合特性的高度不确定性,导致控制参数不易在线调节;

大时滞,多个惯性环节;

大惰性;

高度非线性;

多变量,时变性,复杂的信息结构。

这些都是难以用精确的数学模型或方法来描述,因此,基于精确模型的传统控制难以解决这种复杂系统的控制。

3、智能模糊控制方式

对于中央空调这种复杂系统,很难用精确的数学模型进行描述,或者所得数学模型不是过于复杂就是较为粗糙,以精确性为主要特点的经典数学,对于这类控制问题往往难以奏效。

如果把人(操作人员、管理人员或专家)的操作经验、知识和技巧归纳成一系列的规则,存放在计算机中,使控制器模仿人的操作策略,就可以实现中央空调系统的人工智能模糊控制。其控制的基本思想就是按照中央空调主机所要求的最佳运行参数去控制中央空调系统的运行,根据系统的运行工况及制冷工质参数的变化,通过模糊控制器动态调整空调系统运行参数,确保空调主机施工处于优化的最佳工作点上,使主机始终保持具有高的热转换效率,有效地解决了传统中央空调系统在低负荷状态下热转换效率下降的难题,提高了系统的能源利用率。

中央空调系统是一个较复杂的系统工程,要实现中央空调系统的最佳运行和节能,从局部去解决问题(如采用通用变频器pID控制)是不可能办到的,必须针对空调系统的各个环节(包括主机、冷冻水系统、冷却水系统等)统一考虑,全面控制,使整个系统协调运行,才能实现最佳综合节能。

1)冷冻水系统蚕蛹最佳输出能量控制

当环境温度,空调末端负荷发生变化时,各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化,流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至模糊控制器,模糊控制器依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据,实时计算出末端空调负荷所需的制冷量,以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的最佳值,并以此调节各变频器输出频率,控制冷冻水泵的转速,改变其流量使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在模糊控制器给出的最优值。

(2)冷却水系统采用系统效率最佳控制

当环境温度,空调末端负荷发生变化时,中央空调主机的负荷率将随之变化,主机的效率也随之变化。

由于主机效率与冷却水入口温度有关,冷却水入口温度降低,有利于提高主机效率,降低主机能耗。但冷却水温度降低,将导致冷却水泵和冷却塔的能耗升高。因此,只有将主机能耗、冷却水泵能耗、冷却塔风机能耗三者统一考虑,才能找到一个系统最佳效率点,是整个制冷系统能效比最高。

要达到系统效率最佳控制,冷却水入口温度应随室外气温变化进行动态调节。

(3)系统控制原理图

中央空调系统节能措施 篇3

关键词:中央空调 节能 技术

现代人民生活水平的提高,人们对所处环境舒适性要求也逐渐增高,空调的应用越来越广泛,空调用电占总用电总量的比例在不断上升。在我国,建筑物能耗占全国能耗的1/3,中央空调能耗占建筑能耗的40%~60%。因而空调节能意义巨大。以下将从空调负荷、冷热源、管路系统3个方面讨论空调节能控制方法。

一、现阶段我国中央空调能耗现状概述

我国现阶段中央空调系统的应用中,更多的关注的是空调系统温湿度控制效果及空气品质控制效果,往往忽略了空调系统的能耗情况,整体来说,我国中央空调系统能效并不高,其原因主要有以下3个方面:

(一)设计过程重投资成本核算,轻能耗指标计算缺乏节能引导中央空调系统的经济性分析。这使很多初投资低但能耗大、运行费用高的中央空调系统大行其道。

(二)政策上缺乏系统的、全局性能效指标

2004年8月23日,国家质量监督检验检疫总局、国家标准化管理委员会批准发布了三项空调能效国家标准,规定了房间空气调节器、单元式空气调节机和冷水机组的能源效率限定值及能效等级。是否节能不仅与空调设备有关,而且与系统设计思想、管网设计、各部分匹配、施工优劣,运行管理水平以及建筑物热特性等因素有关。

(三)缺乏高素质运行管理人员和节能监控

多数空调运行管理人员由非专业人员组成,由于专业知识的限制,无法承担中央空调节能运行和管理的任务。

二、中央空调系统节能技术分析

(一)选择合理的室内设计参数

中央空调系统设计参数的取值不仅直接影响中央空调系统的造价,也影响着中央空调系统的运行效率和运行能耗。在满足要求的前提下,适当降低设计标准;在舒适度相同的情况下,参考ASHRAE62标准,根据实际情况,在允许范围内调整室内温湿度的取值等方法都可以减少空调系统能耗。

(二)科学合理地设计机房位置

在公共建筑中,空调的设备的机房最多,有制冷机房、热交换机房、空调机房、排风机房等。国外建筑物的机房位置一般分布则是冷热源集中布置,即冷冻机房和热交换间大都设在地下室,而空调机房都分散专用,靠近被调的房间。空调机房适当分散之后,随之而来的是风道短,段面小,空间省投资少。在风量相等的情况下,风道短风机的压头就可以选得低,功率也相应较小,运行能耗就越省。

(三)空调设备的节能

中央空调能耗一般包括3部分,即空调冷热源、水或空气输送系统、空调机组及末端设备。因此,可针对性地从这3方面进行节能研究。

(1)空调冷热源的节能

1)减少冷热负荷。冷热负荷是空调系统最基础的数据,减少建筑的冷热负荷,不仅可以减小制冷机、供热锅炉、冷热水循环泵、空调箱、风机盘管等的型号,降低空调系统的初投资,且这些设备型号减小后,所需的配电功率也会减少,这会造成变配电设备初投资减少以及上述空调设备日常运行耗电量减少,运行费用降低;

2)提高冷源效率。评价冷源制冷效率的性能指标是制冷系数,是指单位功耗所能获得的冷量。制冷系数与制冷剂的性质无关,仅取决于被冷却物的温度T0’和冷却剂温度Tk’,T0’越高,Tk’越低,制冷系数越高。所以空调系统冷机的实际运行过程中不要使冷冻水温度太低、冷却水温度太高,否则制冷系数就会较低,产生单位冷量所需消耗的功量多,耗电量高,增加建筑的能耗。

(2)水或空气输送系统节能

一般空调水系统的输配用电,在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%~25%,夏季供冷期间占12%~24%,因此水系统节能非常重要。目前,空调水系统在设计上存在着一些问题:1)选择水泵是按设计值查找水泵样本铭牌参数确定,而不是按水泵的特性曲线选定水泵型号;2)未对每个水环路进行水力平衡计算,对压差相差悬殊的回路也未采取有效措施,水力、热力失调现象严重;3)大流量、小温差现象普遍存在,设计中供、回水温差一般取5℃,但经实测,夏季冷冻水回水温差较好的为35℃,较差的只有1.5℃~2℃,造成实际水流比设计水量大1.5倍以上,使水泵电耗增加。对此,可从如下方面考虑水系统节能:1)重视水系统设计,认真进行水系统各环路的计算,并采取相应措施保证各环路水力平衡;2)认真校对和计算空调水系统相关系数,切实落实节能设计标准的要求值,积极推广变频调速水泵,冬、夏两用双速水泵等节能措施;3)制冷系统冷却水进水温度的高低对主机耗电量有着重要影响,一般推算,在水量一定情况下,进水温度高1℃,溴化锂冷水机组能耗高6%。

(3)空调机组末端设备节能

国产风机盘管从总体水平看,与国外同类产品相比差不多。但与国外先进水平比较,主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。因此,设计中一定要注意选用重量轻、单位风机功率供冷(热)量大的机组。空调机组应该选用机组风机风量、风压匹配合理,漏风量少,空气输送系数大的机组。

(四)运行管理节能

(1)新风量的调节

新风负荷一般要占整个空调负荷的20%-40%,甚至更大。在满足室内卫生要求的前提下,减少新风量,节能效果显著。

(2)合理确定开停机及新风供应时间

根据围护结构热工性能、气候变化、房间使用功能进行预测控制,确定最适合的启动和停机时间,在保证舒适的条件下节约空调能耗。

(3)过渡季节取用室外空气作为自然冷源

在空调运行时间内保证卫生条件的基础上,只有在夏季室外空气热焓大于室内空气热焓时,或冬季室外空气热焓小于室内空气热焓时,适当减少新风量有节能意义。当供冷期间出现室外热焓小于室内空气热焓时(过渡季节),应该采用全新风运行,这不仅可缩短制冷机的运行时间,减少新风耗能量,同时可以改善室内环境的空气质量。

