空调系统及节能技术

空调系统及节能技术（精选12篇）

空调系统及节能技术 篇1

引言

火力发电厂作为我国经济发展的重要企业,在生产过程中会浪费大量的热能,这样会加大对能源和资源的消耗。所以为了能够很好地解决这一问题,在“电厂热动系统”中,合理有效地改良“节能技术”,实现节能减排,对未来电厂经济的发展具有举足轻重的作用。

1“电厂热动系统”评价

在发电厂中,动力与热能的主要转换系统就是“电厂热动系统,针对“电厂热动系统”而言,要想实现“节能减排”,应正确地评价“电厂热动系统”的能耗,并在其运行过程中,按照相关的标准准确计算损耗率和热效率。从目前情况来看,锅炉系统热效率、汽轮机热效率以及发电机损耗率,是我国发电行业“电厂热动系统”中比较常用的评价指标,这三个指标贯穿火力发电厂的全程,“热动系统能耗”可以根据三个指标,在不同的发电环节,对火力电厂进行正确地评价。一般情况下,以生产1度所而消耗的能量作为损耗率和热效率的计量单位,同时对于损耗率和热效率的标准计算,也应以这个计量单位为准则[1]。

2 节能优化热动系统

从我国目前的情况来看,火力发电厂运行的数量较多,发电厂的发电技术比较传统,在热能转化过程中,热能的流失较为严重,很不利于“节能减排”的实现,使发电厂的能源和资源都受到了严重的影响。在“电厂热动系统”中,忽略了两项主要工作,即节能优化和能耗评价,导致无法充分提高对电厂能源的利用率,而且在火力发电的过程中,只重视了火力发电的技术和输电中电能的损耗。“十二五”以后,对节能减排提出了新的要求,并安排了新的任务,对于每个发电的企业,也应该对生产管理的标准进行相应地提高。可以将“电厂热动系统”作为主要对象,对“各种节能的技术”进行研究和采用,根据实际生产情况,合理制定多种节能优化的措施,从而最大程度地使发电企业的经济效益得以实现。

3 节能状态

中共中央的“十二大”之后,节能减排作为我国工业经济的生产重点,在工业生产中,评价的指标集约化,可以最大化地利用资源和能源,注意节约和消耗,以便更好获得企业的经济效益。与以往相比,我国当前在“电厂热动系统”中,节能的改革已经取得了很大的成果,在电厂管理水平上降耗的进步和提升的幅度已经相当大了。但是从火力电厂来看,热动系统在其中还是一个较为复杂的工程,在一些环节和设备上,不但对于系统的整体节能需要再引起注意,对于节能的各个环节也要引起一定的重视,只有对节能措施的全方面调整和技术的大胆革新,对各种节能技术的合理地使用,进行电厂的精细化管理,才能使整个“电厂热动系统”的能耗能够有效降低。

对于“电厂热动系统”而言,只有将电厂热动系统的每个数据进行全面的监测和检测,根据测出来的数据,制定一个合理的、优秀的方案并全面合理地进行实施,才能实现节能减排的目的。在“电厂热动系统”中,应对连接方式和运行结构提高重视,着重注意其中出现的问题,从细节入手及时发现问题并认真解决,以便提升整体的工作效率。

4 热动系统的节能技术

4.1 锅炉排烟热量的利用

在火力发电厂的生产过程中,锅炉会排放高温烟气并伴随有大量的热量流失,如果这些烟气被释放到空气中,不但使大气受到污染,大量的热量也会因此而流失[2]。为了改善这种问题,应制定合理的回收方案;对于高煤耗的电厂要进行技术改革,将凝结水循环装置安装到锅炉的尾部烟道,使烟气中排放出的热量能够被有效地吸收,同时还应合理设计节能器,在排烟的过程中将剩余的热量有效地吸收,使剩余的热量再一次进入热能的循环。

4.2 锅炉排污水热量的利用

在火力发电厂中会产生大量的排污水,所以为了节约水资源要充分利用排污水,这样不仅可以实现环保的目的,还能够有效地防止热量流失。同时对于电厂的热动系统,还应将排污扩容器进行连续应用,将剩余的热量收集起来用于加热或者其它方面的应用。只有将“锅炉排污水”进行正确地利用,才能减少水资源的浪费,环境污染也能够相应地降低和改善。

4.3 水系统的化学补充

在进行火力发电的过程中,火力发电厂为了使除氧器等设备能够经常将水补充给“电厂热动系统”,一般通过化学反应来实现,称为“化学补充”。能源的消耗能够通过这种“化学补充”而降低,同时也将电厂热动系统中设备的使用寿命得以延长,进而使发电企业在经济上的效益得到有效提高。

4.4 供热蒸汽过热度

在“电厂热动系统”中,蒸汽系统是非常重要的一个组成部分,低压蒸汽系统在过去的应用较为广泛,但是不利于节能。随着我国科学技术的不断发展和新式蒸汽系统的出现并且被应用到实践中,新式的蒸汽系统大大节约了低压蒸汽,而且充分利用了蒸汽系统产生的余热,达到了优良的节能效果,实现了企业效益的有效提升。

5 结语

随着我国社会科技的发展,各项技术不断涌现出来,对于火力电厂而言,进行技术上的改造和升级是必然的趋势,以防止“电厂热动系统”热能的流失给企业的效益带来不利影响。“电厂热动系统”的研究在当前的发电行业中是一个热点。从“电厂热动系统”技术的改造来分析,相对比较容易,改革所用的成本也比较低,因此,吸引了许多较大的电厂对电厂热动系统进行改进,包括回收利用“电厂热动系统”的排污水和烟热量;母管给水系统的优化及重新利用余热蒸汽等方法来实现“电厂热动系统”的节能减排,提高经济效益,这对于对电力行业的改革起到十分重要的意义,并且能够促进我国社会经济的发展。

参考文献

[1]陈琦.电厂热动系统节能优化策略分析[J].中国高新技术企业,2016(9):90-91.

[2]张越民.电厂热动系统节能优化初探[J].科技创新与应用,2015(34):153.

空调系统及节能技术 篇2

为打造节约型企业，搞好节能降耗，降低企业成本，增加企业效益，我们认真贯彻落实科学发展观，高度重视节能减排工作。严格执行《义煤集团公司节能减排工作管理办法》，按规定对大型机电设备定期进行节能监测，根据实际情况，特制定节能减排实施细则：

一、节能减排管理规定

（1）、贯彻上级及矿颁发的各项方针、政策、法规、标准。

（2）、结合实际情况制定相关节能管理办法，规章制度、规划和目标，并监督落实。

（3）、组织完成下达的节能指标。

（4）、加强用电管理，杜绝电能浪费，合理分配电力资源，及时淘汰高耗能设备。

（5）、做好供电的避峰填谷工作，合理调度用电负荷。

（6）、做好资源报表统计工作，建立资源回收利用记录和统计台帐，按规定格式填报报表，及时按要求进行调整，并把统计报表每月30日前报送矿节能减排办公室。

二、节能措施

1、加强地面变电所自动无功电容器的检查检修，保证电容器的正常使用，使供电系统的功率因数保证在0.9以上，无特殊情况不得甩掉电容器。

2、合理设计、分配、使用负荷，缩短供电线路的长度，并尽可能提高用电电器的电压等级，减少线耗，提高效率。

13、加强对地面公益用电、外转用电、职工宿舍用电的考核办法，认真执行节奖超罚激励制度。

4、对井下移动供电配电点位置选择，尽量靠近低压供电点，减少电压降损失，提高供电效率。

5、选择容量适中合理的变压器，减少变压器容量损耗，并制定管理办法，控制变压器空载运行（如，水泵在停泵的情况下应停止变压器运行）。

6、加强矿井主扇的管理，按照矿井所需供风量，提高风机效率。

7、井下局扇必须使用对旋风机，杜绝使用淘汰耗能设备。

8、矿井和排水泵房在保证正常排水的情况下，尽可能避峰填谷，分时用电，按规定时间开泵，尽量减少水泵的启动次数，降低能量损耗。

9、定期对主排水管道进行检查、检修、清洗污垢，使排水管路畅通，减小管道阻力，提高管路效率。

10、合理设计排水泵房的位置，避免矿井排水倒流，合理利用能源，节约排水电量。

11、加强对动力供风系统的管理，及时排除漏风、堵风现象，提高空压机运转效率。

12、根据动力供风的用风量，及时调整空压机开启台数，保证矿井动力用风的需求平衡，尽可能减少能量损失。

13、对空压机冷却系统、辅助设施及时检查、检修，提高空压机的工作效率。

14、加强人车、料车等主提升机的管理，提高运行效率，严格按提升要求进行提升，避免“少挂多拉”现象，减少提升次数；在满足生产需要时，不得频繁启动绞车，以达到节能降耗的目的。

空调系统及节能技术 篇3

摘要：随着人们生活水平的不断提高，对生活、工作环境的空气温度、湿度、洁净度和风速都有一定的要求，空气调节就是为了满足这些要求出现的，此外，由于空调设备长期运行，耗能巨大，对其进行实时的自动监控，也是整个系统优化管理、节约人力、降低能量的需要。随着空调的使用率正在逐渐增加，用量若是继续加大，那么其所消耗的电力也会持续增加，这将导致很多城市的供电严重不足。因此，目前我们需要有一套完整的、有效的空调节能系统。

关键词：楼宇空调；自动化系统；控制技术

一、空调自动化系统的控制的基本内容

1、空气温度控制

按照人类生理要求和生活习惯，根据生产工艺的要求，空气调节系统的控制就是建立一个满足要求的温度环境。空气温度的控制是空调系统最主要、最基本的功能。

2、空气湿度调节

不论是舒适的生活与上作环境，还是特殊的生产和科研环境，都对环境中的湿度参数有一定的要求。空气过于潮湿或过于干燥都会使人感到不舒适，而且随着气温的变化，人们对空气湿度的要求也不尽相同。在一些特殊产品的生产车间、特别贵重物品、仪器设备的存放间或使用工作间，对湿度有更为严格的要求。空气调节系统对湿度的调节是建立一个具有特定湿度环境所必需的。

