空調智能控制節能分析

周攀 陳龍 李可 盧東亮

摘 要：將節能控制技術應用于大型樓宇空調系統對節約型社會的創建具有重要的意義。本文從中央空調原理、空調系統節能改造案例兩個方面，對中央空調系統的節能進行了分析和總結，以期為中央空調系統的節能提供一些參考。

關鍵詞：中央空調;節能;新能源;低碳;智能控制

中圖分類號：TU831文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2018）28-0063-02

Abstract： The application of energy-saving control technology in large-scale building air conditioning system and the establishment of a conservation-oriented society is of great significance. This paper analyzed and summarized the energy-saving of central air-conditioning system from two aspects： the principle of central air-conditioning and the case of energy-saving renovation of air-conditioning system，? in order to to providing a meaningful view for energy-saving of central air-conditioning system.

Keywords： central air conditioning;energy saving;new energy;low carbon;intelligent control

我國建筑物能耗約占能源總消耗量的30%。在有中央空調的建筑物中，中央空調的能耗約占總能耗的70%，而且呈逐年增長的趨勢。公共建筑中，大型空調系統的能耗占建筑總能耗的近50%。本文將從空調系統原理和實際案例來分析其能耗特點和節能措施。

1 中央空調系統的組成

中央空調分為冷媒系統、水系統和風系統，其中風系統中央空調使用很少，冷媒系統和水系統較多。下面將重點介紹冷媒系統和水系統中央空調系統的組成，并對中央空調系統組成的各部分進行簡單的說明。

冷媒系統中央空調系統的組成：主機+冷媒管道+分歧管+冷凝排水管道+內機。水系統中央空調系統的組成：主機+膨脹水箱（閉式膨脹罐）+循環水泵+冷凍水管（閥門）+水過濾器+內機+冷凝水排水管道。這兩種中央空調系統組成部分設備一樣[1]。

①主機。主機部分由壓縮機、蒸發器、冷凝器及冷媒（制冷劑）等組成，主機也是中央空調系統組成最重要的部分，主機集成了中央空調的核心技術。

②冷媒管道。冷媒管道主要是指內機和外機的連接管，其是中央空調系統組成的流體，如水、氟利昂、氨等。

③分歧管。分歧管是小型中央空調組機與組機、組機與室內各風口單元的連接部分，把整個空調系統連接成樹型結構。

④內機。內機也是中央空調系統組成的重要部分，屬于中央空調系統的尾部設備，一般一套中央空調系統由多臺內機組成，內機分為風管機、天井機、壁掛機、落地機。

⑤膨脹水箱。膨脹水箱是中央空調水路系統中的重要部件，它的作用是收容和補償系統中水的脹縮量。

⑥循環水泵。循環水主要是向汽輪機凝汽器供給冷卻水，用以冷卻凝氣輪機排汽，循環水泵還要向冷油器、冷風器、鍋爐沖灰水等提供水源。每臺泵對應有兩臺旋轉濾網和一個外圍水閘對泵吸入口處的水源進行垃圾清理。

⑦水過濾器。水過濾器由簡體、不銹鋼濾網、排污部分、傳動裝置及電氣控制部分組成。

以上是中央空調系統主要組成部分，中央空調除了以上系統設備外，還有很多輔材輔料。

2 空調系統節能案例分析

筆者長期從事空調的安裝、運行、維護工作，過程中接觸了大量樓宇中央空調系統的應用與改造案例，下面以湖北某醫院與酒店為例來進行分析。

2.1 湖北某大型醫院中央空調系統改造

2.1.1 項目概況。醫院空調冷源為二次水系統，配有4臺約克離心式冷水機組、4臺一次45kW冷凍水泵、4臺90kW二次冷凍水泵、4臺90kW冷卻水泵及兩組共12臺7.5kW冷卻水塔。主機與一次泵、冷卻水泵一一對應，其中1、2#主機為一組共用一組冷卻塔（共6臺），3、4#主機為一組共用另外6臺冷卻塔。2、4#主機為變頻主機，二次均冷凍水泵裝有變頻器。