(4)空调系统自控

空调自动控制能较大程度地提高建筑环境的舒适度,最大限度地节约能源。随着自控技术的发展以及自控设备价格的降低,自动控制将更广泛地应用于空调行业。具体可以从4个方面考虑:1)考虑过渡季全新风的可能及新风量变化的要求,采用双风机系统;2)送、回风机采用变频调速风机;3)水系统设电动二通阀,水流量自动调节;4)新、回风阀为电动调节阀,调节新回风比。

三、关于中央空调节能问题的建议

1)建筑空调系统的设计和运行管理是否采用节能技术措施,与技术、经济、政策等多方面因素息息相关。因此,各级主管部门、工程技术人员应克服因循守旧思想,正确认识空调系统中一次投资与运行费用两者之间的关系,保证空调节能技术的推广应用;

2)制定适合我国实际情况的有关节能标准与规范,包括通风、空调、制冷系统的建筑节能标准与规范,以改善目前建筑空调能量使用的落后的狀况;

3)积极引进国外先进的节能技术和成果,开发适合我国使用的新型空调节能设备和材料,提高使用效率;加强对新能源的利用和开发,例如热泵技术、太阳能技术和风能的利用,使我国的空调节能工作进入一个新的台阶;

4)加强对空调操作人员的培训,提高管理人员素质,实行空调操作人员操作证制度。

四、结语

浅议中央空调运行管理节能问题 篇4

一、中央空调系统的节能措施

1、空调的冷热源

空调系统在建筑中是能耗大户, 而空调冷热源机组的能耗又占整个空调的大部分。当前各种机组、设备品种繁多, 电制冷机组、溴化锂吸收式机组及蓄冷设备等各具特色。但采用这些机组和设备时都受到能源、环境、工程状况、使用时间及要求等多种因素的影响和制约, 为此必须客观全面地对冷源方案进行分析比较后合理确定。

中央空调常见的冷热源配置为:水冷冷水机组+锅炉、热泵型机组、嗅化锉吸收式机组、蓄冷空调。

1.1.1水冷冷水机组+锅炉这种配置, 用水冷冷水机组制冷时消耗电能。在设计工况的能效比 (制冷量/耗电量) 较高。水冷冷水机组要有一个冷却水系统, 包括冷却塔和水泵等, 机组运行时有一定的耗水量, 在水源比较充足的地区使用水冷冷水机组比较合适。

1.1.2热泵型机组的使用可以大大降低能耗, 其中风冷热泵冷热水机组在中央空调中使用的较多。这种机组一机两用, 夏季制冷, 冬季供热。夏季制冷时采用风冷冷却制冷系统的冷凝器, 省去了水冷机组的水系统, 特别适用于缺水地区。

1.1.3另一种冷热源为溴化锂吸收式机组, 这类机组分为外燃式和直燃式机组, 外燃式机组制冷动力为热能, 可利用废热或余热。对于有废余热的地方, 使用外燃式漠化锉机组, 既利用了废热、余热, 又达到了制冷的目的, 是非常合适的;对于缺电而无废热或余热的地区可考虑使用直燃式机组。

2、空调机组和末端设备

国产风机盘管从总体水平看, 与国外同类产品相比差不多, 但与国外先进水平比较, 主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。因此设计中一定要注意选用重量轻、单位风机功率供冷 (热) 量大的机组。空调机组应该选用机组风机风量、风压匹配合理, 漏风量少, 空气输送系数大的机组。

3、空调水系统

一般空调水系统的输配用电, 在冬季供暖期间约占整个建筑动力的20%到25%, 夏季供冷期间约占12%到24%。所以空调水系统的节能研究发展空间还是比较大的。空调系统中水的主要输送设备是水泵, 输送过程的能耗包括:通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的管路系统, 克服流动阻力的能量义转变成热量导致冷量损失。

减少水泵能耗除了做好水管的保温外还要从以下方面着手:

1.3.1尽量减少阀门、滤器的阻力

阀门是调节管路阻力特性的主要部件, 由于阀门阻力会增加水泵的扬程和电耗, 应尽量避免使用阀门调节阻力的方法。

1.3.2设定合适的水流量

水流量是与水泵电耗成一定比例的。空调系统中水流量是由空调冷热负荷和空调供回水温差决定的, 供回水温差越大, 空调水流量越小, 水泵电耗越小。

1.3.3提高水泵效率

水泵效率是指原动机轴功率被流体利用的程度。水泵的效率随水泵工作状态点的不同从0~最大效率变化。在输出功率相同的条件下, 如果水泵的效率降低, 水泵的能耗也会增大。因此.空调系统设计时要选用合适的水泵, 使其工作在高效率状态点。

二、怎样在管理理中节能

夏季早晨室外气温较低, 同时空气新鲜而室内气温较高, 可利用空调新风机及消防排烟系统抽、送风约一刻钟。

随时掌握各用冷场合的具体情况, 适时开、停有关风柜、风机盘管等设备, 减少系统热负荷, 实际上可降低机组的耗电量和末端设备的耗电量。

根据气温的变化和用冷场合的变化, 适时增开或关、停冷水机组, 在满足空调需求的前提下, 尽量少开机组和减少机组的运行时间有楼宇自动化的空调系统毕竟不多, 大多数机房还得靠人工去调节。

结束语

节能和环保是实现可持续发展的关键。空调领域作为一用能大户, 其能耗已占总能耗的40%左右, 故节能意义十分巨大。而从可持续发展理论出发, 空调系统如何适应在低负荷下高效节能运行及在系统设计中对设备进行节能选配就成为空调节能的关键, 这对于节约能源、降低运行费用、促进国民经济发展具有十分重要的意义。作为一个暖通专业的工作者, 在空调系统的设计、管理过程中, 均应将对节能降耗问题引起足够的重视, 在各个环节中均应积极地争取挽回所有可能挽回的能量。并将能源消耗作为衡量系统优劣的一项重要指标。

参考文献

[1]孟彬彬:《部分负荷下一次泵水系统变流量性能研究》, 《暖通空调》, 2005年35 (6) :52-54。

中央空调节能技术分析论文 篇5

关键词:机场;中央空调;节能技术;实践

现阶段我国机场因其扩建、改建、新建在各个方面的供热、降温均需要通过中央空调来实现。目前,随着运行实践发现中央空调因其系统复杂、耗电量大,也带来了极大的资源浪费。为了更好的解决机场中央空调耗能问题(约占总机场耗电量45%左右),必要采取一些有效的节能措施,从而达到降耗目的。以下就结合工作经验,对主题展开具体论述。

1优化系统设计

在中央空调节能措施中,系统优化需要注重水系统设计。由于它属于系统工程,应该在方案设计中运用系统思维,在安装过程中,将建筑、施工、营运进行统一安排。以水系统为例,就需要抓住水力平衡、空调变水量、空调冷冻水系统大温差,以环节切入,实施具体节能设计、优化。比如,可以从平衡阀设置、设计、使用方面,按照科学、规范方法实施安装使用。再如,应用动态流量平衡阀,确保末端设备的流量正常;当风机盘管、新风机组改变流量时,就可以应用它解决流量不平衡造成的管网压力改变问题。建议在设计值选取时,使它与应用流量保持一致。另外,实施节能改造时,可以选择一次泵变流量系统,与二次泵变水量相比,应用它可以降低6%到12%的运行费用,节约流量达到原来的20%到30%。至于大流量、小温差,可以采用“大温差小流量”技术减少冷冻水循环量,从而达到设计管径减少、投资降低的目的。

2加强运行管理

2.1分阶段变水温运行,提高节能调节

机场的地理条件选择对气候气象均有一定的要求;而且,在不同的区域也会因自然条件而产生巨大差异。因此,建议在实际节能措施应用中,实施分阶段、分季节的变水温运行;通过人为主体的科学操作管理,达到节能目的。同时,应该借助气象基本资料分析,根据人流量、气流量,早晚温差,对空调的使用进行可能性的日常节能调节。再如,借助机场的候机室、购票室等不同区域进行按空间、按需求进行暖风或冷风流量供给。另外,也可以通过门窗、顶棚、幕墙玻璃等匹配设置,进行吸热数据分析,检测不同季节、温度条件下的室内温差变化。实施多元路径的节能调节,将中央空调的节能调节融入到机场整体的节能体系之中,从而提高节能效果。