3、空气气流速度调节

人生活在以低流速流动的空气环境中，比在静止的空气环境中会感到舒适。而处于变流速的空气环境中比恒流速更舒服。监控气流时，通常选距地面1.2 m的空气流速作为监测标准。空调制冷时，水平风速以0.3 m/s为宜；空调制热时，水平风速以0.5 m/s为合适，过高或过低的流速也会给人带来不适。

4、空气质量调节

空气中含氧浓度的高低，直接影响人们的生活质量；空气中悬浮污物的含量，直接影响人们的身体健康。空气中含氧浓度下降，使人感到胸闷憋气，长期在这种环境下工作，危害人的健康，可通过新风量的调节保证空气中的含氧量。空调房间中合适的温湿度也利于细菌繁殖、悬浮污物的聚合，聚合后的悬浮污物携带各种细菌进入空调通风系统中，最终被人吸入体内，对人体带来危害，可通过加强对这些悬浮颗粒的过滤以保证空调环境的清洁度。空气含氧量和空气清洁度的调节都属于空气质量调节。

5、空气压力调节

在一些特别的空调空间，如有超洁净度要求的电子、光学、化学、制药等特殊的生产工艺环境，通过控制使超洁净环境中的空气相对于外部环境的空气维持一定的正压，就避免了外部空气的进入，有利于保证空调空间的洁净度；也有一些空调空间可能有负压要求，如在有毒、有害气体的空调环境中，为了避免有毒、有害气体泄漏至内部环境，可使该空调空间的气压相对于其他空间的气压保持一定的负压，以保证有害气体不向外泄漏造成环境的污染和损害。

空气调节设备有新风机组、空气处理机组、风机盘管、变风量系统（VAV）、送风崩}风系统等类型，下面在各类设备中，将选择有代表性的新风机组自动控制设备作为例子，进行具体的分析与探讨。

二、新风机组自动控制的方法

1、新风机组运行参数与状态监控点/位及常用传感器

新风温度测量：取自安装在新风口上的温度传感器，采用风管空气温度传感器。新风湿度测量：取自安装在新风口上的湿度传感器，采用风管空气湿度传感器（在BAS系统中，不是每个新风口都安装新风温/湿度传感器，只需要在有代表性的少数新风入口或室外适当的检测点安装，测量值可供整个BAS系统共用）。

①过滤网两侧差压监测：取自安装过滤网上的压差开关输出，采用压差开关监测过滤网两侧压差。

②送风温度测量：取自安装在送风管上的温度传感器，采用风管空气温度传感器。

③送风湿度测量：取自安装在送风管上的湿度传感器，采用风管空气湿度传感器。

④防冻开关状态监测：取自安装在送风管靠近表冷器出风侧的防冻开关输出，只在冬天气温低于0 ℃时使用。

⑤送风机运行状态监测：送风机配电柜接触器辅助触点，也可用监测点在风机前后的差压开关监测。

⑥送风机故障监测：送风机配电柜热机电继电器辅助触点。

⑦送风机开關控制：从DDC（Direct Digital Control直接数字控制，通常称为DDC控制器）数字输出口（DO）输出到送风机配电箱接触器控制回路。

⑧新风口风门开度控制：从DDC控制器数字输出口（DO）输出到新风口风门驱动器控制输入点。

⑨冷/热水阀门开度调节：从DDC模拟输出口（AO）输出到冷热水二通调节阀阀门驱动器控制输入口。

⑩加湿阀门开度调节：从DDC模拟输出口（AO）输出到加湿二通调节阀阀门驱动器控制输入口。

?空气质量检测：取自安装在空调区域的空气质量传感器，常选用二氧化碳（CO2）传感器。

?送风风速检测：取自送风管上的风速传感器，采用风管式风速传感器。

2、新风机组连锁控制

新风机组启动顺序控制：新风风门开启→送风机启动→冷热水调节阀开启→加湿阀开启。新风机组停机顺序控制：关加湿阀→关冷热水阀→送风机停机→新风阀门全关。

3、新风机组运行与节能控制

（1）新风机组的温度调节与节能策略

新风机组的控制通常以出风口温度或房间温度为被调参数，全年使用的新风机组常以出风口温度和房间温度共同作为被调参数。DDC控制器按照出风口温度或房间温度传感器测量的温度值与给定值比较的偏差，用PID规律调节冷/热水调节阀开度以达到控制冷冻（加热）水量，夏天使房间温度低于28℃，冬季则高于16℃。

（2）湿度调节

新风机组湿度调节与空调系统的湿度调节过程基本相同，把出风口（房间）湿度传感器测量的湿度信号送入DDC控制器与给定值比较，产生偏差，由DDC按PI规律调节加湿电动阀开度，以保持空调房间的相对湿度。

（3）新风风门的调节

根据新风的温湿度、房间的温湿度及焓值计算以及空气质量的要求，控制新风门的开度，使系统在最佳的新风风量的状态下运行，以便达到节能的目的。

（4）过滤器堵塞保护

采用压差开关测量过滤器两端差压，当差压超限时，压差开关报警，表明过滤网两侧压差过大，过滤网积灰积尘、堵塞严重，需要清理、清洗。

（5）空气质量控制

为保证空调房间的空气质量，应选用空气质量传感器，当房间中CO2、CO浓度升高时，传感器输出信号到DDC，经计算，输出控制信号，控制新风风门开度以增加新风量。

三、空调节能系统技术

众所周知，在我国现有的智能建筑当中，采暖、降温等系统所耗费的能量在整幢大楼的能源消耗量中占据了绝大部分，约50%～60%。如，循环水泵、冷冻机组、新风机组、冷却塔、空调机组等等都是耗能的大户，所以开发一种有效的空调系统节能方法是必须的，特别是需要改善现有的空调系统自动化控制。DDC（Directdigital control）即直接数字化控制，是一项构造简单、操作容易的控制设备，它可借由接口转接设备随负荷变化作系统控制，如空调水循环系统、空调箱风量变频自动调节及冷却塔散热风扇的变频操控等，这些措施可以让空调系统得到更有效率的运转，不仅可以为物业管理带来很大的经济效益，而且还可使整个空调系统在较佳的工况下运行，从而延长设备的使用寿命以及达到提供舒适的空调环境和节能的目的。

四、中央空调变频调速控制

重要空调变频调速技术的核心其实就是循环水系统的控制。循环水系統主要由两部分组成：一部分是冷却水循环系统；另一部分是冷冻水循环系统。

中央空调系统的外部热交换主要是由冷冻水和冷却水两个循环系统完成的。需要进行热交换的热量，主要可以通过循环水系统的回水与进（出）水温度之差观察出来。所以，为了控制进行热交换的速度，就需要根据回水与进（出）水温度之差，控制循环水的流动速度来实现，这也是当前较为合理的一种控制方法之一，但是冷冻水和冷却水略有不同，具体的控制如下：

（1）冷冻水循环系统的控制。因为冷冻水的出水温度是冷冻机组“冷冻”的结果，所以其通常是比较稳定的。这也就是说，房间内的温度，从单是回水温度的高低就可以观察出来。因此，根据回水温度进行简单的控制，就可以很好的控制冷冻泵变频调速系统，因为回水温度高，房间温度也相应增高，所以应该提高冷冻泵的循环速度，以节约能源。

综上所述，对冷冻水循环系统而言，回水温度就是控制的依据，也就是通过变频调速实现回水的恒温控制。当然为了确保最高楼层的压力是足够的，应该在回水管上接一个压力表，这样，当回水压力低于规定值时，电动机的转速将不再下降。一般来说，冷冻水系统变频调速方案主要有两种：

第一种：压差为主、温度为辅的控制。以压差信号为反馈信号，进行恒压差控制。而压差的目标值可以在一定范围内根据回水的温度进行适当调整。当房间温度较低时，使压差的目标值也适当下降一些，减小冷冻泵的平均转速，提高节能效果。这样，既考虑了环境温度的因素，又改善了节能效果。

第二种：温（差）度为主、压差为辅的控制。通过温度或温差信号的反馈，进行恒温控制，根据压差大小对目标信号进行适当的调整。如果发现压差偏高，表明其负荷比较重，此时就需要按照相关的要求适当的提高目标信号，以便增加冷冻泵的平均转速，保证最高楼层有足够的压力。

（2）冷却水循环系统的控制

①控制的基本情况和依据

一般来说，冷却水的进水温度就是冷却水塔内的水温，主要由环境温度和冷却风机的工作情况来决定。因为冷却塔的水温是受环境温度影响，随环境温度变化而变化的，因此，单测水温并无法准确反映冷冻机组内产生热量。也就是说，对冷却泵而言，把进水和回水间的温差作为控制依据，完成进水和回水间的恒温差控制，是比较合理的。假如出现温差较大，那就表示冷冻机组产生的热量大，此时需要提高冷却泵的转速，以便能够增大冷却水的循环速度；假如出现温差较小的现象，则表明冷冻机组产生的热量小，此时可以降低冷却泵的转速，同时减缓冷却水的循环速度，以便能够更好的节约能源。通过广泛的实践证明，采用进水和回水间的温差作为控制依据的控制，冷却泵的变频调速的方案是较为合理的。也就是说，当进水温度低时，就需要着眼于节能效果，对温差的目标进行适当的调控；当进水温度高时，就需要从保证冷却效果出发适当的调低温差的目标。

（2）控制方案

冷却循环系统的控制方法是多种多样的，各种控制方式有不同的控制途径和效果。本文主要是介绍一种冷却泵的控制方案，也就是利用变频器内置的PID调节功能，这种方式可以兼顾节能效果和冷却效果的控制方案。

①反馈信号。我们所说的反馈信号，是指由温差控制器得到的与温差山成正比的电流或电压信号。

②目标信号。目标信号是一个与进水温度“相关的、并且与目标温差成正比的值。其基本考虑是：当进水温度高于32℃时，温差的目标定为3℃；当进水温度低于24℃时，温差的目标值定为5℃；当进水温度在24℃和32℃之间变化时，温差的目标将按照这个曲线自动调速。根据此控制要求，可以设计此冷却水循环系统的控制原理。

五、结束语

综上所述，空气调节系统的任务就是当室内外的空气参数（温度、湿度等）发生变化时，要求保持空调空间内空气参数不变或不超出给定的变化范围。通常采取对空气进行加热或冷却达到温度调节的目的，通过加湿和除湿达到湿度调节的目的，通过过滤和调节新风量来达到空气质量调节的目的，为人们的生活、工作、学习提供更优质的环境。