2.1.2 空調系統能耗診斷分析。①系統監控管理平臺。現有空調系統缺乏一套先進的節能管理平臺，系統設備無任何節能自控措施。②制冷主機。運行工程師就地手動啟停，不能根據實際負荷情況動態調整主機運行臺數和出水溫度設定值，無法保證主機在高效區運行，增加了主機的能耗。③冷凍/采暖水泵。水泵工頻運行，不能根據末端負荷變化動態調節冷凍水循環流量，部分負荷時增加了水泵能耗。④冷卻系統。冷卻泵、冷卻塔風機均工頻運行，不能根據室外環境溫濕度及主機冷卻負荷變化調整冷卻水供水量和供水溫度。

2.1.3 空調節能改造方案。①建立節能管控平臺。加裝冷源能效控制設備及組合風柜能效控制設備，形成中控管理層與現場控制層間的軟、硬操作系統，為中央空調系統能效提升技術提供運行平臺。②制冷主機。通過獲取全面的系統運行參數，依托海源冷源能效控制設備——主機質調節技術，動態調節主機出水溫度設定值，保證主機運行效率最高，在生產相同冷量的條件下能耗最低。③一次冷凍水系統。通過對4臺一次水泵及管路系統加裝智能控制柜、水管溫度傳感器、流量計，運用冷源能效控制設備水泵變流量控制技術及二次泵系統負荷匹配控制技術，一次水系統和二次水系統負荷匹配，避免旁通管流量過大，浪費輸配能耗，大大降低水泵功耗。④二次冷凍水系統。通過對4臺二次水泵及管路系統加裝智能控制柜、水管溫度傳感器、壓差傳感器、流量計，運用冷源能效控制設備水泵變流量及管路阻抗控制技術，實現冷量按需供給及水泵效率最優控制。⑤冷卻系統。通過對2臺冷卻水泵、2臺冷卻塔風機及冷卻水管路加裝智能控制柜和水管溫度傳感器，運用冷源能效控制設備——冷卻系統綜合節能控制技術，在保證制冷主機高效運行的前提下，合理優化冷卻水回水溫度及循環量[2]。

2.2 湖北某大型酒店中央空調系統改造

2.2.1 項目概況。該酒店現有約克牌制冷機組兩臺，單臺制冷量為300RT。現有冷凍水泵、冷卻水泵各3臺，每臺冷凍、冷卻水泵配套功率分別為45kW和37kW，都為2用1備。

2.2.2 空調系統能耗診斷分析。①冷凍水泵與冷卻水泵年代久遠、能效較低。冷卻泵、冷卻塔風機均工頻運行，不能根據室外環境溫濕度及主機冷卻負荷變化調整冷卻水供水量和供水溫度。②風機工頻運行，無法跟隨負荷變化自動調整送風量;水閥定常開度模式，致使負荷低峰時段造成循環水流量偏大的現象。

2.2.3 空調節能改造方案。①通過對冷凍水泵、冷卻水泵及管路系統加裝智能控制柜、水管溫度傳感器、壓差傳感器，運用冷源能效控制設備水泵變流量及管路阻抗控制技術，實現冷量按需供給、散熱及水泵效率最優控制。②應用最先進的流體技術，采用三元流節能技術，更換高效節能水泵，保證機組制冷在最大流量的基礎上提高水泵效率，降低水泵運行功耗[3]。

3 結語

研究中央空調系統節能技術意義重大。中央空調的節能涉及的范圍非常廣泛，空調的設計、安裝以及運行管理等各方面都有值得改進的地方。無論如何提高節能性，都應從提高能量利用效率入手，這才是科學的空調節能途徑。

參考文獻：

[1]李海博.中央空調系統節能分析[J].門窗，2014（9）：159.

[2]彭建斌.空調系統能效監控系統研究[D]武漢：華中科技大學，2012.

[3]周紅丹.空調冷凍水系統輸送節能的研究[D].武漢：武漢科技大學，2019.