中央空調(diào)的節(jié)能控制優(yōu)化分析

廣東美的暖通設(shè)備有限公司 徐銘軒

中央空調(diào)的節(jié)能控制優(yōu)化分析

廣東美的暖通設(shè)備有限公司 徐銘軒

近些年，伴隨著經(jīng)濟(jì)條件的不斷優(yōu)化，人們的生活水平以及經(jīng)濟(jì)條件也在不斷提升，人們對于生活、工作環(huán)境的舒適度提出了更高的要求。對此，中央空調(diào)在各種建筑當(dāng)中的應(yīng)用越發(fā)廣泛，但是在應(yīng)用的同時，也形成了大量的能源消耗、環(huán)境污染以及廢氣排放，與社會的可持續(xù)環(huán)保發(fā)展理念相悖。對此，為了降低中央空調(diào)的能源消耗，本文詳細(xì)分析中央空調(diào)的節(jié)能控制優(yōu)化措施。

中央空調(diào)；節(jié)能；問題及控制措施

引言

中央空調(diào)是當(dāng)代建筑中較為常用的暖通設(shè)備，但是也是建筑中的主要能源消耗設(shè)備，特別是冬季與夏季，其電力需求量非常龐大，這也形成了大量的能源消耗。中央空調(diào)的能源消耗量約為整個建筑的60%，而建筑的能源消耗量約為社會總能源消耗量的30%。由此可見，促使中央空調(diào)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，具備顯著的社會意義與經(jīng)濟(jì)效益。

1.中央空調(diào)節(jié)能控制難點(diǎn)

中央空調(diào)在能源方案存在的問題并不單一，既包含施工方面的問題，也包含設(shè)計(jì)方面的問題，同時也與室內(nèi)外的空氣統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)不標(biāo)準(zhǔn)等相關(guān)。

1.1 中央空調(diào)建設(shè)存在不正規(guī)

《高規(guī)》當(dāng)中有一些關(guān)于中央空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)管理措施，但是其在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中并不理想。例如，通風(fēng)管道在變形之后必須及時的進(jìn)行處理，并且不能夠穿越防火墻，假設(shè)需要穿過防火墻則需要在墻兩側(cè)分別建立防火閥[1]。但是，目前許多建筑當(dāng)中，為了實(shí)現(xiàn)成本的優(yōu)化，在通風(fēng)管道穿過防火墻時普遍只會建立單側(cè)的防火閥，或者是不建立防火閥。對此，這樣的空調(diào)建設(shè)不僅存在安全性的威脅，在能源發(fā)面的浪費(fèi)也存在明顯的隱患。許多沒有按照標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施的中央空調(diào)，其在能源方案的消耗非常明顯，尤其是在冷凍水泵當(dāng)中，其如果參數(shù)設(shè)計(jì)不正確或設(shè)備建設(shè)存在問題，其呈現(xiàn)的控溫效果以及能源消耗量必然不理想。在冷凍水泵的設(shè)計(jì)當(dāng)中，冷卻水泵的運(yùn)行能源消耗公式為P=B·G·H/p。在公式當(dāng)中，P為泵的能耗功率、B為水的密度、G為水的流量、H為水泵的揚(yáng)程、p為電機(jī)的效率。在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，需要以該公式為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.2 中央空調(diào)設(shè)計(jì)時的不合理

中央空調(diào)設(shè)計(jì)的時候，往往是按照“四通八達(dá)”的原則設(shè)計(jì)[2]。但是伴隨著環(huán)保、節(jié)能等理念的不斷深入，中央空調(diào)的全新設(shè)計(jì)方案也層出不窮，但是每一個方案都不是非常完美的，仍然存在各自的缺陷或優(yōu)勢。在設(shè)計(jì)過程中，如果不按照建筑的特點(diǎn)就盲目設(shè)計(jì)中央空調(diào)，不僅有可能導(dǎo)致控溫效果不足，還會形成大量的能源消耗。例如，設(shè)計(jì)的冷卻塔負(fù)荷量如果不是按照建筑的實(shí)際控溫需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，負(fù)荷量較小，會導(dǎo)致中央空調(diào)控溫效果不足，負(fù)荷量較大，會形成額外的能源消耗。例如，目前許多中央空調(diào)的回風(fēng)口在設(shè)計(jì)安裝位置時就存在明顯的缺陷，在回風(fēng)法蘭的位置上并沒有連接回風(fēng)管，同時也沒有實(shí)行任何的密封處理，最終導(dǎo)致出口風(fēng)的溫度較低，制熱的效率不理想。