参考文献：

[1]苏锦霰，耿望阳，智能建筑的空调节能[J]智能建筑，2004年。

[2]李冬辉，楼宇自控系统中节能控制的研究[J]低压电器，2006年。

空调系统及节能技术 篇4

建筑中的耗能设备有很多, 制冷空调系统则是其中之一。 尤其是在制冷或制热的过程中, 会消耗大量的电能。对此, 必须采取相关的解决措施, 将变频技术有效地应用在制冷空调系统中, 对制冷控制系统进行改造和升级。

1变频技术概述

变频技术是一门综合性技术, 主要是建立在控制技术、微电子技术、电力电子技术、计算机技术基础上, 变频器是变频技术的结晶, 被广泛地应用到各行业的发展中[1]。变频器的主要工作原理是工频的外部电源经过三相全波整流, 并给逆变电路和控制电路提供所需的直流电源, 再通过直流中间电路对直流电路输出进行平缓, 得到质量较高的直流电源, 最后在控制电路的控制下将电路输出的直流电源转换为频率和电压, 从而达到调节电机转速的目的, 并通过电路和外部设备配合进行各种高性能的控制。在科学技术飞速发展之下, 技术水平在不断提高, 也应对变频技术进行不断地改进和完善, 这样才能满足当今社会的发展需求, 将其应用到制冷空调中, 对提升制冷空调系统的运行效率有着极大的作用。

2变频技术在制冷空调系统中的应用及节能分析

2. 1制冷压缩机的应用

制冷压缩机是制冷空调系统的重要组成部分。在空调制冷系统运行的过程中, 制冷压缩机的耗电量大约占整个系统耗电量的40% 左右, 并且, 在实际的工作中, 每年的平均负荷大约是峰值热负荷的60% 左右, 且只有压缩机容量的50% 左右, 这将造成压缩机在运行的过程中, 有大部分的时间将在低负载下运转[2]。将制冷压缩机应用到制冷空调系统中, 应根据空调的实际情况进行合理的应用, 如在大中型冷库以及中央空调系统中, 可以采用螺杆式、活塞式、离心式等类型的压缩机, 而且还应保证压缩机结构上应有的调节功能, 可以根据工况的变化对制冷压缩机进行有效的调整, 更好地适应工况的变化, 从而有效地提升制冷空调系统的运行效率, 更有利于系统运行的节能。

例如, 在使用离心式压缩机的过程中, 该压缩机主要采用进气口导向叶片开度的变化来调节进气量, 以此来调节制冷量, 通常我们称为扇门调节。从当前制冷空调系统的运行情况来看, 扇门调节虽然可以起到一定的节能作用, 但扇门调节会造成电机的负载电流降低, 使电机的电压和转速保持恒定, 这种情况将无法彻底改变电机低负荷下效率低的问题, 无法达到节能的目的。而如果采用变频器进行调速的话, 将会使电机的附在损耗、固有损耗以及其他的损耗有所下降, 使得电机的电压、电流以及转速频率也随之下降, 电机功耗也将随流量降低, 运行参数的控制精度也有所提高。在这种情况下, 变速离心式压缩机的平均节电量在30% 以上, 在低负荷时节电达到70% 以上, 是未来制冷空调系统运行中值得推广的制冷技术。

2. 2循环水泵的应用

循环水泵是制冷空调系统的重要组成部分, 在整个制冷空调系统运行的过程中, 循环水泵的耗电量大约占整个系统的25% 左右。因此, 制冷空调系统的节能必须要考虑到循环水泵的节能措施[3]。当前制冷空调系统主要采用VM系统 ( 南方泵业股份有限公司的一种水泵类型) , 在运行的过程中主要根据系统负荷的大小来进行自动调节。但在实际的运行过程中却发现, 循环系统的水泵的选型、调控的方式与制冷机组和用户脱节, 在这种情况下, 循环水泵的控制效果不佳, 同时能源效率上也会产生诸多的问题, 造成运行效率低问题, 甚至会引发VM节能系统故障, 整体的节能效果不好, 制约了制冷空调系统的稳定发展。对此, 必须采取有效的解决措施, 将先进的变频技术合理应用到制冷空调系统中, 切实有效地解决VM系统的节能问题。如引入变频器技术应用热量平衡关系式, 并对制冷量与水流量实施自动同步调节, 从而实现在全流量范围内进行有效的调节, 平均每年可以节电达到50% 左右。另外, 就目前VM系统的运行情况来分析, 所采用的变频技术在控制上依旧存在一定的技术性问题, 这些技术性问题亟待解决, 否则将会影响到制冷空调系统的整体运行效率。 因此, 应充分运用变频技术改进循环水泵的运行, 切实有效地提升循环水泵的工作效率。如以下是应用变频技术后的循环水泵工作原理 ( 如图1所示) 。同时, 在科学技术飞速发展的过程中, 还应不断地对变频技术进行改进和创新, 以此来完善和改进。

2. 3变频空调的应用

变频空调主要是采用先进的变压变频技术, 在其内部装设变频控制器, 事先改变空调的压缩机转速, 以及采用室内外温度连续调节制冷量、制热量的方式, 当然在此过程中应将人体的舒适度作为调节的准则, 对其进行有效的控制, 保证室内温度的连续曲线跟随设定的温度曲线, 从而达到节能、舒适、降噪音的目的, 为人们营造一个健康、舒适的生活环境。

变频空调在制冷空调系统中的应用, 主要有以下几方面优点[4,5]。1在低温的环境下, 有着较高的制热能力。此过程主要是通过提高压缩机的工作频率来提高制热量, 一般情况下, 制热量可以达到同类空调器的1. 5倍左右, 是传统空调器无法比拟的。2具有自动启动的功能, 如, 在突然停电后再来电的情况下, 如果是传统空调器的话, 则需要手动进行启动, 才能保证制冷空调器的正常运转; 而在变频技术应用下的空调系统, 将打破传统空调器的限制, 在来电的情况下可以自动启动并进入正常的运行轨迹, 从而保证制冷空调系统运行的稳定性。 3制冷或制热速度快。空调系统对制冷或制热速度的要求较高, 在变频技术应用之后, 变频空调器在每次启动的过程中, 都会先以最大额功率启动, 最大的风量进行制冷或制热, 在迅速达到设定的温度之后, 压缩机将会降低转速, 并转至低能耗状态运转。在这种情况下仅仅需要维持设定的温度, 保证室内温度的波动最小, 从而有效地避免压缩机频繁开停影响到压缩机的使用寿命, 同时也降低了压缩机运行的耗电量。

3结语

在制冷空调系统运行的过程中, 对节电、能耗以及运行的性能和控制的精度等都应提出一定的要求, 这样才能保证空调系统的节能。通过对制冷压缩机的应用、循环水泵的应用、变频空调的应用等几方面的分析, 以此提升制冷空调系统运行的效率, 提升制冷空调系统运行的制冷效果, 从而达到节能环保的目的。

参考文献

[1]李百公, 贺聚丰, 刘嵩阳.上海某冰雪世界制冷空调系统运行能耗分析[J].制冷空调与电力机械, 2014 (4) .

[2]陈海峰.变容量调节技术-制冷空调系统的未来之路[J].中国建设信息 (供热制冷专刊) , 2012 (3) .

[3]高翔, 吴钢, 陈金增.制冷空调系统的模糊控制与模拟仿真[J].海军工程学院学报, 2014 (3) .

[4]李鹏荣, 张明方, 张忠燕.超小型热水型溴化锂制冷空调系统的研制[J].制冷技术, 2013 (4) .

空调系统及节能技术 篇5

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。

节能空调之变频技术 篇6

变频空调的初衷

众所周知，早期空调主要是定速空调，压缩机以固定的功率工作，通过控制其起动和暂停，来达到调节室内空气温度的目的。这种方式的优点是简单易行，工作稳定可靠，缺点就是室内温度波动比较大，人的舒适度大打折扣。由于工作原理的限制，在制冷过程中压缩机必须频繁起停，即使气温不太高时，这种压缩机起停仍然不可避免。

不难看出这种工作方式存在很大缺陷，首先，压缩机电机频繁起动使得空调机耗电量加大（一般起动电流至少是正常运行电流的4~5倍）；其次，压缩机转子反复加速和减速使其寿命缩短；另外，调节精度有限，温度波动大。

为了改变定速空调的缺陷，空调变频技术随之诞生了。

变频空调的原理

通过以上介绍，我们知道要改变定定速空调的不足，就是要使空调机根据不同的外界环境温度，改变压缩机的转速，从而改变空调制冷量，这样就能使室内温度波动尽可能小。

要了解空调变频技术，首先要了解变频调速电机。我们知道要改变压缩机电机转速，就要实现电机调速，通常直流电机具有很好的调速性（可实现真正的无级调速），而且体积小，结构简单，但其效率较低，而且其电枢与炭刷摩擦产生换向火花，容易磨损炭刷，需要经常维护，对家用空调密闭式压缩机而言，采用直流电机难度较高，因此，家用空调压缩机目前大多采用的还是交流电机。下面就让我们看看它的工作原理。

在各种调速电机中，最为典型的是三相交流感应异步电机，这种电机定子绕组中会产生一个旋转磁场，该磁场的转速为n=60f/p，式中：为n为交变磁场转速，f为交流电频率，我国民用电为50Hz，p为绕组磁极对数。三相交流感应异步电机的转子就是在这种交变磁场力的推动下工作的，并且其转速与磁场转速存在一定的转差率，因此，改变频率f就可改变磁场转速n，也就可以改变电机转子旋转速度，变频空调就是基于这种理论而设计的。

虽然，原理比较简单，但是真正要在民用空调中实现电机调速功能还是存在一定难度的，因为民用住宅使用的不是三相电而是单相电，而单相交流电机又没有旋转磁场，也就无法使用变频率调速。因此，在空调变频技术中产生了逆变器，简单来说，它是一种利用半导体和电子控制技术，在电器线路中实现“交流—直流—交流”的控制器件。那么，利用逆变器，我们可以先将单相民用电整流成直流电，再经过滤波，然后通过六个功率开关器件组成的双极性三相逆变桥电路将直流电逆变为三相交流电，以此来驱动压缩机电机。

