中央空调节能技术分析

中央空调节能技术分析
--转载《中央空调市场-机电信息分册》
发行日期2008年07月05日

摘要：通过对现阶段几种中央空调节能技术的原理介绍，对比它们各自特点及节能效果，并对其中表现优秀的负荷随动跟踪技术做了单独分析，同时也分享了一些应用案例。
关键词：中央空调节能；负荷随动跟踪技术；泰信三环

当2008年已过半程，大家期盼中国实现奥运梦想的同时，“天将降大任于斯国”的历练也在考验中华，年初始料未及的雪灾，2008年5月突如其来的震灾，当前南部从天而降的洪灾……这个时候，我们耳边总会不断的响起“抢运电煤、确保通电、保障民生”的字眼。能源总是和民生息息相关，天灾故不可躲，民族自有脊梁，我们也不得不重提能源节约的话题。
我国虽然是个自然资源大国，但是长期的开发和浪费造成资源在一步一步地减少甚至枯竭。尤其是煤炭和石油。而发电在我国还主要靠火力，煤炭使用量高居不下，电力资源一度紧张，在不同的城市，拉闸限电的情况时有发生，能源供需矛盾日益突出。另一方面，煤炭燃烧产生的二氧化碳的排放量过高，导致臭氧层变薄，全球气候日趋变暖。　　
要解决这些问题，无非就是从2个大方面去探索：（1）寻找新的能源替代品；（2）减少当前的能源损耗，提高利用效率。第一个方法的难度和成本可想而知，而且在这方面始终没有明显的突破，所以当前能源解决方案的号角，还是主要响在第二个领域。
在传统的建筑结构能源耗损中，中央空调无疑占有最大比例，它在写字楼、饭店、医院、商场总耗能中的比例分别高达48%、46%、30%、40%；能耗占据之高，使得大家都把着手点放在了解决中央空调节能的攻关上。
面对这个攻关题目，各科研机构、企业各出奇谋，形成了市场上各种各样的中央空调节能方案，其优势劣势各有说法，究其原理主要都是通过以下几个来方面实现节能减耗的，如表1所示。





图1是各项中央空调节能技术所能达到的节能幅度对照图。　
　
下面我们就重点分析一下采用负荷随动跟踪技术节能的代表，泰信三环数字节能系统。该系统根据中央空调主机和辅机系统运行工况和末端负荷的变化，采集多组变化参数，以独特的负荷随动算法，自动对冷冻（温）水泵、冷却水泵、冷却塔风机等设备进行实时优化控制，使中央空调系统运行于最优化的环境之中。
现有的大多数中央空调系统，往往在设计的时候都会高于建筑需求的负荷量，所以很多情况下虽然主机可以在末端负荷偏低的情况下阶梯状地降低自己的功率，但是冷冻水系统及冷却水系统还是处在恒流量工作之下，这就造成了很大的电力浪费。
泰信三环数字节能系统利用负荷随动跟踪技术，先采集被控中央空调冷冻（温）水系统、冷却水系统出入水温度、压力等众多参数，然后进入计算机分析判断末端负荷，并与经验数据库进行对比分析和依据负荷随动跟踪程序进行计算，生成冷冻（温）水泵、冷却水泵、冷却塔风机运行功率的合理状态，然后把这些数据以数字信号传入各自变频机柜，变频机柜收到命令后，即对冷冻（温）水泵、冷却水泵、冷却塔风机作出变频处理，形成一个闭合环路，各泵组风机随负荷变化而变化，从而降低其功率，以达到节省电力的目的。
在这中间我们同时也不能忽略一个问题，当末端负荷量变化时，主机经常会处于部分负荷运行状态。此时调整冷冻水及冷却水的流量，相应控制冷水机组蒸发器和冷凝器工作温度，使机组处于优化工作状态，从而提高了机组制冷效率。而且从表面现象也可以看到，由于冷冻水的流量减少，所以经过主机制冷时，同时带来了主机对水系统的降温速度加快，缩短了制冷时间。采用负荷随动跟踪技术可以降低主机的电力损耗，按照经验数据，这部分的节能可达冷水机组总能耗的5%～10%以上。