2.2运用节能技改促进系统效能,增加养护

运用节能技术改造可以提升机场中央空调系统效能。具体实践中,可以通过对冷却塔冷却效果的改善来达到。比如,以风机为例,就可以实施多级维护、保养;通过对配件进行更换提高节能效果;或利用新型连续式填料措施实施整改,达到冷却水温度的有效降低。同时,建议对停止工作的冷却塔水管实施关闭,从而达到冷却效果的提升。这种改善既能够提高部分效能,也能够减少主机总体耗能。再如,可以借助当前应用较广的变频技术,采用高效能泵达到节能目的;具体通过对冷冻泵实施变频控制,使水泵、扬程的轴功率得到科学降低;令水泵运行中的振动减少,从而提高水泵的使用寿命,并达到节能降耗目标。另一方面,需要在日常的运行管理中,设置细致的养护方案,按照日、周、月、年的分期实施按时、按期的养护保养。及时排除故障;在检修的基础上,实施更换期的节能技改,逐渐完成系统效能提升。

2.3做好养护,强化培训

在中央空调节能实践中,要求按照养护标准实施及时的清洗维护工作。除了上文提到的一般设备维护之外,重点需要对系统水质进行定期处理。比如,以冷却水为例,它属于开式系统,因此,易受到各种细菌、水分、尘埃、气体的损害,从而影响运行系统的水质,并降低运行效率,造成管材腐蚀等;尤其是在微生物繁殖中会使制冷量下降。比如,冷凝器中的污垢增加0.1毫米,就会减少近30%的热交换效率,从耗电量方面计算,相应增加量会达到5%到8%。所以,需要进行及时的清洗养护。另一方面,由于机场中央空调设备的维护保养、节能需要一定的技术支持;因此,应该按照实际需求,对管理人员、技术操作人员进行相应培训;并通过发放培训资格证书的方式,实施按岗培训,提高操作技能及应用水平。另外,透过培训管理打造一支以中央空调节能技术实践操作为基础的技术团队,选拔培训中优秀的人才,组织半自主小组,实施工作外的研发工作;进一步提高技术支持与实践经验提炼之间的关联,形成一个节能应用-节能经验提炼-成果再应用的良性循环,以此促进机场中央空调节能技术实践的可持续性。

3结束语

通过上文初步论述可以看到,机场中央空调节能技术可通过整体设计时的全面节能,也能够选取改造方法加以实践。根据现阶段实践经验,建议双管齐下,结合机场实际的中央空调节能需求实施系统设计优化;另一方面,可以通过实际节能技术改造与应用、增加日常养护,提高对中央空调系统运行的管理效率;匹配设置相应的技术人员培训,提高操作水平;最终达到节能降耗目的,节约营运成本。

参考文献:

浅谈中央空调节能控制技术 篇6

关键词:中央空调;节能控制;技术

1.前言

中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。制冷系统为空气调节系统提供所需冷量,用以抵消室内环境的冷负荷;制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。中央空调是大厦里的耗电大户,每年的电费中空调耗电占整个大厦60%左右,因此中央空调的节能改造显得非常重要,有着非常好的经济效益和社会效益。空调系统的作用就是对室内空气进行处理,使空气的温度、湿度、流动速度及新鲜度、洁净度等指标符合场所的使用要求。为此必须对空气进行冷却或加热、减湿或加湿以及过滤等处理措施。其相应设备有制冷机组、热水炉、空调机组、风机盘管等。当被调房间温度与湿度受内部热源干扰或室外温湿度变化而发生波动时,首先由温度与湿度传感器把信号送给调节器,调节器与设定值进行比较后发出指令给执行器,执行器动作后,不断调整以符合要求。在中央空调系统中,冷水机组是由设备生产厂成套供应的,它一般是根据空气调节原理及规律等由微处理器自动控制的。冷水机组由压缩机、冷凝器、蒸发器与节流元件组成,压缩机把制冷剂压缩,压缩后的制冷剂进入冷凝器,被冷却水冷却后,变成液体,析出的热量由冷却水带走,并在冷却塔里排入大气。液体制冷剂由冷凝器经过节流元件进入蒸发器进行蒸发吸收,使冷冻水降温,然后冷冻水进入水冷风机盘管吸收空气中的热量,如此循环不已,把房间的热量带出。

2.中央空调的控制特点

中央空调系统的特性可以归纳如下:(1)干扰性。空调系统在全年或全天的运行中,由于外部条件(如气温、太阳辐射、风、晴、雨、雪)和内部条件(如空调房间中设备、照明的启、停和投入运行的多少,以及工作人员的增减等)的变化,都将对空调系统的运行形成干扰。(2)调节对象的特性。不同的被控对象,在相同的干扰作用下,被控量随时间的变化过程也并不一样。空调自控系统的任务就是为了克服这些干扰因素,维持空调房间一定的温、湿度和空气品质。但温、湿度的控制效果不但取决于自控系统,更主要的是取决于空调系统的合理性及空调的对象特性。(3)湿度的相关性。在空调的控制中,大多数情况下主要是对空调房间内温度和湿度的控制,这两个参数常常是在一个调节对象里同时进行调节的两个被调量两个参数在调节过程中又相互影响。如果由于某些原因使空调房间内温度升高,引起空气中水蒸气的饱和分压力发生变化,在含湿量不变的情况下,就引起了室内相对湿度的变化温度升高相对湿度就会降低,温度降低相对湿度就会增加,在调节过程中,对某一参数进行调节时,同时也引起另一参数的变化。(4)多工况运行及转换控制,由于空调系统是在全年的室内外条件变化下,按照一定的运行方式(即工况)进行调节的。同时在内外条件发生显著变化时要改变运行调节方式,即进行运行工况的转换。(5)整体控制性,空调自动控制系统一般是以空调房阳内的空气温度和相对湿度控制为中心,通过工况转换与空气处理过程每个环节紧密联系在一起的整体控制系统。空调系统中空气处理设备的启停都要根据系统的工作程序,按照有关的操作规程进行,处理过程的各个参数调节及联锁控制都不是孤立进行,而是与室内温、湿度密切相关的。

3.中央空调节能控制途径

(1)改善围护结构的保温性能

建筑物冬季的热负荷和夏季的冷负荷有一部分来自建筑物的外围护结构。从建筑体形来说,同样面积的建筑物,接近立方体的外表面积最小,可以节能。

围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。一些研究表明,增大围护结构的保温性能,年空调冷负荷反而有所增加,其原因是在室外气温高的月份和时刻,保温性能好,可以节省空调冷量,但在非最热月或一天中的夜间,气温低时,不利于建筑散热,反而增加了冷负荷。当然,围护结构保温性能好,空调的设计冷负荷会小些。

(2)减少输送系统的能耗

中央空调系统中,空气与水通常是冷量载体。输送过程能耗包括:通过传热的冷量损失和输送过程的流动阻力损失。对于输送冷量的水系统或空气的管路系统,克服流动阻力的能量又转变为热量导致冷量损失。

(3)电能控制程序。

电能消耗的计费主要取决两个因素耗电量和需求系数,即峰、谷电价不同,因此,合理地启动或停止能耗较高的暖通空调设备,以使用电量保持平稳值,或在用电的高峰期使设备的用电量低、运行时间较短,而在用电低谷期设备的用电量高、运行时间较长,使总的电费最低。

(4)空调机组。空调机组是智能建筑中耗能最多的设备,其运行方式不同,应从以下几个方面考虑空调机组的节能:

1)全年运行系统的工况自动转换。根据室外气候条件和空调系统的不同结构及其工艺的不同要求进行工况的转换,一般以焙值作为转换的判断条件,通过调节空调运行参数来实现。2)控制器参数选择。合理选择每个回路的PID参数,使之具有良好的响应性能,或选择各种先进的控制算法,提高控制系统的性能指标。避免控制回路总处于不断调节或响应过程慢等不利影响,既浪费能量又影响执行器的寿命。3)多级控制的有效配合。对有些系统具有中央空调机组外,在房间配有再加热盘管(特别是工艺空调)实现单独调节,此时应合理地选择控制方法及配合关系控制送风温度,防止中央空调送风的温度过低,而房间再加热的能量浪费现象发生,应考虑整体系统的节能效果。4)选用高质量温度传感器。室内空气每相差1℃的调节都要消耗很多的能量,选用传感器的精度差,产生的节能效益远大于传感器的价格。5)温度设定值应随室外温度自动调节。对于舒适性空调系统,可在夏季随室外温度的升高,适当提高温度的设定值,减小室内、外的温差,既能保证人的舒适度的要求,又能实现节能同样也适合冬季情况。