明白了变频原理，我们再来看一下装上逆变器的空调器是如何工作的。

首先，变频空调器的室内温度传感器检测出室内环境温度，然后与设定温度进行比较，发出一个温差电信号，控制器根据反馈的温差信号（温差大小）调制出导通或关闭逆变器功率开关的指令，该指令是具有一定频率和导通时间的脉冲电压，温差大，脉冲频率就高，压 缩机电机的旋转磁场的频率也就随之增大，电机转速就加快；反之，如果温差小，脉冲频率就低，压缩机电机旋转磁场的频率就随之减小，电机转速就变慢。这样，就实现了压缩机电机的变频调速，使得空调器制冷量大小可调。

对上述变频空调中实现变频驱动的格元器件我们称之为变频器，其基本工作原理可用图1表示。

变频空调节能探讨

通过以上介绍，我们了解了变频空调器的基本工作原理，但是究竟选购变频空调器是否划算，我们可以仔细分析一下。

过去曾经有人认为变频压缩机电机的效率比普通压缩机电机效率高，所以比较省电，其实这是一个误区。电动机本身效率并不一定得到提高，笔者通过一定的电机检测实践，发现1kW以上电机效率差异不大，况且空调器逆变器在交直交转换时还有一定的转换损耗，所以，变频空调真正省电的地方不在于此，而是在于它的压缩机电机的连续运转。前面我们讲了，压缩机起动电流至少是正常运行电流的4~5倍，普通空调压缩机难免频繁起动，对于像我国这样的空调器使用大国，其电能损耗是相当可观的，因此，我认为变频空调作为一种节能家电，在大面积全天候24小时工作的领域（如中央空调）还是有广泛的应用前景，值得推广。

空调系统及节能技术 篇7

从20世纪70年代开始, 面对突如其来的能源危机, 建筑电气节能技术在各国逐渐引起重视。1974年, 第一部建筑电气节能相关技术标准 (采暖空调等方面) 由法国率先制定和颁布, 这一标准一度被欧洲各国所采用。1979年, 美国能源信息机构 (EIA) 成立, 主要负责统计美国建筑物电气能源消耗和支出数据, 并每5年进行一次全面修订。1979年, 日本颁布了楼宇住宅建筑保温隔热基本标准, 并对所用的各种保温材料参数规定了最小限度标准。目前, 发达国家已逐步建立起完善的节能技术机构, 并制定了较为成熟的低压电气节能标准和规范[1]。

我国建筑电气节能技术起步较发达国家晚, 于1986年颁布了《民用建筑节能设计标准 (采暖居住建筑部分) 》, 节能率要求达到30%, 是我国第一部建筑节能法规。之后又颁布了《全国民用建筑工程设计技术措施-建筑节能专篇》, 其中电气专业协调各个专业起到了关键作用。2007年, 中国建筑电气节能专业委员会在清华大学建筑节能中心成立, 标志着我国建筑低压电气节能技术迈出了实质性的一步。

目前, 我国工业化和城乡建筑发展迅猛, 其建筑规模与速度前所未有, 建筑能耗总量呈直线上升趋势, 而低压电气能耗占能耗总量的30%左右, 因此设计人员有必要采取相应措施达到低压电气节能的目的。

2低压电气系统节能技术现状

低压电气节能技术发展到今天, 已经相当完善, 本文将从变配电室的选址、变压器的选型、供配电缆的设计以及电动机和照明光源的选择来对现有的电气节能技术进行阐述。

2.1变配电室节能

在实际项目设计中, 变配电所的选取应尽可能处在负荷中心, 来减少电能在线路上的损耗, 电源供电半径应在250m以内。在高层建筑中, 配电室应尽量靠近电井, 对于比较大的建筑主体, 应设置两个甚至更多电井。对于低压配电级数不宜超过3级。

2.2变压器节能

变压器是供配电系统的核心设备, 据统计, 其损耗可达到整个电气损耗的10%左右。损耗来源主要包括有功损耗和无功损耗。有功损耗主要是铁耗Pfe和铜耗。

其中:Kn, Ke为磁滞系数, 取决于变压器铁心材料;f为电源频率, Bm为最大磁通密度, Kf为波形系数, t为硅钢片厚度;

其中:I为变压器线圈电流, R为变压器线圈电阻[2]。

因此, 我们选择变压器时应尽量选择新型材料的节能型变压器, 现在推广的S10、S11等高效系列, 铁损比普通变压器降低15%, 而非晶合金变压器铁损比S10、S11系列降低1/3;提高变压器二次侧功率因数, 从而减少负荷电流, 减小变压器铜损。

另外, 变压器能量转换效率与变压器负载率之间不是完全成正比例关系, 其高效能量转换效率是在变压器处于50%~60%的负载下获得, 所以在确定变压器容量时, 应该从技术性、节能性、高效性等方面, 合理进行变压器选型设计, 以防出现容量选择过大或者过小的现象, 因为这样不仅达不到变压器的运行要求, 而且还增加了自身损耗, 造成资源浪费。

2.3供配电缆节能

由于传输导线上存在电阻, 所以电能在传输过程中会不可避免地产生有功功率损耗。降低线路损耗的途径主要有:选用电阻率较小的材质电缆, 如新型耐热铝合金线缆;增大导线截面;铺设供电线路时尽量走直线, 使线路最短, 避免迂回供电。如表1所示, 对电网进行升级改造, 将原有线路升压, 能大幅降低可变损耗。

2.4动力节能

在现代建筑中, 电动机不可或缺, 其损耗主要包括有功功率损耗和无功功率损耗, 因此, 提高其功率因数及工作效率是目前应对电动机节能的主要措施。

电动机无功功率主要是在系统中建立旋转磁场, 异步电动机由于其工作原理, 其转速始终小于同步转速, 因此无功损耗较大;而同步电机转速基本接近同步转速, 无功损耗较小。因此, 选择电动机时, 可以尽量选用功率因数较高的同步电机, 以节省电能损耗。

磁性材料采用高品质、低损耗的高效异步电机 (Y、YZ、YZR等系列) , 相对于普通异步电机, 其功率因数可提高8%左右, 总损耗减少20%~30%, 因此, 在使用异步电动机时, 尽量选择高效电机。目前, 在工控领域, 变频器使用广泛, 它采用V/F控制策略, 调节电机电源频率从而间接改变异步电机转速。变频器内部包含存储器, 可以存储简单程序, 按照设定好的程序, 变频器会每隔一段时间自动检测电机负载变化, 而后根据负载变化情况调用存储器内部程序, 从而调节电机转速, 提高异步电机在空载时的效率, 节约了电能, 因此在设计时尽可能采用交流变频调速技术[3]。

此外, 我们还可以通过无功补偿来提高电机的功率因数。对于容量较大且传输距离较远的电机 (风机、水泵、传送带等) , 采取就地补偿措施, 其他可采取集中补偿措施。

2.5照明节能

合理选择节能灯具是建筑电气节能的重要措施, 高效白炽灯光通量15lm/W, 普通荧光灯T12的光通量为55lm/W, 而三基色T8、T5荧光灯光通量为93lm/W, LED为70~150 lm/W。因此, 在选择照明灯具时, 尽可能选择三基色T8、T5荧光管或LED灯。

对于灯具的控制, 在建筑内部走廊, 楼梯等处, 可采用具有声光控制功能的灯具;对于大的建筑主体 (广场、厂房等) 可采用集中控制措施, 如果有条件的话, 还可以采用计算机智能控制, 不仅可以达到节能的目的, 还能制造出难以想象的灯光效果。

3低压电气系统节能技术发展趋势

3.1智能建筑系统

智能建筑可以采用现代计算机、信息通信和自动控制技术, 全面地对建筑物中的各类设备进行监控和控制, 在满足建筑功能的前提下, 进行最大限度的节能。跟据工程实际经验可知, 通过高效的节能设备和先进的自动化控制系统的实施, 智能建筑能耗比普通建筑能耗降低30%~50%[4]。

例如供配电系统, 智能建筑系统可检测到设备电压、电流、有功功率、功率因数以及设备是否运行良好, 而后, 这些数据会被导入计算机程序, 计算机会根据当前外部因素 (如负载变化, 天气情况等) , 在后台自动实时调节各个设备, 以达到最优节能状态。

智能建筑系统会根据当时的环境以最优的控制方式对照明进行控制, 不仅节约了大量电能, 还延长了灯具使用寿命, 节省了运行费用, 同时, 不同的控制方式还能增强建筑的视觉美观效果。

3.2太阳能光伏技术

近几年, 随着光伏逆变技术的发展, 住户安装太阳能电池板到建筑物屋顶, 终端通过控制器、逆变器连接到公共电网, 消费者与电网互联, 形成家庭光伏系统已经成为可能[5]。这种具有并网功能的太阳能光伏混合动力系统既可以给电网供电, 也可以使用电网供电, 这样不仅保证了能源的有效利用, 减少了无用损耗, 而且在关键时刻还具有电力调峰的作用。目前, 太阳能热水器已经在建筑行业里广泛采用, 节能效果明显。济南市规定自2014年起, 100m以下新建高层住宅强制推广使用太阳能。相信, 在不久的将来太阳能光伏技术会更加完善。此外新能源还有风力发电、地热和核能等, 还处于不成熟阶段。

4结束语

我国虽然是一个资源大国, 但同时也是一个能耗大国, 人均资源占有率只有世界平均水平的一半, 节能减排尤为重要。因此, 电气设计人员在设计低压电气系统时, 应尽量考虑上述几种节能措施, 尽最大努力为国家电气节能贡献自己的力量。

摘要：本文首先介绍了国内外低压电气节能技术的发展历史, 然后从变配电室、变压器、供电电缆、动力及照明等方面阐述了当前节能技术所采取的措施, 最后对低压电气节能新技术进行了描述。

关键词：低压电气,节能,光伏

参考文献

[1]廖述龙.高层楼宇建筑电气节能技术研究[D].上海:上海交通大学, 2012.

[2]于泽勇.建筑电气节能问题研究[D].济南:山东大学, 2009.

[3]李蔚.电气节能技术在工程设计中的应用[J].建筑电气, 2009, 28 (19) :66-70.