图2就是一个以4台机组供冷为例的需求图。

图2中蓝色线代表的是机组未使用节能设备实际运行中产生的能耗，而理论需求的能耗为红色线，我们可以看出，理论需求能耗远比实际的运行能耗低很多，也就意味着中间存在着巨大的节能空间。
模糊控制技术，是根据数据库经验值，设定了每个温度区间内的水泵运行频率。而负荷随动技术，是主动追踪主机、辅机运行情况及末端负荷变化，进行优化控制，使实际能耗无限接近其理论需要能耗，实现最大化的节能。
下面是利用负荷随动技术进行节能的2个案例分析如下：
广州邮政总局信源大厦
背景&规模
信源大厦属甲级智能大厦，具备“5A”系统，包括消防安全自动化、监控自动化、楼宇自动化系统、通信自动化系统和办公自动化系统，适应新时代的高级办公需要。有不少知名企业进驻办公。
该项目空调面积为75 000 m2。主要配置如表2所示。



节能诊断
原中央空调系统每天不间断工作24 h，最小供冷量为500 kW，水系统为恒流量工作方式。末端使用负荷有水流量调节功能，且日夜负荷变化量大（19：00—次日7：00只有1 700 m2需要供冷），日间需要供冷量约为5 200 kW，夜间需要供冷量约为150 kW，但中央空调主机负荷调节能力有限，浪费大量能源。
泰信三环中央空调数字化节能控制系统根据该大楼的负荷变化情况（包括天气变化、人流量变化、使用面积变化等），调整中央空调系统供冷量，将冷量供给范围扩宽到50～7 400 kW，在满足供冷需求的同时有效的控制了能源的消耗。
节能效果
中央空调主机系统、冷冻水泵、冷却水泵等综合节能达23%～27% ，节能十分效果显著。
获益分析
年平均节约空调电费人民币1 095 000元左右。　　
广州宝洁（P&G）——牙刷厂一期工程
项目配置
牙刷厂建筑使用空调面积为8 436 m2，主要配置如表3所示。



节能诊断
原中央空调系统为全天24 h不间断恒流量供冷，供冷量为1 934 kW，中央空调系统供冷调节范围为1 160～1 934 kW，由于日间、夜间温度变化大，中央空调系统自动调节范围不能满足实际需要，造成夜间供冷量远远大于实际需求。
泰信三环中央空调数字化节能控制系统根据厂房空调使用区域的负荷变化情况（主要为日间、夜间天气变化），调整中央空调系统供冷量，使用以负荷随动控制为基础的变流量供冷控制方式，将中央空调系统的冷量供给范围扩宽到200～1 934 kW，在满足供冷需求的同时有效地控制了能源的消耗。
节能效果
中央空调主机系统、冷冻水泵、冷却水泵等综合节能达25%～30%，节能效果十分显著。
获益分析
年平均节约空调电费人民币730 000元左右。
通过上面的介绍和案例分析，可能很多读者和我们编者的心情一样，开始对负荷随动跟踪技术在中央空调节能中的出色表现产生了浓厚兴趣，同时我们也不难发现，现在的诸多节能技术都未涉及到中央空调主机的节能，主机都是根据工作负荷进行越级变频，没有实现线性的无级变频，在这里编者也把更多期待寄托在泰信三环等发展中央空调节能技术的企业和科研单位，让未来中央空调节能效果更加完善。
日前国家发改委也下发通知“决定自2008年6月20日起将汽油、柴油价格每吨提高1 000元，航空煤油价格每吨提高1 500元；自2008年7月1日起，将全国销售电价平均每千瓦时提高2.5分钱。”积极开展中央空调节能领域的不断进步，选择优秀的节能技术，不仅是在为现在投资，减少运行成本，也在为未来能源稀缺带来的价格上涨投了一份保单。
节能减耗不单单是为某个公司创造效益，同时也在履行我们所担负的社会责任，希望更多的企业和个人加入节能减耗的活动中来。

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