(5)冷水机组。

通过计算机对楼宇内外环境温度、湿度实时测量及对楼宇热惯性的预测,确定最优化的设备启、停时间。此项措施预计可使主机、水泵、冷却塔风机平均每天减少运行时间。同时根据楼宇冷负荷变化,通过变频装置调节冷冻水、冷却水的流量及风机类设备的风量,也可使主机负荷下降,从而控制机组运行台数。

4. 中央空调节能方法的选择

(1)任何节能方法必须与现场设备配置情况相适应,在满足要求的前提下尽量选用简单的控制方案,防止控制过程复杂,造成整个系统的成本过高。各种节能方法是相互联系的,对一个实际的系统必须综合考虑整体的节能,避免相互之间产生的影响可能抵消,达不到很好的节能效果。

(2)注意每个回路控制算法及参数的优化调节,使控制系统有良好的性能。注意设备本身的运行和限制条件,防止因采用的节能方法对设备寿命产生影响。

(3)重视系统的在线调试、传感器精度的校正及各种联动功能等的综合测试,防止设计参数和实际运行情况的背离。充分利用楼宇自控系统强大的软件功能和信息的集成性,保证系统的软、硬件得到合理的利用。

参考文献:

[1] 刘德发, 臧丽. 浅析中央空调系统的节能措施[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊) , 2008,(06)

[2] 付秀惠. 对中央空调系统节能措施的探讨[J]. 科技资讯 , 2006,(15)

[3] 尤立涛. 对中央空调系统节能措施的探讨[J]. 科技咨询导报 , 2007,(09)

[4] 陈春峰, 包文君. 如何做好中央空调节能运行管理[J]. 黑龙江科技信息 , 2009,(01)

[5] 李志森. 某商住楼中央空调系统的节能措施[J]. 中原工学院学报 , 2002,(02)

中央空调节能管理 篇7

1)无论末端负荷大小如何变化,空凋系统均在设计的额定状态下运行,不能跟随实际负荷的变化对冷媒流量进行科学的调节,系统能耗始终处于最大值,能源浪费很大。

2)由于在实际工程运行中,末端负荷频繁波动,必然造成系统循环溶液(冷冻水、冷却水、制冷剂溶液)的运行参量偏离空调主机的最佳工作状态(例如:空凋冷冻水设计出水温度为7℃,但实际运行中大多数制冷系统出水都在12℃~15℃之间),导致主机热转化效率(COP值)降低,使系统增加不必要的能耗。

3)在工频状态下启停大功率水泵,冲击电流大,且水泵等设备长期在工频额定状态下高速运转,机械磨损严重,导致设备故障增加和使用寿命短。

近年来,为降低中央空调的能源浪费,响应国家的节约型社会政策,开始采用BAS系统(楼宇设备控制系统)或PLC(可编程序控制器),通过对空调系统压力或温度的采集,并进行PI运算或PID运算后,再通过变频器去控制空调系统的水泵,以达到节能的目的。但是这种控制方法达不到最佳的控制效果。

中央空调系统是一个多变的、复杂的系统,其控制过程要素之间存在着严重的非线性、大滞后及强耦合关系。对这样的系统,智能模糊控制方式达到了较好的控制效果。

1 智能模糊节能控制技术的特点

模糊控制技术是一种由模糊数学、计算机科学、人工智能、知识工程等多门学科领域相互渗透、理论性很强的技术,它是智能控制技术的重要分支。模糊控制系统是以模糊集合论、模糊语言变量及模糊逻辑的规则推理为基础,采用计算机控制技术构成一种具有反馈通道的闭环结构的数字控制系统。图1所示为模糊控制系统原理框图,其中具有智能性的模糊控制器是模糊控制系统的核心[2]。

智能模糊控制方式可实现中央空调冷媒流量系统的智能控制,根据对空调系统负荷变化的跟踪,系统自动调节各水泵的转速,并动态修正系统的运行参数,对空调(冷冻、冷却)水系统进行优化,从而达到制冷主机节约能源10%~30%,冷冻水泵、冷却水泵节约电能60%~80%的节能效果。

智能模糊节能控制技术对中央空调主机、冷冻水系统、冷却水系统等各个环节进行全面控制,采用系统集成技术将各个控制子系统在物理上、逻辑上和功能上互联在一起,实现它们之间的信息综合、资源共享,在一个计算机平台(模糊控制器)上进行集中调节和统一管理,实现中央空调全系统的整体协调运行和综合性能优化。

2 智能模糊节能控制技术的工程应用

在北京西四环外物流中心工程空调系统中,智能模糊节能控制技术通过全面的运行参数采集,可实现系统工作的全面控制,并设置了冷冻水低流量保护、低温保护、低压差保护、高压差保护和冷却水出水高温保护,有效地保障了空调主机在变流量工况下的安全运行。

该系统突破了传统中央空调冷媒系统的运行方式(定流量模式或冷源测定流量而末端变流量模式),实现最佳的输出能量控制,即空调主机冷媒流量自动跟随末端负荷需求而同步变化(即变流量)。因此,在空调系统的任何负荷状况(满负荷或部分负荷)下,都能既保障中央空调系统末端舒适性,又能实现最大的节能。

该系统全面采集中央空调的各种运行参量,再应用先进的模糊控制技术对这些相互关联、相互影响的运行参量进行动态优化控制,以满足中央空调系统非线性和时变性的要求,使空调主机始终运行在最佳工况,以保持最高的热转化效率。

北京西四环外物流中心工程中央空调系统配置有5台中央空调主机,分为两个制冷站,2个空调机房配置如表1所示。

采用传统的中央空调运行管理方式和采用一套先进的中央空调节能管理系统,一年内的运行费用情况见图2~图5。

图2为1号制冷机房中央空调主机能耗图,从图中可以看出从4月中旬开始到10月中旬,能耗费用较高,在7月上旬到9月中旬达到最大,随后又开始下降。主要原因是由于7月上旬到9月中旬处于夏季,能耗达到最大。在没有采用智能模糊节能控制技术时,7月上旬到9月中旬能耗费用为87.12万元,达到最大。而采用智能模糊节能控制技术后,运行年节约费用为恒流量年能耗费用的10%~30%。图3为1号机房辅机的能耗图,从图中也可以得到相似的结论,只是运行年节约费用为恒流量年能耗费用的60%~80%。

图4和图5是2号制冷机房的年运行费用,规律同1号机房。由此可以从图2~图5中看出,智能模糊节能控制技术使中央空调系统的运行费节约92.69万元/a~168.39万元/a。

3 投资回收年限的计算

根据动态回收期公式:

式中,P′为动态投资回收期;CI为中央空调节能管理系统比普通中央空调系统节省的电费;CO为中央空调节能管理系统比普通中央空调系统费增加的投资;基准收益率,取工商银行2007年12月颁布的一年期利率4.14%。

本物流中心的实际投资预算表明,中央空调节能管理系统需增加投资约390万元,同时原系统中约80万元的配电柜可节约,故实际增加投资约310万元。

从而我们可以根据公式(1)得出采用央空调节能管理系统两到三年就可收回投资。一般来说中央空调节能管理系统主要由甲方方投资、甲方部分投资、乙方投资三种形式,后两种情况多使用于改建工程。

中央空调节能管理系统目前在沿海应用较多,北京地区目前也有部分工程在用,北京西四环外物流中心工程已于2005年4月份改造完工。经过一个夏季的运行(现在只统计了4月中旬到8月底),情况良好,当年的实际运行费节约了80余万元。

4 结论

随着人们节能意识的增强和建筑节能工作力度的加大,对于建筑中具有高能耗的空调系统节能控制提出了更高的要求。智能模糊控制是自动控制发展的高级阶段,其在实际中央空调系统的控制中表现出了很好的节能效果,具有广阔的发展前景。通过采用智能模糊控制方式中央空调节能管理系统可以达到制冷主机节约能源10%~30%,冷冻水泵、冷却水泵节约电能60%~80%的节能效果,效果明显。通过北京西四环外物流中心工程的实际项目的节能管理,明显的节约了实际运行费用,因此对于智能模糊控制方式中央空调节能管理系统的研究,不仅符合我国当前节能、环保的政策,而且也是一种具有超前眼光的节能管理系统。