2.中央空調(diào)的節(jié)能控制優(yōu)化措施

2.1 中央空調(diào)設(shè)計(jì)過程中對節(jié)能效果的重視

在中央空調(diào)的設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)當(dāng)保障節(jié)能效果的設(shè)計(jì)，構(gòu)建一個節(jié)能性較高的中央空調(diào)。在設(shè)計(jì)過程中，需要按照建筑的特點(diǎn)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，將節(jié)能作為重要指標(biāo)之一[3]。例如，在設(shè)計(jì)時，首先需要明確該建筑中中央空調(diào)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，尤其是線路的走向等。其次，明確中央空調(diào)的具體控溫參數(shù)，制冷機(jī)組、冷卻泵、冰凍泵以及冷卻塔等多方面明確各個設(shè)備的工作參數(shù)，然后根據(jù)工作參數(shù)購入相應(yīng)的設(shè)備。例如，對于制冷機(jī)組而言，其主要的能源消耗設(shè)備為壓縮機(jī)，所以壓縮機(jī)的功能應(yīng)當(dāng)作為節(jié)能控制的主要方向。在制冷劑相應(yīng)時，容積式的制冷劑能源消耗與壓縮機(jī)的容積效率、電機(jī)效率、壓縮機(jī)理論輸氣量、蒸汽壓力以及絕熱指數(shù)相關(guān)，在設(shè)計(jì)過程中，就需要在保障控溫效果基礎(chǔ)上適當(dāng)?shù)膬?yōu)化各個參數(shù)。

2.2 中央空調(diào)的全局優(yōu)化

為中央空調(diào)給予系統(tǒng)性的全局優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)對冷凍水系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)的最佳能源輸出控制[4]。在負(fù)荷發(fā)生相應(yīng)改變之后，體現(xiàn)在冷凍水出口溫度、流量便會發(fā)生改變，借助溫度傳感器、流量計(jì)等設(shè)備將信息數(shù)據(jù)傳遞給智能控制器，然后通過智能控制器根據(jù)之前所統(tǒng)計(jì)過的數(shù)據(jù)計(jì)算中央空調(diào)的工作性能以及控溫需求量，通過目前負(fù)荷之下的出口流量以及溫度，將參數(shù)傳遞到相應(yīng)的冷凍水控制系統(tǒng)當(dāng)中，從而對冷凍水泵實(shí)現(xiàn)變頻控制，進(jìn)而降低能源的消耗。

例如，在壓縮機(jī)的能源優(yōu)化控制方面，整個中央空調(diào)的能源消耗當(dāng)中，有60%的能源消耗來源于壓縮機(jī)。對此，在中央空調(diào)全局優(yōu)化的過程中，壓縮機(jī)是必不可少的一部分。冷卻水泵的供水溫度和流量明確之后，將其作為依據(jù)明確冷卻塔風(fēng)機(jī)的子系統(tǒng)控制參數(shù)，在冷卻水供水溫度發(fā)生改變之后，通過智能控制器，通過相應(yīng)的計(jì)算，并分析未來幾分鐘內(nèi)可能需要的供述溫度，從而適當(dāng)?shù)恼{(diào)整壓縮機(jī)的工作效率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)變頻控制壓縮機(jī)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。圖1為通過增加智能控制器的方式實(shí)現(xiàn)來實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)的優(yōu)化，通過在冷卻水供應(yīng)溫度與冷卻水泵的下一環(huán)節(jié)添加智能控制器，從而實(shí)現(xiàn)變頻控制的目的。

圖1 冷卻水泵、冷卻塔控制原理

3.結(jié)論

綜上所述，雖然中央空調(diào)能夠?qū)崿F(xiàn)非常顯著的生活環(huán)境優(yōu)化，但是中央空調(diào)在運(yùn)行時存在嚴(yán)重的能源消耗問題，這也導(dǎo)致中央空調(diào)的社會價(jià)值不斷下降。對此，應(yīng)當(dāng)合理分析中央空調(diào)的經(jīng)濟(jì)性、節(jié)能性、美觀性、舒適性以及安全性等多元化的性能，并在建筑基礎(chǔ)上，合理應(yīng)用各種節(jié)能控制措施，在多方面實(shí)現(xiàn)能源控制，從而降低中央空調(diào)工作時所消耗的能源。

[1]田舟．基于預(yù)測串級的中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化控制策略研究[D]．河北工業(yè)大學(xué),2015．

[2]石明煒．中央空調(diào)的自動化控制設(shè)計(jì)問題分析與優(yōu)化[J]．中國科技縱橫,2015,13(20):62-62．

[3]羅來武,陳海龍,汪鵬揚(yáng)．一種優(yōu)化節(jié)能的小型多目標(biāo)中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．產(chǎn)業(yè)與科技論壇,2016,15(22):18-20．

[4]陳曦．基于混合模型的中央空調(diào)能源優(yōu)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]．北京交通大學(xué),2015．

徐銘軒（1982—），男，江西南昌人，本科，廣東美的暖通設(shè)備有限公司研發(fā)工程師，研究方向：中央空調(diào)集控節(jié)能。