[4]林毅宏.智能楼宇建筑电气节能现状及节能设计研究[J].自动化与仪器仪表, 2011, 28:135-136.

空调系统及节能技术 篇8

关键词：高层建筑,供热系统,压力及温度的自动控制

建设节能型住宅,是我国节省能源资源,实现经济可持续发展势在必行的抉择。从1997年到2006年,房地产开发投资增长3.2倍;从1999年到2004年,全国商品房销售面积从1.45亿平方米增加到3.82亿平方米;从1998年到2004年,城镇居民人均住房建筑面积由近19m2提高到约24m2。现代高层建筑的发展有利于节约用地、解决住房紧张,减少市政基础设施和美化城市空间环境。如达到发达国家建筑节能水平,到2020年我国每年将节省3亿吨标准煤,降低8万千瓦用电负荷。我们开发的设备是采暖行业中节能降耗的必要手段和保证。市场需求很大。由于即将推广的分户计量,原有的高层供暖设备将难以满足系统的要求,节能型智能供热设备可以很好的解决这样的问题,这样的设备很容易被市场接受,并具有很强的市场竞争优势。

本项目研制的高层建筑供热系统节能控制技术及设备机组的适用范围:1)在原有管网的基础上,欲将高区采暖系统与低区采暖系统并网运行;2)欲将集中供热换热站与高区采暖系统直连运行;3)企业、居民小区的热源并网改造工程等。

高层建筑供热系统节能控制技术及设备机组的性能特点:1)高度智能化:设备机组采用变频控制技术,DDC数字多功能控制技术和智能仪表,全过程自动运行,无需人员执守。2)节能,安全可靠:设备机组可配合原有系统的运行调节方式进行质调节,量调节及质、量并调,减少运行能耗。通过采用先进的技术手段,在满足功能需求的前程下,充分保障系统运行的安全可靠,低区不超压,高区不汽化,并网压力一致,最大幅度减小对原有系统的影响。3)技术针对性:具体的用户存在不同的问题,如定压方式、外网规模、建筑高度、建筑高差等,设备机组可针对各个用户的具体问题提供相应的解决方案。参见图1。

1总体设计

1.1总体方案

根据建筑物供暖系统定压方式、规模高度、建筑面积和高差等要求,对智能仪表和变频器进行设置,通过变频器对增压泵的控制,使泵以软启动方式开启,变频器控制泵的转速,以恒定压力给高区采暖单元供热,当高区回水压力达到设定值后,开启减压隔断装置的电磁阀,高区回水经减压阀回到低区管网。通过对回水压力和温度的检测,自动调节阀门的开度,达到高、低区回水压力一致,温度相近,确保低区系统的安全运行和高、低区系统的热力平衡。当检测到供水温度达到高区采暖系统要求的温度极限时,自动开启降温电磁阀,将高区的低温回水与高区供水相混合,降低供水温度,确保高区采暖系统的安全。并在系统停泵和停电时将高区采暖系统和低区采暖系统隔断为两个完全独立的系统。充分保证低区采暖设备的安全。

1.2研制目标

当高层供暖系统流量变化范围在30%内,

压力精度≤0.01 MPa

温度精度≤1℃

响应时间≤1 s

1.3研制内容

按照功能可将设备机组划分为数字式变频控制柜,变频增压,减压隔断和降温调节四大系统部分。

2 分系统设计

分系统设计中充分借鉴现有技术装备并自主开发具有自动调整高区、低区之间热力平衡功能的机构,使之和现有设备有机结合,解决在变流量状态下的高层建筑的供热问题。该设备采用了先进的计算机数字控制和变频技术以及成熟的压力、温度传感技术和完备、可靠的自动控制设备,达到变流量的状态下的压力和温度的控制。

2.1 变频增压系统

根据建筑物供暖系统定压方式、规模高度和高差等要求,利用变频技术和独立研发的控制仪表对增压泵进行控制,达到将低区的供热水有效、节能地输送到高区采暖单元的目的。保证采暖单元正常的供热。根据采暖面积的大小确定增压泵的流量。根据建筑物的高度和系统的延程阻力的大小来确定水泵的扬程,由水泵的流量和扬程决定水泵的口径和功率,确定了水泵的功率后,选取与之相匹配的变频器的型号。

本系统涉及3个方面的计算问题:

1)根据定压方式、规模高度、建筑面积和高差等参数进行室内热水采暖系统的水力计算;

2)根据热源来流温度和压力进行室外热水网络的水力计算;

3)根据室内和室外热水采暖系统的水力计算进行加压泵变频调速及控制。

2.1.1 室内热水采暖系统的水力计算(等温降法)

1)根据已知温降,计算各管段流量

式中Q——各计算管段的热负荷,单位为W;

t——系统的设计供水温度,单位为℃;

t'h——系统的设计回水温度,单位为℃。

2)根据系统的循环作用压力,确定最不利环路的平均比摩阻

式中Rpj——最不利循环环路的平均比摩阻,单位为Pa/m;

Δp——最不利循环环路的作用压力,单位为Pa;

a——沿程压力损失占总压力损失的估计百分数,可查表确定;

ΣL——环路的总长度,单位为m;

3)根据经济平均比摩阻和各段流量,查表选出最接近的管径。

4)计算确定各管段的沿程压力损失

式中:l——各管段长度。

5)确定各管段的局部阻力系数,计算确定各管段的局部压力损失。

式中:——局部阻力系数和ρ——液体的密度。

v——液体的流速。

6)确定系统总的压力损失

2.1.2 室外热水网络的水力计算

室外热水网络水力计算的主要任务是

1)已知热媒流量和压力损失,确定管道直径。

2)已知热媒流量和管道直径,计算管道的压力损失,进而确定网路循环水泵的流量Q和扬程H,进而确定泵的功率:

式中:g——重力加速度;η——水泵的效率

3)已知管道直径和允许的压力损失,校核计算管道中的流量。

室外热水网络水力计算方法与室内热水网络水力计算方法相同,不再赘述。

2.1.3 加压泵变频调速及控制

变频调速,是通过压力传感器将管网的压力信号转换成电信号,经滤波器滤波后,由A/D采集到微机控制器中进行比较、判断,并经调节处理后,送至D/A转换器输出给变频器,变频器再通过输出不同的V/F图形,改变频率输出电压频率,从而控制交流电动机的转数,达到自控目的。

2.2 减压隔断系统

减压隔断系统的功能是将高区的回水压力降低到与低区回水压力相同后,将回水送回到低区供热管网。从而减少因压力不同而对低区采暖系统产生的影响,并在系统停泵和停电时将高区采暖系统和低区采暖系统隔断为两个完全独立的系统。充分保证低区采暖设备的安全。通过对回水流量的调节,达到高、低区采暖系统的热力平衡,互不影响。该系统由过滤器、电磁阀、持压减压阀、电动调节阀等组成。根据水泵的流量选择相匹配的型号。

该系统由过滤器、电磁阀、持压减压阀、电动调节阀等组成。其中,持压减压阀是保证系统安全运行的关键部件,其原理示意如右图2所示。

持压减压阀的工作原理是当回水管的压力作用在阀瓣的向上力超过弹簧的压力时,阀瓣才能打开。

持压减压阀的作用是保证高层系统不会出现倒空。当管网循环水泵停止运行时,弹簧的拉力超过高层系统的静水压力,就将阀瓣拉下,将阀门关闭,同时安装在供水管上的止回阀可防止上层系统的水从供水管回流倒空,这样就将上层系统与室外热管网切断了,避免了高层建筑过大的静水压力作用在管网系统上。一般,将弹簧的压力设置在大于该处静水压力30～50 kPa。循环水泵运行时,该处回水管动压超过弹簧压力,从而顶开阀瓣,阀孔打开。

1-阀体;2-阀瓣;3-阀杆;4-阀膜;5-弹簧;6-调节杆

工程中减压阀的选型也很重要,合适的减压阀既可以节省成本,又能稳定水压,同时保证水量足够的情况下不浪费水。

2.3 降温调节系统

随着新型材料的应用,有些情况对供热温度要求不能太高。目前工程中大多采用地板辐射采暖和风机盘管,这种情况都要求供热系统采用低温差、大流量的方式运行。降温调节系统的作用就在与此,当高区供热水温超出高区采暖单元的要求时,开启降温系统的电磁阀,使温度较低的高区回水和温度较高高区供水相混合,达到降温的目的,同时也增大了高区的供水流量。该系统由过滤器、电磁阀和温度传感器等组成。

低温热水地板辐射采暖的计算方法采用修正系数法:

式中:Qf——辐射采暖热负荷,单位为W;

Qd——对流采暖热负荷,单位为W;

φ——修正系数,低温辐射采暖系统为0.9～0.95(寒冷地区取0.9,严寒地区取0.95)

2.4 数字式变频控制柜

该单元是整个设备机组的控制核心,它通过对系统不同点的压力、温度的数据采集,经过计算机对所采集的数据进行分析处理,向各执行机构发出指令,来完成各系统的功能。它还带有自检功能和报警功能,以保证系统的安全。

主要功能有:1)画面显示功能:温度T1,温度T2,阀门开度百分比,压力,变频工作频率,水泵运行状态;2)温度控制功能:以T1作为给定,T2作为反馈,通过PID控制方式调节阀门开度。当T1>T2时阀门开度增大,反之T1

其组成如下:1)数据采集系统,可采集PT100两路。4-20 MA两路、三相电压检测0-690 V,电流100 MA检测两路,8路开关量输入状态。2)输出6路继电器、1路0-10 V输出。3)通讯接口:2路RS485通讯。

电路图及控制柜外形布置图详见图3,电路控制图详见图4。

数字式变频控制柜程序流程见图5。

作为最终样机的特色之一,该产品具有良好的人机交互界面,可实时显示如下信息:

1)状态报告:①变频工作电流,输出频率,输出电压;②进线三相电压;③进线三相电流;④控制器端子的接通状态。

2)应用菜单:①恒压的压力设定值,PID的比例,积分时间,下限工作频率;②可以设定休眠频率,休眠延时,唤醒压力,唤醒延时;③可以设定温度控制的PID的比例,积分时间;④可以设置阀门控制的最大开度,最小开度。