参考文献

[1]宁永生.模糊控制技术在集中空调监控系统中的应用研究[J].暖通空调,2005,35(5):116

建筑及空调系统节能管理 篇8

1 建筑及空调系统设计存在问题

1.1 建筑设计问题

我国在建筑采暖、外墙的耗热量这一问题上, 耗热量很大, 相比发达国家, 向接近程度是其4-5倍, 门窗透气能耗为3.-6倍, 外窗能耗为1.5-2.5倍, 屋顶能耗为2.5-5.5倍, 综合能耗为3-4倍[2]。造成这种现象的主要原因是:节能意识较差, 在结构设计的过程中忽视了对节能的重视, 造成由于结构不合理导致的耗能现象;同时, 由于投资的时候眼光过于短视, 只注重了前期的投资, 忽视了后期的各种因素;加上运行管理方法不够成熟; (4) 外围结构保温的技术较差, 无法选用先进的技术来对室温进行掌控和保证。

1.2 空调设计问题

在空调的设计上, 由于运行方式、管理方式和空调本身设备的配置不够合理, 造成空调效率过低的局面。例如, 由于缺少有效的调节和管理, 使冷机未能及时关闭水回路, 使得相连接的循环水泵只能多台运行, 水泵的能耗增加一倍, 承担能量输送功能的风机水泵由于设计偏大, 实际上长期小温差运行, 使风机水泵能耗高于正常状况一倍或更多。

1.3 重投资成本核算, 轻能耗指标计算

在投资上目光过于短视, 只减小了初期的投资, 忽视了空调本身的能耗, 造成本末倒置现象的产生。这样往往会让后期的策划方案过于被动和消极, 根本无法实现工程项目的成功。

2 建筑空调系统设计节能措施

2.1 建筑设计节能措施

2.1.1 建筑设计中设备的考虑

建筑设计必须是建筑与设备的整体计划。所以建筑设计方案必须要和设备本身结合起来进行深化和整合。在深化阶段只考虑机房位置和初估风管大小, 以及建筑结构就可以。在现代化的建筑中, 建筑空间、建筑面积价格升高, 加上设备占据了大量的空间, 大大减少了有受益的部分。因此在这种情况下, 必须要合理地进行规划和管理, 一方面必须要实现有效的维护管理, 另外还要注意合理地节约各种资源, 实现效益的最大化[3]。

2.1.2 改善建筑物的外形设计和围护结构的保温性能

1) 建筑物朝向和平面形状

根据调查和分析可以得出结论, 建筑物的朝向、平面形状这两个因素是影响空调负荷的重要因素。要想从根本上做到节约能源, 应该选择南北朝向的建筑, 建筑物体积一样大小的情况下, 空调负荷与其表面积正成比。所以, 可以选择圆形或者方形的建筑物, 最大限度地节约能源。

2) 建筑物维护结构的隔热保温性能

要想从根本上实现节能, 最好得办法就是提高建筑物的隔热保温性能。建筑物本身的体型和围护结构的保温性从根本上决定了节能效果的实现, 只有选择保温隔热效果好的建筑物才能够实现有效的节能。

2.2空调系统设计节能措施

2.1.2 采用更科学的空调设计方法

暖通空调对于能源的消耗量很大, 因此必须要对此进行合理地权衡, 既要分析初投资, 还要对运行费用进行分析和考虑, 合理地预估全年的能耗, 进而得出正确的结果[4]。只有进行合理的优化运行和调节, 才能够实现既定的要求和目标。

注:特定房间通常为对外经营性且标准要求较高的个别房间, 如宾馆的四、五星级的客房、康乐等场所, 以及其他有特殊需求的房间。对于冬季室内有大量内热源的房间, 室内温度可高于表中的给定值。

2.2.2减少空调冷热负荷

冷热负荷是衡量空调运行情况的基本指标, 供热锅炉、制冷机、冷热水循环泵等等多方面的选择都是以此为参考进行分析和衡量的。在减小冷热负荷的同时, 就可以有效地减少供热锅炉、制冷机、空调箱、冷热水循环泵、风机盘管等的型号, 大大地降低了初投资, 使得配电功率减少, 大大降低了用电量, 节约了成本和能源。无论如何, 减少冷热负荷是节能的必然结果和必要前提, 只有做到合理的管理和控制, 才能够实现最终的节能。

2.1.3合理地降低室内温、湿度的设计标准

通过修订冬季过高和夏季过低的室内温湿度可以减小空调系统的能耗。空调系统运行时必须要在合理的范围之内来确定室内空气参数值, 理性地确定标准和参考值, 以降低运行能耗。一般舒适性空调的设定参数应满足表1中的要求[5]。

2.1.4 合理确定新风量的设计标准

要想准确地确定空调系统的最小新风量并从根本上保证人的健康, 做到空调系统的节约, 就要实现整个系统的风平衡, 合理地计算出系统的最小新风量。具体确定公共建筑集中式空调系统最小新风量的步骤如下:

1) 确定各空调房间的送风量。

2) 进行空调房间和系统的风平衡。

3) 确定空调系统的新风比。空调系统新风比等于系统的新风量与送风量的

比值, 即

式中m是空调系统的新风比, G W是空调系统的新风量, Gs是空调系统的送风量, 等于n个房间的送风量之和, Gs, i是第i个空调房间的送风量。

d) 确定各个空调房间的新风量。只要是在同一个空调系统中, 各个房间的新风比都是相等的, 等于系统的新风比。根据相关的定义和理论可以得出以下结论, 各空调房间的新风量GW, i为

e) 校核各空调房间的新风量。由上面求出的各空调房间的新风量, 还应满足下式要求, 即

式中是各空调房间的设计准则, 包括人体健康和最小新风量两个方面的内容。

如果最后得出的新风量并不是室内所需要的最小新风量, 这时候就必须要提高系统的新风比, 通过必要的调节来提高室内的最小新风量, 使系统的总会风量减小, 让室内的回风量排出一部分。

从上面的推导过程和结论中可以得出, 集中式空调系统的最小新风量是新风量。对于那些可以改变新风量的空调系统和建筑, 特别是在春秋季节, 可以将新风量的值增大或者使之接近全新风, 这样可以在很大程度上节约用电量, 同时能够为室内营造良好的环境。

综上所述, 空调节能作为建筑物节能的重要内容和必然选择, 必然成为建筑节能的首先目标。总体上讲, 这两项内容是相互制约、相互促进的关系, 对于建设“节约型”社会有着至关重要的促进作用, 所以说必须要加强这方面的重视, 采取必要手段来实现。

摘要:本文对建筑的空调节能管理进行了研究。通过分析目前建筑中空调能耗高的原因, 在建筑设计和空调设计两个方面, 对降低建筑空调系统能耗的节能措施进行分析讨论。

关键词:空调节能,建筑节能,节能管理,降低能耗

参考文献

[1]张筱虹.空调节能研究与探索[J].中国高新技术与企业, 2010, 12 (3) :110-112.