3)切换成手动控制开度。

4)系统菜单:①调整电流检测变比;②传感器断线检测使能;③上电总时间和运行总时间;④软件版本号。

5)故障弹出页面:有温度,压力传感器断线,相序错向时,系统显示报警页面,并鸣笛。

3 试验和应用情况

3.1 试验情况

为了验证项目设备在引入节能技术之后不会对原有的供热系统的输入输出(压力和温度)造成明显的影响,同时能够更加合理地利用热源,采用最小流量的供水,达到最佳供热效果即最佳舒适度的目的。分别进行了减压隔断系统可靠性试验和系统联调试验,介绍如下。

3.1.1 减压隔断系统可靠性试验

试验目的:1)检验减压隔断系统能否在要求的范围内将高区的回水压力降低到与低区回水压力大致相近的程度;2)检验减压隔断系统能否在系统停泵和停电时将高区采暖系统和低区采暖系统完全隔断。

试验方法:连接参试产品成为闭合回路后,运行试验台至稳定工况(高区的回水压力变化范围在0.01 MPa以内),开启系统运行至稳定后,分别完成1)记录系统前和系统后的压力参数,同时比较系统后的压力参数与低区回水压力的相近程度;2)实施停泵操作;3)实施停电操作,并且系统反复运行3次考察一致性及可靠性。记录数据如表1所示。

3.1.2 高层建筑供热系统节能控制技术及设备系统联调试验

3.1.2. 1 联调压力试验

1)按照图6显示P1,P2,P3,P4处的压力值;

2)设定P1=0.600 MPa,通过系统自动调节使P3处的压力与供热系统低区回水压力相近(,试验环境下=0.300 MPa);

3)要求设备运行平稳,无冲击,无噪音;

4)传感器反馈压力每1 h进行1次读数记录,试验时长5 h。

3.1.2. 2 联调温度试验

1)按照图7位置显示T1,T2,T3处的温度值;

2)当试验环境下T1=60℃时,通过系统自动调节使T2处的温度与供热系统低区回水温度T3相近(试验环境下T3=48℃);

3)传感器反馈温度每1 h进行1次读数记录,试验时长5 h。

3.2 试验结论

由于系统设备引入了具有自动温度跟踪功能的智能控制仪表,通过对执行机构进行自动调节,使高区回水温度在变流量状态下随低区回水温度变化而变化,并使二者温度达到最终相近的目的。同时也充分证明该系统设备具有高度智能化、自动调节高低区热力平衡、节能和安全可靠的特点。

3.3 应用情况

为了考核样机的整体使用可靠性、经济效益和调整保养的简易程度,关键部件和易损易耗件的耐用性和安全性,并于2009年的采暖季对样机进行了严格的试验考核。考核分别在太原及周边市县的不同高层建筑中进行,考核结果完全满足设计需要。此技术解决了由于供热分户计量后所衍生的计费问题,更重要的是实现了合理利用资源和低碳节能的工程理念,受到业内人士和广大顾客的欢迎。

4 结论

高层建筑供热系统节能控制技术及设备是在目前业界对高层建筑供热系统设备的选择上越来越追求安全、高效、可靠和节能的同时又兼顾集成化、小型化和标准化的基础上研发而成的。

1)针对高层建筑供暖系统节能的要求及在变流量工况的环境下运行特点,通过运用计算机数字控制变频技术和智能仪表技术,使系统达到在流量变化范围在30%内时,压力精度≤0.01 MPa;温度精度≤1℃;响应时间≤1 s。

2)由于系统设备引入了具有自动温度跟踪功能的智能控制仪表,通过对执行机构进行自动调节,使高区回水温度在变流量状态下随低区回水温度变化而变化,并使二者温度达到最终相近的目的。

3)通过分系统试验和系统联调试验充分证明:该系统设备具有高度智能化、自动调节高低区热力平衡、节能和安全可靠的特点。

参考文献

[1]李晋.LED显示屏控制芯片ZQL9701的应用.山西农机学术版,2003(17):63-64

[2]李晋.供热系统中不同定压方法的比较.山西农机学术版,2003,19:117-118

[3]李晋.智能型高低区供热直联机组.科技情报开发与经济,2004,14(9):367-368

[4]刘梦真,王宇清.高层建筑采暖设计技术.北京:机械工业出版社,2004

空调系统及节能技术 篇9

1 项目节能技术改造

该节电项目建设主要包括2部分:推广应用抽油机一体化变频控制技术与远程监控, 为抽油井能效监测与地面参数动态调整提供条件;建立抽油井能耗与效率实时监测分析与优化系统。

按照实施方案9月底基本完成, 96套远程监控与变频控制一体化控制柜已安装调试完毕。各项参数的实时监控、系统分析软件正在调试与试运行。

1.1 抽油机变频一体化控制技术

变频调速技术的实施可实现以下功能:

1) 变频器软启动功能:启动时电流小, 对电网冲击小, 能耗降低。减小对电动机、减速箱、抽油机等机械的冲击, 延长相关设备的使用寿命。软启动和降冲速可延长抽油机寿命及油井免修期20%以上。

2) 变频器控制上下行程速度功能:实现设备上、下行程自动识别, 从而改变抽油机上、下行程的运行速度。另外, 抽油机冲速可以在1～6范围内任意调节, 可使抽油机的抽汲参数对不同油井而言有不同设计。适当调节, 能提高泵的充满系数, 减少泵的漏失, 从而提高泵效达到增产目的。冲速的任意调节, 还可不停机调节产量, 解决了因更换皮带轮调速造成的停产, 从而提高了生产效率。

3) 分段转速控制功能:通过变频器对抽油机转速进行调节, 根据抽油机的特殊工况, 把转速控制细化为上冲程转速和下冲程转速分段控制, 可实现上冲程时电动机工作在50 Hz, 下冲程电动机工作在20～30 Hz, 达到快提慢放功能, 从而降低漏失, 提高泵效。

4) 高效制动功能:变频器实现制动控制方式, 能自动跟踪电动机的负载调整电压及频率, 将抽油机发电状态时产生的能量用电阻就地消耗。可减少电动机发热, 消除电能反送, 这相当于综合了变电压节能和超越离合器节能。

1.2 单井系统效率实时监测与优化技术

新增WellView机采井远程监控系统以及EffStar系统效率软件分析技术平台, 可实现以下系统功能:

1) 数据远传功能 (GPRS数据发送模块DTU) :能够对抽油机载荷 (最大值与最小值) 、电流 (Ia、Ib、Ic) (最大值与最小值) 、电压 (Ua、Ub、Uc) 有效值、有功功率、无功功率、功率因数、上下冲程最大电流值、上下冲程功率、平衡率、油套压、日用电量、累计电量、冲速、系统状态、采集时间等数据的远程上传。

2) WellView监控功能:系统具有示功图、电流图、电流、电压等参数的实时数据、历史数据查询功能, 根据长时间的参数变化情况, 方便快速分析。现场数据通过GPRS系统上传到采油厂中心控制室操作站, 实现实时抽油井遥测数据的显示, 显示抽油井的线电压、三相电流、电动机负荷等;显示抽油井的实时工况, 使用动画显示、图标、文字来直观描述当前设备的状况, 如提供启停、挂牌维修、停止使用等状态显示图、棒图、曲线等专业功能, 同时可提供或建立专家库实现比较、存储、调入打印等功能。

3) EffStar系统效率实时监测分析与优化功能:结合变频调速技术, 根据当前示功图动态调整抽油机的冲速, 让抽油机保持在最优生产参数下运行, 对油井系统效率进行实时分析与计算, 同时提供完整的抽油井系统效率生产统计报表。

4) 以网页形式发布计算结果, 同时也可以完成各种历史数据、曲线的查询。

2 系统优化效果分析

2011年5月19日完成96口抽油井节能改造前的测试, 其中实测井数为93口, 另有3口因大修停井未测试。安装改造完工后经调试正常于10月12日进行了第二次测试, 实际施工安装96口, 经过现场第二次抽测47口井只有29口井的测试数据满足评价数据要求, 第三次补测了19口井, 本报告共评价48口井, 由于各种因素影响, 在报告中有48口井未作评价。48口井的系统效率及综合节电率分析评价见表1。

(GB/T12497—2006《三相异步电动机经济运行》、SY/T5264—2006《油田生产系统能耗测试和计算方法》、SY/T6422—2008《石油企业节能产品节能效果测定》)

3 单井实时数据监控与系统软件应用效果分析

按照实施方案, 96套远程监控与一体化控制柜已安装调试完毕, 各项参数的实时监控、系统分析以及WEB发布软件运行正常, 达到了预期目的。

1) 实时监测系统实现了七大功能, 即抽油井实时运行监控、电参量与示功图、抽油井平衡状况、示功图叠加对比、任意时间段单井用电量查询、系统效率分析、单井异常报警信息。目前运行性能稳定, 数据准确, 为实时优化工况、开展能效对标提供了保障。

2) 实时监测与人工测试数据对比分析表明, 该系统监测数据符合现场实际, 对于间开井、产状变化井, 实时监测取得数据在优化工况方面更具指导意义。

3) 对电参数实际测试与远传监控显示数据比对见表2。

经验证, 油井井况及冲速变化不大时, 上传电参数与现场实际测试数据基本一致。除H102井冲速变化较大无可比性外, W5-78井最大偏差1.39, WQ8井最小偏差0.1, 达到了预期目的。

4 经济效益分析

一体化控制调参年节约电量180.34×104kWh, 电费按0.72元/kWh计算, 年节约电费129.85万元 (SY/T6422—2008《石油企业节能产品节能效果测定》) 。

根据温米采油厂每年平均地下检泵约80台次, 全厂263口抽油机中共安装抽油机一体化变频控制柜96台, 变频运行平均在30～40 Hz之间, 这样计算, 平均检泵周期延长1/4, 每年平均减少检泵次数20台次, 按照往年平均每台次检泵人工、材料费用共6万元计, 每年减少检泵费用120万元。

投入产出比:

购置费388万元 (用合同价) +安装调试费75万元 (包括安装材料、电缆等) +评价费25万元=488万元;投资回收期为1.91年 (GB/T15320—2001《节能产品的评价导则》) 。