中央空调节能管理 篇9

一、空调系统节能设计和优化管理中存在的问题

(一) 空调系统设计经验不足, 设计空调系统不合理

在设计空调系统时一些设计人员为了方便省事儿, 并没有对空调系统的运行方式和工作原理进行深入探究, 大多都仅仅对空调系统的运行和工作原理有了表层肤浅的了解后就开始进行空调系统的设计。另外, 在设计过程中由于经验不足, 设计人员经常出现套用现有设计经验的情况, 更有一些设计人员在技术水平还未达到标准的情况下, 就盲目的引用新技术, 并没有将空调系统设计的合理性考虑其中, 反而最终造成空调系统达不到节能要求。

(二) 设计观念陈旧设计过于保守

设计人员在设计空调系统时经常将空调的安全放在首位, 并且不断加大设计的参数, 这种保守的设计方式会造成空调的节能性有所降低。例如, 空调所用的实际值与计算负荷时的取值偏差过大, 所选取的空调水泵型号偏大, 配置设计系统时出现不合理的情况等。上述情况的出现都体现出在设计空调系统时设计人员观念过于陈旧, 设计过于保守, 最终加大了空调运行时的不必要负荷, 从而制约了空调的节能性的提升。

(三) 静态设计

静态设计一般指以设计工况作为基础对系统进行设计, 此种设计并没有从空调节能的角度出发, 更没有考虑空调全年运行的实际情况。而且这种设计是站在空调冬季、夏季风量的基础上设计新风入口的, 并未考虑在这两季中新风的负荷, 最终造成在季节过度时, 空调的冷水机组仍然需要照常开启, 使得空调的能耗也有所增加。

(四) 空调节能管理有待优化

在空调系统的运行管理中也存在一定的问题, 如在实际操作中未采用空调的自控系统, 而大多数都采用手动操作, 这样就会造成控制参数的滞后, 加大能源的浪费;尽管当前大部分的建筑都与空调设备公司签订了定期清洗空调设备的合同, 但在空调安装实际使用后, 空调设备公司并未严格按照合同执行, 进而造成空调系统运行阻力的增大, 使得空调系统的运行能耗不断加大。

二、空调系统节能设计和优化管理的措施

(一) 降低系统设计负荷

一般情况下, 空调的冷热负荷是由处理新风形成的负荷、玻璃窗日照形成的负荷、室内热源散热形成的负荷、传热形成的负荷等共同组成的。目前, 在空调系统设计中, 大多数设计人员以负荷指标估算的方法作为系统设计的标准, 为了保障空调的安全运行, 经常出现指标过大的情况, 最终导致其负荷大大超过了实际需求。要想解决这种问题, 在实际系统设计过程中就要先计算空调系统所消耗的冷热负荷, 得到正确的计算结果后取最合适的值进行设计, 并要排除设定过大的情况。

为了了解建筑空调系统的节能设计和优化管理, 笔者对某城市具有代表性的14幢公共建筑的建筑能耗进行了调查, 其中调查的内容主要是一年内十二个月份的建筑各能耗、空调冷热源方式、室内温湿度、空调能耗、二氧化碳浓度以及人们的热舒适等。根据调查的结果, 其功能、冷热源方式以及能耗的部分结果如表1所示:

由图可以看出, 公共建筑单位的面积建筑能耗为0.45——2.76GJ/ (㎡□a) , 最大值是最小值的6.13倍, 平均为1.65GJ/ (㎡□a) 高于中国武汉的1.313GJ/ (㎡□a) ;其中A、E、F、I、j这五家星级酒店的平均能耗量为1.404GJ/ (㎡□a) , 这低于日本旅馆的建筑节能标准2.152GJ/ (㎡□a) ;H、K、M、N这四幢办公楼的平均能耗量为1.48GJ/ (㎡□a) , 超过了日本的办公楼节能标准1.256GJ/ (㎡□a) 的17.8%, 但是其低于中国上海办公楼的平均能耗量1.8GJ/ (㎡□a) 。

空调系统形式的选择也非常关键, 要与建筑物的规模、用途、使用特点进行结合, 各项指标都应当在能源状况以及气象条件的范围内, 这些条件一般要通过技术经济进行比较来确定。通常情况下, 以负担室内负荷为基础可以将空调系统分成以下几大种类, 全水系统、全空气系统、制冷系统等;按照空气处理设置的位置情况可以分为班级中系统、集中系统、分散系统等。在选择空调系统形式时应当注意, 要与空调的使用要求和空调的使用原则相互符合, 从而做到系统运行更加合理、空调耗能不断减少、空调投资较低等。

(二) 确定合理的新风量标准

根据空调系统的设计原理可以发现, 在空调系统中新风量越少空调节能就越经济有效, 但是减少新风量要根据室内的具体情况从而制定出更加合理的控制新风量标准。首先, 可以将冬、夏两季的新风量降至最低, 在过度季节时再增加将新风量。由于在冬、夏两季室外新风量越大, 空调的能耗量就越大, 因此当室内卫生得到满足时, 将夏季空调系统控制在最小新风量, 能够对局部的排风起到补偿的作用, 并且能够保证空调房间内的正压值。

(三) 空调系统的控制管理

近些年, 随着计算机、网络技术的迅猛发展, 空调系统的硬件和软件技术也有所提高。许多空调系统引入了先进的软件体系, 通过中央监控对空调的长时间运行进行监控, 从而达到了节能的目的。这种系统可以在线对空调的回风进行检测, 并且控制空调的新风量, 不仅能够保证室内通风卫生, 而且能够达到节能的目的。除此之外, 一些计算机系统还能帮助空调进行室内外气象以及湿热负荷的测定, 并且根据气象条件控制空调系统, 使其一直保持在最节能的状态。

(四) 能源管理

当前, 我国许多建筑在引入建筑空调系统时, 都采用引进合同能源管理公司的方法, 这种能源管理公司实行的是通过降低整体成本, 从而达到减少支付的节能投资方式。这种商业形式就是要改善未来的节能方式, 并且使节能工作不断升级, 从而达到更大的收益, 最终降低运行成本。在与合同能源公司确立了具体的能源管理方案后, 能源公司会先垫付节能减耗的相关费用, 并且在项目运行过程中业主也无需提供节能相关费用, 直到改造完成后, 而在改造期间节约的费用将由业主与合同能源公司共同分享。

(五) 技术人员培训管理

建筑空调系统在使用过程中技术操作人员的素质也非常关键, 要想使建筑空调系统实现真正的节能, 还应当不断加强对空调操作人员的培训, 提高管理人员的自身专业素质。并且在工作过程中向操作人员灌输多种空调管理与节能的方法, 加强管理人员的动手操作能力, 增加工作人员的工作经验, 从而保证整个空调系统的设备使用的高效率, 保持设备的正常运行, 最终实现空调节能。

结束语:

目前, 我国空调系统使用的耗能情况不断增加, 空调节能已经成为势在必行的一项工作, 但是许多建筑空调系统仍然存在节能设计问题, 管理情况也有待优化。故而, 只有不断加强对空调系统节能技术的研究, 并将更加优良的技术应用到空调系统中, 才能使节能工作更加有效。相信随着我国空调技术的不断革新, 管理理念的不断升级, 我国空调节能将会得到较快的发展。

摘要:为更好实现空调节能, 本文对建筑空调系统节能设计方面存在的问题进行了分析, 并提出了节能设计和空调优化管理的方案, 以期促进建筑空调系统节能的不断优化和提升。

关键词:节能减排,空调系统,节能设计,动力能耗

参考文献

[1]王景昱.重庆市公共建筑节能75%设计技术路线及冷源系统节能指标研究[D].重庆大学, 2012.

[2]叶凌.既有公共建筑集中空调系统的调查统计与节能改造研究[D].哈尔滨工业大学, 2007.

中央空调节能管理 篇10

一、设计过程中可采取的节能措施

洁净手术部在设计过程中应全方位考虑节能措施, 设计阶段是保证洁净手术部实施节能运行及节约投资成本控制最重要的阶段。

(一) 手术部建筑平面布局

我院手术室共21 间, 相对集中布置, 有3 间百级手术室、18 间万级手术室, 中间通道设为洁净通道, 外廊设为污物通道, 洁污分明、疏散方便, 如图1 所示。这样的布置方案具有流程短捷、使用效率高、能耗低的特点。围绕着手术室设置洁净辅房, 净化级别10 万级。另外, 卫生间、更衣室、值班室、餐厅设置在辅房的外围, 作为非净化区域。

在设计阶段, 需注意优化平面布局, 其目的不仅可使流程更加合理, 而且便于在医院手术部的净化空调设计阶段划分不同功能用房的洁净等级, 洁净等级不同, 空调机组设置不同, 百级手术室全部采用一拖一方式, 万级手术室采用一拖二或一拖三设计, 利于降低建设投资。另外, 在设计时, 可根据用途划分手术室, 比如4、5、6 号为腔镜手术室, 都为万级手术室, 可设置一台空调机组, 便于调节手术间的温湿度, 从而更便于实现节能目标。将一部分非净化区域的功能用房设计为舒适性空调, 从而根据净化空调与舒适性空调设计标准的差异来调节其送风量和新风量, 达到减少送风能耗的效果。

(二) 合理选取设计参数

空调负荷包括5 部分:围护结构冷热负荷、人员冷负荷及湿负荷、设备和照明冷负荷、空气渗透冷热负荷、新风冷热负荷。所以, 选用适宜的设计参数对能耗影响将会很大。

(三) 机组设备的选择

新风机组及循环机组采用专业的净化空调机组, 密封好、表面光滑、不易积尘, 保证机组箱壁洁净无菌, 风机可采用变频风机。节能主要体现在3 个方面:

1. 节约空气处理机组电机功率

根据机组过滤器使用过程中阻力的不同, 来调节电机功率, 在系统初始运行时, 实际阻力较小, 运行功率就较小, 从而达到节能的目的。

2. 节约新风能耗

手术部新风一般采用集中供应方式, 我院21 间手术室共用一台新风机组, 设计最大负荷新风量较大, 一部分手术室工作时, 另一部分手术室只需维持正压, 采用变频控制, 可根据需求配送新风量, 大大降低新风能耗。

3. 降低一拖多系统的运行能耗

按规范要求, 万级手术室可采用一拖二, 一拖三的形式, 为了节约初期投资费用, 大部分都会采用此方式, 一间手术室在工作, 其余两间在非工作状态。

在自控系统设置方面。节能措施与可靠的自控系统是分不开的, 手术室的温度、湿度、气流压差、新风量和排风量等参数调节, 实现自动控制就显得非常重要, 可以利用手术室集中控制面板来实现。另外, 自控系统设置各季节运行模式, 尤其过渡季节运行模式, 利用春、秋两季新风焓值低于或高于室内空气焓值的特点, 适当加大新风量, 利用新风替代冷源可以缩短制冷机的运行时间, 从而达到节能的效果, 保证自控系统的有效运行, 实现节能运行的初衷。

(五) 手术部冷源的选择

洁净手术部是一个密闭的环境, 工作时散热源很多, 比如无影灯等各种设施设备, 还有医生、护士、患者等都是手术室的主要热源。手术室一般位于建筑的内区, 常年需要制冷, 其冷源的考虑尤为重要。夏季医院大楼采用制冷机, 机房应单独设置供净化的制冷系统, 因为净化制冷机组冷冻出水温度一般要求7℃, 夏季可以进行制冷和除湿两个作用。如果系统与医院大楼汇合, 医院所有夏季供水出水温度都需要7℃才能满足手术部的除湿要求。如果分开供应, 大楼制冷出水温度提高3℃, 将会大大节约能源。在过渡季节采用风冷模块机, 可满足洁净手术部的小负荷需求。

1.手术部建筑平面图

二、施工过程中应采用的节能措施

施工过程节能主要是保证施工质量。一方面, 系统的密封要做好, 包括风管与法兰连接, 设备、部件与风管的连接以及装饰部分墙壁、顶棚所有接缝、镶嵌设施之间的连接等, 各接缝必须严密, 减少漏风, 减少能量损耗, 达到节能的目的。另一方面, 管道保温要做好, 包括水系统管路保温及风系统管路保温, 这两方面直接关系着冷热水、冷热空气的蓄热量, 也直接影响着系统的换热效果。

三、使用过程中的节能控制

医院应根据实际手术情况安排手术间。如果手术类型都属于Ⅲ类切口, 就可集中安排在同一台机组控制的手术间, 比如1、2、3号手术间共用一台空调机组, 护士长安排手术就应尽量让此3间安排满。

术前、术后及时的开启、关闭机组, 对于节能也至关重要。术前0.5h, 开启机组, 进行空气净化, 术后打扫完卫生0.5h, 关闭机组, 这样既能保证手术间的净化环境, 又能减少机组空转能耗。

严格进行人流、物流管理, 保持手术室相对密闭状态, 维持洁净的环境, 对机组和能源都是很好的节能。对于限制人流部分, 可以控制工作人员数量和人员流动率, 非工作人员尽量不进入手术区, 减少热负荷, 按照洁污流程使用洁污通道, 尽量减少洁净区内人员出入手术室次数。关于控制物流, 将常规的手术消耗材料、药品均在手术间的药品柜、器械柜中分类码放, 术中护士、麻醉师尽量不出门, 保证手术室的相对密封效果。

四、运行维护管理中应采取的节能措施

净化空调系统是一项专业的工程系统, 运行维护人员必须进行专门的净化工程维护培训后, 方能上岗。运行中的节能需要注意以下几方面——

(一) 重视安全检测工作

专职维护人员, 必须了解掌握设备全套资料、运行工况, 定期对空调机组进行风速、风压、风量测试, 及时调整维修。

(二) 树立节能观念

风冷模块机空气侧换热器铝翅片应经常清洗, 加强散热效率, 节省能耗。另外, 及时进行空调机组过滤器的清洗或更换, 既可延长过滤器的寿命又可减少风阻, 降低能耗, 一般过滤器终阻力达到初阻力的4 倍即应报废、更换;过滤器的清洗没有严格的规定周期, 要根据当地实际情况, 进行清洗。

据同济大学统计数据测算, 空调过滤器、空调换热器的清洗, 能明显降低空调通风系统阻力, 增加空调风量 (清洗后风量增加40%~ 50% 以上) , 减小空调换热器的传热热阻、提高换热系数, 提高空调机组供冷、供热量, 减少空调冷热源运行台数。即在达到相同的室内温湿度条件下, 空调制冷 (热) 主机台数可以减少28.6%, 开启时间可以减少10%, 空调系统耗电量明显下降, 仅空调制冷主机耗电量就下降8% ~ 13%, 从而有效地减少能耗。

(三) 选择适宜的过滤器

专业人员选择过滤器时, 过滤器的材质和规格不能随意变更, 初效过滤器C1 ~ C4 四类, 中效过滤器Z1 ~ Z3 三类, 高效过滤器A ~ C三类, 材质不同, 阻力不同。规格大小也要严格把关, 不然会密封不严密, 造成风未过滤就进入下一环节, 对下一层的过滤器也是一种加速损坏, 空气品质无法保证。过滤器滤料展开面积应是过滤器迎风面积的10 ~ 100 倍, 过滤器面积大, 能容纳的粉尘就多, 过滤器使用寿命就长。同时, 气流通过滤料的速度低, 过滤器阻力小, 能耗就少。

五、结束语

医院洁净手术室净化空调系统的节能工作, 涉及到多学科、多专业, 是洁净手术部建设运行面临的重大课题。将科学有效的管理手段贯穿于洁净手术室的设计、施工、使用和运行全过程, 才能适应时代要求, 建设绿色、节能型手术室, 达到减少医院建设成本、降低运行成本的效果。

参考文献

[1]郭诚刚, 管德赛, 王宝姣.医院净化空调电气系统优化措施探讨[J].中国医院建筑与装备, 2014 (07)

[2]武新民, 张新飞.浅谈绿色医院手术部净化空调系统的节能设计[J].中国医院建筑与装备, 2010 (09)

浅论中央空调的节能控制 篇11

【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。

中央空调系统节能探讨 篇12

一、中央空调系统设计节能

在空调系统设计之初选定空调方案 (系统方式) 时, 即应将节能作为重要依据之一。这是中央空调系统节能 (降低空调系统总造价、降低空调系统能耗比ERR) 的关键所在, 可以根据建筑物特点和环境因素考虑选择以下几种比较节能的系统。

1. 变风量系统。

变风量空调 (VAV) 控制系统有突出的优点:节能潜力大, 控制灵活, 可避免冷冻水、冷凝水上顶棚的麻烦等, 在日本、美国、新加坡、香港等地得到了广泛的应用。

VAV系统的应用已经成为智能建筑建设中焦点技术问题之一。随着现代化楼宇的智能化发展, 很多高级宾馆、写字楼的中央空调系统正从集中式控制向各个房间进行独立、个性控制的方面发展。变风量空调 (VAV) 控制系统可以克服定风量系统的诸多缺点, 它可以根据各个房间温度要求的不同进行独立温度控制, 通过改变送风量的办法, 来满足不同房间 (或区域) 对负荷变化的需要。同时变风量系统可以使空调系统输送的风量在建筑物中各个朝向的房间之间进行转移, 从而减少系统的总设计风量。这样空调设备的容量也可以减小, 既可节省设备费的投资, 也进一步降低了空调系统的运行能耗。有资料显示采用变风量系统可节省能源达到30%, 同时也提高了环境的舒适性。该系统最适合应用于楼层空间大而且房间多、温湿度要求不同的建筑, 尤其是办公楼更能发挥其操作简单、舒适、节能的效果。可以说变风量系统是一种比较节能的空调系统。