5 结论

空调系统及节能技术 篇10

关键词：循环水系统,动态监测,技术改造,节能降耗

循环水系统的主要动力源是水泵, 因此对于电能的消耗较大, 占整个生产总过程用电量的8%~10%, 有一些不合理的水泵运行系统的电量耗费甚至占到总用电量的40%.开展循环水系统的节能优化首先要对工艺装置进行优化, 在此基础上, 降低企业循环水运行的能耗。

1 节能优化技术的基本原理

工业冷却循环水节能优化系统是以水为介质进行工艺流程中能量的互换。通过分析整个系统中能量互换的效率, 利用阀门技术对整个循环系统中的单一单位进行系统优化控制, 并研究系统的利用效率, 判断当前系统的能量利用效率, 然后再结合工业生产流程, 提出一种能够提升循环水系统中能量的利用效率的方案。

工业冷却循环水系统中的应用技术主要有几下几种: (1) 精确采集系统内换热设备、泵站等的运行参数; (2) 优化整个管网的换热网络和建立水力数字模型; (3) 准确分析管网内的水流、阻力及水泵运行效率; (4) 正确使用节能泵、水力调节平衡装置等一系列具有针对性的节能产品。

在工业冷却水循环系统中, 操作人员可通过阀门控制水泵的水量。将冷却温度严格控制在规定范围内, 智能阀门始终处于常开的位置且能够实现智能化调节, 在完成控制的同时还要减小水泵的输出功率, 使机组能够最大限度地发挥作用, 达到节能的效果。泵阀一体的智能节能技术在实现终端平衡后还可降低管网的阻尼, 使管网中泵阀的张开角度满足工艺要求。在此过程中, 该技术可将所有信息数据完整地反馈到计算机系统中, 操作人员可根据这些数据进行变频操作。在这种互联网阀门技术的控制下, 循环水系统数据的实时监测得以实现。

2 典型的技术改造情况

在钢铁、石油、化工、冶金等行业中应用工业冷却循环水系统节能优化技术后, 与原来的循环水系统相比, 节能效果可以达到30%~60%.其中, 比较典型的工业冷却循环水系统节能优化技术有合成胺循环水系统技术和高炉鼓风机透平拖动装置冷却系统技术。

2.1 节能方案的实施

对循环水系统进行全面的负荷检测, 采集完整的运行参数, 并统一控制各个系统, 实现循环水系统的协调优化。

全程采集系统运行过程中负荷的变化, 并及时反馈, 通过监控工况的变化, 利用对数据的高效处理, 得到整个系统最佳的运行参数, 实现水循环的平衡。

根据变频调速的原理和实际运行情况调节风机和水泵的转速, 避免出现不必要的功率消耗。

利用冷却循环水系统节能优化技术可实现系统各环节的自动管理。控制系统要分层次通信和采集, 避免单一故障导致整个系统瘫痪。

2.2 节能优化技术实施的间接效益

节能优化技术实施的间接效益体现在以下三方面: (1) 运用节能优化技术后, 利用变频调节能更快地调节负荷, 实现全自动的负荷控制, 从而提高了冷却循环水系统的运行和管理效率, 减少了操作人员的工作量; (2) 冷却循环水系统节能优化技术的运用实现了电机的软启动, 减少了在启动时电流对电机和线网的冲击, 可以有效预防和控制电机故障, 延长了机组的实际使用寿命; (3) 冷却循环水系统节能技术的优化和应用降低了原有高压变频器的转速, 从而降低了机械故障的发生率, 实现了整个循环管网在恒定压力下的运行, 避免了以往的一些压力变化对管网的冲击。

3 应用现状

工业冷却循环水系统节能优化技术已经被列入国家发改委2012-12-26正式对外公布的第五批国家重点节能技术的推广目录。该技术适用于石油化工、机械电子、钢铁冶金、食品药品等相关领域用电力来驱动的循环水系统。

3.1 巴陵石化

巴陵石化公司经过一系列的改造, 千吨水节电率达到33%, 不考虑全年多送水量的情况, 每小时节电614 k W·h, 按照全年全天计算, 总节电量可以达到5.38×106 k W·h, 节能减耗效果非常明显, 节约金额约269万元。

3.2 其他企业

扬子石化公司通过对冷却循环水系统进行技改, 每年可以节电3.95×106 k W·h;大化集团对公司生产装置的冷却水循环系统进行技改后, 每年节电1.366×107 k W·h;杭州哲达科技股份有限公司对不锈钢二期软环水进行技术改造后, 节能效果也非常显著;四川美青氰胺有限责任公司主要生产化肥原料, 在改进合成氨循环水系统后, 节电效率可以达到30%.

4 结束语

以往工业冷却循环水系统主要是靠水流恒流运行, 耗能较大, 效率较低。对工业冷却循环水系统进行技术改造后, 节能效果明显, 维修检护可以做到不停产维修, 非常方便。按照现行石化行业循环水系统耗电占整个生产过程耗电量的8%~10%, 优化后节能30%算, 工业冷却循环水系统的节能优化可以为整个石化行业带来很大的经济优势, 况且由国家发改委推广的节能技术都是先进、实用且发展潜力很大的技术, 是在所有行业的共同要求及适应未来发展的前提下筛选出来的。因此, 企业要研发适合自身的节能技术, 并将其广泛应用于实践运行中, 通过节能减排工作为企业带来更好的收益。

参考文献

[1]汪家铭.工业冷却循环水系统节能优化技术及应用[J].石油化工技术与经济, 2014 (01) .

[2]汪家铭.石化行业节能新技术的开发与应用[J].川化, 2013 (03) .

[3]杨贵州, 刘进波.冷却循环水系统节能技术研究及应用[J].化肥设计, 2011 (03)

论中央空调节能技术 篇11

1.系统设计环节节能措施。

1.1室内参数设计方面

根据不同地域的情况，如在夏季将制冷除湿调到舒适区的最大值，而在冬季将制热加湿调到舒适区的最小值，利用设定区控制方式控制春秋两季度设计参数。在不影响设备性能和人体要求前提下，对于温湿度基数，中间尽可能地留下最大的调控区间，这样进行调节控制可以取得最大的节能效果。

1.2新风系统设计方面

一般来说，中央空调系统的能耗和室外新风量成正比。中央空调的最小新风量的制定主要考虑两个方面，一是补充排风，确保室内保持正压值；二是根据室内卫生要求，冲淡空气中有害气体。房间内的CO2气体允许浓度应该控制在0.1%～0.15%以下的范围内，且考虑室内温湿度、气味、粉尘，根据不同建筑的需要，新风量规定设计值大多为20～30m3/人/小时。但实际上，空调房间一般空气纯净度较高、还可装配净化设施。对此，可以对新风进行手动调节。主要是对新风阀门的开度进行调节。

1.3系统和设备选型

冰蓄能系统：该系统的特点是在夜间储存制冷量，在白天使用夜间储存的制冷量进行室内降温。该制冷方式的好处在于可以把制冷放在电价相对偏低的夜里。中央空调通常耗电量很大，采用该方式所减少的电费将非常可观。通常这也是建筑负荷管理的有效实用的方法之一。变风量系统：对于全空气空调系统，风输送一是要调控室内的温湿度，而是要净化室内空气。传统的中央空调定风量系统对室内温度进行集中控制，室内各个房间的温度大体一致。这样在有些人认为某个温度偏高，而另一些人认为该温度偏低时就无法进行协调。而变风量中央空调系统很好地弥补了这个不足。其可以通过利用调节送风量的手段来对每个房间独立进行调节以满足局部位置对负荷改变的要求。如此，能够降低系统容量大小，在减少系统能耗的同时也在设备投入是省了一笔。变风量系统中央空调系统比较适用于想办公楼、宾馆等楼层空间大、房间多的建筑。可以达到舒适有节能的目的。相关数据表明，该系统节能量超过30%。变频调速水泵：一般情况下，中央空调水系统能耗占据总耗的15%～20%。早期的定流量水泵通常会浪费很多的能量。但在实际工作过程中，中央空调不可能保持一成不变的负荷，故其需要的冷媒水、冷却水的流量也不应该一成不变，而是随着冷负荷的上升和降低而变大和变小的。所以，在中央空调节能设计中，变频调速水泵是一个不错的选择，如果条件不允许，也可选用双速水泵进行季节变换时的转换。

2.机组操作环节节能措施

2.1冷媒水系统

在标准工况条件下，冷水机组供水温度规定为7℃，回水12℃。在一定的外在条件和负荷下，同一台冷水机组的制冷量是不变的。在这种前提下，供水和回水温差和冷水流过蒸发器的量成反比，也就是说冷水流量越小，温差就越大，反之亦然。因此，按照供水7℃，回水12℃的规定，其实就是间接对冷水流量进行了规定。可以采用控制水通过蒸发器的压力降来控制冷水流量。操作冷媒水系统的具体步骤为：首先，为预防出现“窜水”情况，在开机前先将未运行机组的冷媒水进水阀关闭；接着，将蒸发器上的进出水阀打开，启动冷媒水泵；如果开启后进出水压力表指针剧烈摆动，提示系统中有空气存在，必须先进行气体释放知道压力显示正常才可进行后续工作。

2.2冷却水系统

冷水机组在正常运行的情况下，确定冷却水的进出水温差即可。和冷媒水系统类似，操作冷媒水系统的具体步骤为：首先，为预防出现“窜水”情况，在开机前先将未运行机组的冷凝器进水阀关闭；接着，将冷凝器的进出水阀打开，启动冷却水泵，将冷凝器进出水压调节到68.6kPa；如果开启后进出水压力表指针剧烈摆动，提示系统中有空气存在，必须先进行气体释放知道压力显示正常才可进行后续工作。

2.3冷却塔系统

散热效果也就影响到中央空调系统的使用效果，也关系到系统节能。操作冷媒水系统的具体步骤为：首先，确保投入运用的冷却塔数量和运行的机组数量吻合；为了预防在未使用的冷却塔中有冷却水流动，需要先将未开风机的冷却塔的阀门关闭；如果开启的风机是临时加的，在将其关闭后还要将其塔的进出水阀关掉；开机后必须对冷却塔情况进行检查，如果有冷却塔没有开风机但存在冷却水流过，需要将其阀门关闭，调节好托水盘的水位。