值得注意的是, VAV系统需要精心设计、精心施工、精心调试和精心管理, 否则有可能产生新风不足、气流组织不好、房间负压或正压过大、噪声偏大、系统运行不稳定、节能效果不明显等一系列问题。

2. 闭式外融冰蓄冰空调系统。

冰蓄冷技术是指在用电低谷时, 用电制冰并暂时储存在蓄冰装置中, 在需要时 (如用电高峰) 把冷量取出来进行利用。这样通过峰谷电价的差别将用电高峰时的空调负荷转移到电价较为便宜的夜间, 从而节约空调系统运行费用。冰蓄冷技术的推广和应用, 有利于促进能源、经济和环境的协调发展, 有数据显示该技术已经带来了良好的社会效益和经济效益。

现在较为节能的是闭式外融冰蓄冰空调系统:在外融冰系统中以闭式蓄冰设备代替传统的开式蓄冰槽, 同时去除二次换热热交换器, 将外融冰系统的开式水系统改为承压的闭式系统, 避免空调水系统二次换热环节的引入, 同时综合考虑闭式外融冰蓄冰设备的蓄冰、融冰特性, 以达到向空调系统提供持续稳定的低温空调水、可实现大范围调节取冷速率的目的, 并为进一步实现大温差供水与低温送风、减小空调水系统水泵、管径和末端设备规格, 降低整个空调系统的总造价打下坚实的基础。典型的闭式外融冰蓄冰空调系统形式有两种:典型闭式外融冰系统和无板热闭式外融冰系统。北京用友软件园18.5万平方米的中央空调系统工程、淮北市行政中心中央空调系统工程采用了冰蓄冷技术, 系统节能 (经济指标) 可达25%~35%。

3. 能量回收系统。

(1) 加装空气-空气能量回收装置。在室内外温差较大的地区下, 可在空调系统中增设空气-空气能量回收装置, 可得到较为明显的节能效果。

人们的大部分活动是在室内进行, 但室内污染通常要高出室外5~10倍, 长时间呆在空调房间会严重威胁人们的健康。开窗通风是很好的解决办法, 但直接开窗通风将造成惊人的能源浪费, 夏季空调的冷量和冬季暖气的热量会白白流走。

该能量回收系统就是关窗通风, 通风的过程中将废弃的热量或者冷量回收回来, 热交换率达到70%以上。比如北京的冬天, 室内温度19.0度, 室外温度-1.0度, 通过热交换, 利用室内流出的热空气加热室外引入的冷空风, 最后引入室内的新风温度是13.2度。这不是通过电加热, 而是通过耗能很低的热交换器。空气-空气能量回收装置本身只耗电几十瓦, 回收的能量却是巨大的。

(2) 热泵能量回收系统。热泵能量回收系统是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置, 它可以从自然界中的低位热源或余热资源吸热从而获得比输入能更多的输出能量。热泵种类很多, 暖通空调中使用最多的是蒸汽压缩型热泵, 其原理是利用低沸点的介质吸收低温热源的热量, 经压缩机压缩提高压力和温度, 高温高压的介质在冷凝器内释放出热量进行供热。

比如在游泳馆空调系统设计中采用热泵能量回收系统, 充分吸收室内游泳馆中的热湿空气中的热能。其工作原理是:室内热湿空气首先经过热交换器与室外新风进行热交换, 变成暖湿空气, 温度控制到24℃左右, 然后经过蒸发器温度下降, 水汽凝结成水滴从空气中分离出来 (减湿过程) , 或者排到建筑物外, 或者通过一个过滤器返回到泳池中;同时, 池水 (泳池要不断换水以维持水的清洁) , 吸收了热湿空气冷却过程中释放出的热能, 即池水表面蒸发潜热。池水吸收的热能, 首先经热交换器加热池水, 实现池水加热功能;余热经热交换器上部, 加热冷却的空气, 实现空气保温功能。这样不仅能节省大量能源, 同时使室内空气达到了除湿的目的。

二、中央空调系统设备选型节能

1. 冷水机组的选择。

从单位能耗角度考虑, 夏季制冷:离心式、螺杆式冷水机组OEER值最高 (能耗最低) , 蒸气两效LiBr吸收式冷水机组OEER最小 (能耗最高) ;冬季供热:螺杆式、活塞式热泵冷热水机组OEER最高, 电热水机组OEER最低。

在空调系统的设计中, 主张选用高能效制冷机, 但也不能盲目追求能效。实际采用方法应结合中国当前经济发展水平、采用系统法选用高效制冷机的方法, 并在选用冷水机组时, 重视工况不同对冷水机组性能产生的影响, 考虑并满足中国气候和水质条件的要求, 以保证机组长期高效可靠运行。

2. 空调机组的选择。

应选用机组风机风量、风压匹配合理, 漏风量少, 空气输送系统数大的机组。

3. 末端设备的选择。

国产风机盘管从总体水平看与国外同类产品相比差不多, 但与国外先进水平比较耗电量大。可以根据不同房间、不同要求分别选用, 以达到局部节能的目的。

4. 冷冻水泵的选择。

采用变频调速水泵进行变流量运行, 或采用冬、夏两用双速水泵是两种较为有效的节能措施。

三、中央空调系统运行管理节能

1. 提高设备运行管理人员技术水平。

在空调能耗中, 有很大一部分是由于管理不善而引起的。各项调节和节能措施的实施, 与操作人员的技术水平直接相关。必须加强空调操作人员培训, 提高管理人员技术水平和素质, 实行考核上岗制度, 从而在人为因素上降低空调系统无谓的能耗。

2. 空调能耗独立计量。

集中空调实行独立计量收费, 是利用经济手段来提高公众节能意识, 达到建筑节能的一项基本措施。目前在欧美等国热量计量已是成熟的技术, 据国外调查资料表明:实行集中空调计量收费后, 其节能率在8%~l5%。我国在《建筑节能工程施工质量验收规范》 (GB50411-2007) 中规定:“空调系统实现设计要求的分室 (区) 温度调控功能, 对设计要求分栋、分区或分户 (室) 冷、热计量的建筑, 空调系统应能实现相应的计量功能”。事实上我国在空调能耗独立计量方面也已取得了一定的成就。

3. 合理控制设备进行调节控制。

室内空调系统装配温控阀后整个空调系统如何正确配备控制设备是非常重要的。每一个有效节能的空调系统都应配置相应的调节控制设备, 如自力式流量控制阀、压差控制阀、温度控制阀等等。在控制模式上需根据建筑物的具体功能、气候条件、使用状况等灵活处理, 无统一的模式可循。如: (1) 年运行管理问题, 主要应考虑过渡季节的运行:室外新风的利用、新风量的确定等; (2) 日运行管理问题, 主要应考虑随室外温度的变化采取不同的日节能运行模式, 这可采用合理的自控系统及一定的手动调节装置来实现; (3) 建筑预冷预热时间的合理选择。建筑预冷预热时间的选择将直接影响冷热设备的大小, 从而影响初期投资。特别是对于大空间的体育场馆等蓄热量较大的建筑, 如何做到既不影响正常使用, 又能实现节能或节约投资, 预冷预热时间的合理选择是关键。

4. 定期进行空调系统清洗和维护。

中央空调系统内部管路盘根错节, 结构异常复杂。如果在长期无法获得彻底清洗的情况下, 将形成大面积的污染, 在中央空调风管、主机、水系统、末端四大组件产生各不相同的严重危害, 严重地侵蚀各种空调设备。管道、过滤器、换热面表面集聚污物会造成空调自身“带病工作”, 使系统换热效率降低, 通风阻力增大, 降低空调工作质量, 增加不必要能耗, 使系统运营成本大大提高。

按照《空调通风系统清洗规范》 (GB19210-2003) , 定期选择专业清洗公司对中央空调系统进行清洗 (管道、风道、空调机组、开放式冷却塔、过滤网、过滤器、净化器、风口、表冷器、加热 (湿) 器、冷凝水盘等及时进行清洗、消毒或者更换) , 同时对空调系统各种设备及时进行维护保养, 既可保证系统的空气洁净和卫生, 也有利于降低中央空调系统的运行能耗。

四、结束语

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