3.运行管理环节节能措施

一般常采用露点控制法对中央空调进行调控。结合不同地区的气候条件，细化调节手段，在保证系统正常运行的情况下，将其运行维护费用控制在最低水平。这种工况也是中央空调系统运行的最佳水平。由于一年四季室外气候情况是变化的，所以可以先将气候情况进行区域划分，针对各个区域进行工况调整。

3.1风柜、风机盘管运行管理

通常对中央空调的风柜、风机盘管的启停需要了解环境的实际条件。如在夏天，通常室外气温在早晨会相对较低而且空气纯净度较好，但室内温度偏高。对此，可以使用新风机和排烟系统抽、送风15min左右。该方法的优势为能够掌握到环境的实际条件，以此进行风柜、风机盘管的启停操作。要留意关紧门窗以防漏冷，如此便能够空调机组以及末端系统的能耗。

3.2冷水机组运行管理

春、秋两季，室内外温差小，此时，多利用室外空气进行自然调控，可以得到仅消耗很少的能量或者不消耗能量进行室内温度调控的效果。如果室内环境达到要求，就尽量减小冷冻机运行的时间。

3.3机组运行管理

实时监控机组运行情况，尤其是在夏季的14～16点时，室外温度过高，如有必要，需对机组运行进行调控和管理，适当增加机组运行。要提前预防，不可在过载导致室温上升较大后才处理，不仅耗能且会减少设备使用寿命。等到检测到回水温度下降到规定范围内时，尽快将增加的机组关闭以节约能耗。

3.4温度设置

中央空调温度不应该设置过低，一般来说，夏季时空调温度设定值以26～27℃为宜，如果将该温度调高便能降低负荷，负荷降低量约8%/℃。另外，一个合适的送风角度能够有效加快制冷的速度。进、出风口通常位于机柜的两个侧面，故排列机柜要注意气流的方向，避免一个机柜的进风口和另一个机柜的出风口对着导致进风口进了很多刚排出来的热空气，不利于制冷。

3.5水温设置

一般在保证制冷效果的情况下，需要适当提高冷水出口温度和减小冷却水温度，前者温度每增加1℃，机组能耗会节约2%左右，后者每降低1℃，机组能耗也会节约2%左右。另外，要确保冷媒水、冷却水水质条件，确保储水器件内不会产生水垢，避免因水垢降低冷凝器、蒸发器的热交换效果，加大系统能耗。

4.结语

本文旨在提高空调系统制冷效率，节约系统能耗。中央空调节能是一项综合工程，需要考虑到设计，操作，运行等各个方面。應该在满足正常运行的前提下，把握好每一个细节因素，进行合理规划，以达到控制系统能耗的目的。

空调系统及节能技术 篇12

中央空调系统是现代大型建筑物中必不可少的系统之一,而空调耗能是建筑物耗能中的大户,在能源供应日趋紧张的时候我们迫切要求在保持空调区域一定舒适度的前提下最大限度地降低空调能耗。中央空调系统通常是在最大负荷的基础上增加一定余量作为设计负荷,而实际运行中只有很少的时间是满负荷运行,尽管冷冻主机能自动调节负载,但相应的冷冻泵、冷却泵却几乎长期在满负载下运行,电能消耗非常大。如果采用变频器来控制空调机组及水和空气输送系统的各种风机和水泵,节能效果可达30%。同时如果采用先进的控制技术和控制系统将能进一步降低空调系统的能耗并改善空调系统的性能,提高舒适度。本文采用Lon Works现场总线技术,由各分散的DDC控制节点对空调系统的各种设备进行监测和控制,采用PID控制方法对冷冻水供回水温差进行控制,由变频器控制冷冻水泵的转速改变供水量,实现了冷源侧变流量运行,节能效果明显。

2 变频调速装置与节能原理

变频器是一种常用的变频调速装置,它是利用电力半导体器件的单向导电性将电压、频率固定不变的交流电(工频电源)变换为电压、频率可变的交流电的电能控制装置。其节能原理主要是根据变频节能、功率因数补偿节能、软启动节能三个方面来实现的[2]。

(1)变频节能

根据流体力学的基本知识,水泵的功率P=流量Q×压力H,而流量Q与转速N的一次方成正比,压力H与转速N的平方成正比,所以功率P与转速N的立方成正比,这样如果水泵的效率一定,当要求的调节流量下降时,转速N可成比例的下降,而此时轴输出功率P成立方关系下降。即水泵电机的耗电功率与转速近似成立方比的关系。

(2)功率因数补偿节能

无功功率使大量的无功电能消耗在线路当中,造成较大浪费。而变频器内部滤波电容的作用使普通水泵电机的功率因数提高,C O SФ≈1,这样增大了有功功率,降低了无功损耗。

(3)软启动节能

电机直接启动时的电流约为额定电流的数倍,对机电设备和电网造成严重冲击,而且启动时产生的大电流和震动时对挡板和阀门的损害极大。使用变频节能装置,利用变频器的软启动功能使启动电流从零开始,最大值也不超过额定电流,从而减轻了对设备和电网的冲击,延长了设备的使用寿命。

风机、水泵是中央空调系统中的主要设备。传统的调速方法是通过调节入口或出口的挡板、阀门开度来调节给风量和给水量,并不能真正降低风机、水泵的耗电电量,本文中中央空调系统采用变频调速装置取代传统方式,由变频器控制风机、水泵的转速,实现风量、水量调节的目的。当风机、水泵转速下降时,消耗的功率也大大地下降。

3 冷冻水系统冷源侧变流量运行的供回水温差控制

图1为中央空调冷冻水系统冷源侧变流量运行控制原理图。按照传统的定流量运行模式,当负荷下降时,只能靠增大旁通流量来满足要求,水泵运行能耗大。变流量运行模式采用温差控制法,保持供水温度为7℃,供回水温差Δt为5℃。当负荷下降时,回水温度下降,供回水温差Δt相应变小。温差控制器TC和变频器SC降低水泵转速,减少冷冻水供水量,保持供回水温差Δt恒定,从而实现变流量运行。这样负荷下降时水泵转速降低,相应的能耗也降低了,相对于定流量运行模式节能效果明显[3,4]。

3.1 供回水温差控制

恒定供回水温差的控制模式采用增量式PID控制算法:

系统采用恒定的采样周期T,使用前后三次测量的偏差值,计算出控制量输出给变频器,由变频器调节水泵转速。

3.2 水泵变频调速过程

如图3所示,冷冻水系统由一台变频器驱动三台水泵并联供应冷冻水,其变速调节过程为:用户负荷很少时,只有接触器K2吸合,A泵由变频器驱动,转速为N。随着用户负荷的增加,冷冻水供回水温差Δt大于设定值,温度控制器根据PID控制算法,调节输出,提高变频器输出频率,增大A泵的转速,从而增加了供水流量。当A泵达到额定转速时,若供水量仍不能满足用户需求,即冷冻水供回水温差Δt仍大于设定值,Lon Works控制器发出控制指令使接触器K2断开,K1吸合,将A泵切换到工频50Hz电源定速运行;同时接触器K4吸合,变频器启动B泵,此时A泵和B泵同时向用户供应冷冻水,如果B泵在某一转速运行时,冷冻水供回水温差Δt不再大于设定值,调节过程基本结束,系统保持当前状态运行。如果用户负荷继续增加,则当B泵达到额定转速时,接触器K4断开,K3吸合,将B泵切换到工频,变频启动C泵,依次类推。相反当用户负荷降低时,冷冻水供回水温差Δt小于设定值,变频器输出频率降低,水泵转速降低,当达到经济转速后,Lon Works控制器按照先投入先退出的原则停止相应的水泵,直到只有一台水泵变频工作为止。

通过几次测试,发现当水泵变频运行时,其供电频率从49.6Hz降低到41.8Hz时,水泵出口压力从2.5×105Pa下降到1.93×105Pa。水泵的节电状况良好。然而,从图4可以看出,变频泵与工频泵并联运行时,随着变频泵频率f的降低,变频泵的扬程逐渐降低,变频泵流量Qf随之减少;工作点C的扬程也随着降低,使总的流量QC减少;因此工频泵的扬程也降低,使工频泵流量QA反而略有增加,容易使变频泵过载。所以说变频泵的频率并不是越低越好,我们将其下限值设为36Hz。

4 Lon Works现场总线技术

Lon Works现场总线技术是美国Echelon公司1991年推出的局部操作网,是专门为实时控制而设计的,具有完整的开发系统平台。在Lon Works网络中大批设备(传感器、执行器等)和控制节点相互配合,使用Lon Talk协议,经过多种传输媒体进行节点之间的通信,灵活组成各种各样的分布式智能控制系统。

Lon Works的核心技术是它的Lon Works节点(即神经元芯片节点)和Lon Talk协议,开放的Lon Talk通信协议提供ISO/OSI参考模型所定义的全部七层服务并以软件形式固化在神经元芯片上,由集成的三个8位CPU分别实现不同的功能。Lon Works技术由于其全开放性、互操作性、支持多种传输介质和拓扑结构等特点,作为底层控制网络在楼宇自动化领域得到了广泛的应用[1]。

中央空调系统中被控设备分散、控制变量相互关联,本文采用Lon Works控制系统作为底层控制网络,实现了分散控制、信号的远距离传输和网络化通信,控制精度高,系统稳定性好。图5为系统结构图。

5 结束语

能源日趋紧张,人们的节能意识也逐渐增强。中央空调系统节能的潜力巨大,本文采用了变频调速装置实现了空调水系统冷源侧变流量运行,克服了以往水泵直接起动和定速运转耗能多的缺点,在空调节能方面具有广阔的应用前景。在空调系统的控制方法和控制技术的选择上本文采用了Lon Works现场总线技术,其全开放性、互操作性、远距离多介质传输及异网构建容易的优点得到了较好的体现,提高了整个空调系统的控制质量和空气品质。

参考文献

[1]基于LonWorks现场总线技术的变风量空调系统温度PID控制[J].太原理工大学学报,2008,(1):57-59.

[2]张辉,靳军,叶正茂.变频器工作原理与在工程中的应用[J].节能技术,2005,(7):351-353.

[3]李玉云,建筑设备自动化[M].北京:机械工业出版社,2006.