本文主要是關(guān)于中央空調(diào)的相關(guān)介紹，并著重對(duì)中央空調(diào)改造方案及其現(xiàn)狀進(jìn)行了詳盡的闡述。

　　中央空調(diào)系統(tǒng)如何進(jìn)行節(jié)能改造

　　中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗是大多數(shù)公共建筑最主要的能耗環(huán)節(jié)，也是近年來既有建筑節(jié)能改造的重點(diǎn)內(nèi)容。各類專業(yè)化的技術(shù)改造方案針對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)改造的切入點(diǎn)也不盡相同，能否對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面的科學(xué)分析，切入點(diǎn)是否準(zhǔn)確，技改投資方案是否合理，都需要我們進(jìn)行深入的探討和研究。中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，強(qiáng)調(diào)的是系統(tǒng)節(jié)能，只有通過對(duì)系統(tǒng)特點(diǎn)的科學(xué)評(píng)估，才能探索出最佳的解決方案。

　　一、現(xiàn)有建筑中央空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀

　　我國(guó)建筑能源消耗約占國(guó)家能源消耗的20%—30%，隨著人們生存環(huán)境和辦公環(huán)境的日益改善這一比例還存在逐步上升之勢(shì)。建筑能耗中中央空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗約占50%—70%，部分建筑甚至達(dá)到80%。也就是說空調(diào)能耗是建筑能源消耗中最主要的組成部分，如果我們能從這一重要環(huán)節(jié)上著手，合理優(yōu)化最佳方案，探索節(jié)能的最大空間，對(duì)于我們使用者來說將會(huì)產(chǎn)生最直接的經(jīng)濟(jì)效益，同樣也積極的緩解了國(guó)家的能源緊張局面。我認(rèn)為中央空調(diào)節(jié)能方案應(yīng)深入涉及到即將建設(shè)的項(xiàng)目以及目前正在運(yùn)行使用的空調(diào)項(xiàng)目，要具體結(jié)合設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理及節(jié)能改造等幾個(gè)方面進(jìn)行實(shí)施。

　　我國(guó)現(xiàn)有的中央空調(diào)系統(tǒng)基本上是從九十年代初期開始設(shè)計(jì)使用的，最近幾年的發(fā)展速度更為迅猛。前期的空調(diào)設(shè)計(jì)中普遍存在冷熱源設(shè)備裝機(jī)容量大、水泵選型過大、系統(tǒng)配置不合理等系列問題，造成的后果是

　　（1）冷熱源選型過大，開機(jī)容量遠(yuǎn)小于裝機(jī)容量，造成設(shè)備的閑置浪費(fèi)。

　　（2）設(shè)計(jì)負(fù)荷偏大，水泵的流量偏大，導(dǎo)致系統(tǒng)大流量小溫差運(yùn)行。

　?。?）水泵揚(yáng)程選配過高或附加系數(shù)過大，空調(diào)水系統(tǒng)實(shí)際流量和水阻較小時(shí)，導(dǎo)致系統(tǒng)流量變大，電機(jī)出處于超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致電機(jī)燒毀。

　?。?）多臺(tái)冷水主機(jī)和多臺(tái)水泵并聯(lián)時(shí)，根據(jù)負(fù)荷的變化范圍，運(yùn)行調(diào)節(jié)性能較差不能保證負(fù)荷變化時(shí)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

　　（5）大部分時(shí)間水泵處于低效率運(yùn)行，調(diào)節(jié)性能較差。

　　（6）由于南京地區(qū)夏季濕度較大，冷卻塔效率較差，不能保證冷水機(jī)組滿負(fù)荷運(yùn)行。

　?。?）工程設(shè)計(jì)中取消自動(dòng)控制裝置，末端設(shè)備取消電動(dòng)閥與溫控裝置，增加了主機(jī)與水泵的運(yùn)行電耗。

　　目前我們常見的中央空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行方式主要為雙管同程式一次泵變流量或一次泵定流量。雙管異程式因管路水平衡問題很少在大型公共建筑中使用。三管式及四管式因初投資及實(shí)際的使用要求所限制也很少采用。一次泵定流量系統(tǒng)水流量不能因負(fù)荷變化而進(jìn)行調(diào)節(jié)，一次泵變流量系統(tǒng)末端設(shè)置電動(dòng)二通閥與溫度控制裝置，可以通過自動(dòng)控制裝置進(jìn)行水流量調(diào)節(jié)，可以通過控制水泵的停啟臺(tái)數(shù)達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的效果。一次泵變流量系統(tǒng)必須設(shè)置壓差控制儀與旁通管控制供回水壓差以保證蒸發(fā)器水流量的恒定，保證制冷主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行工況。不同的空調(diào)運(yùn)行方式在系統(tǒng)控制與運(yùn)行原理上存在很大的不同，所以在我們考慮系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行管理之前，應(yīng)首先對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)做一個(gè)全面的分析與了解。

　　二、各項(xiàng)改造方案的研究與分析

　　1、系統(tǒng)改造方案的多元化

　　目前，社會(huì)上專業(yè)化的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造企業(yè)單位較多，各家公司對(duì)空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)改造的側(cè)重點(diǎn)也各不相同，總體來說中央空調(diào)的節(jié)能改造主要是針對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)運(yùn)行工況、系統(tǒng)智能化控制、能源管理智能化平臺(tái)的改造，落實(shí)到實(shí)施措施及環(huán)節(jié)主要包括以下幾個(gè)方面（1）通過對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)管路的數(shù)據(jù)分析，對(duì)水泵的揚(yáng)程與水流量加以調(diào)整，以合理的小功率水泵代替高能耗不合理的大功率空調(diào)水泵（2）通過智能化控制的建設(shè)和升級(jí)，以更精確的運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析，使空調(diào)系統(tǒng)處于最佳工況運(yùn)行，減小能源浪費(fèi)環(huán)節(jié)（3）利用夜間峰谷電價(jià)差值，進(jìn)行蓄冰蓄熱處理以達(dá)到節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的目的。（4）利用能耗監(jiān)控及管理平臺(tái)，通過數(shù)據(jù)計(jì)量分析，尋求更加合理的運(yùn)行管理模式。

　　各家公司節(jié)能改造方案的總體思路是為了節(jié)省中央空調(diào)運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用，但各方案又有自己獨(dú)特的技術(shù)理念與特點(diǎn)。下面我就針對(duì)每個(gè)節(jié)能方案的特點(diǎn)結(jié)合我院中央空調(diào)現(xiàn)狀及常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行具體分析，提出自己的一點(diǎn)看法。

　　2、針對(duì)冷凍水系統(tǒng)節(jié)能改造方案分析

　　某公司提出的針對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能改造方案，是通過對(duì)已經(jīng)運(yùn)行的中央空調(diào)水系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析，首先判斷系統(tǒng)的運(yùn)行與配置是否合理，有無節(jié)電的可能性，節(jié)電的空間，有無改造的必要。我們知道常規(guī)中央空調(diào)水系統(tǒng)包括冷凍水系統(tǒng)與冷卻水系統(tǒng)，兩系統(tǒng)為獨(dú)立的水循環(huán)系統(tǒng)，隨著空調(diào)主機(jī)設(shè)備技術(shù)的不管更新，制冷設(shè)備的效率不斷提高，空調(diào)水循環(huán)動(dòng)力設(shè)備在空調(diào)系統(tǒng)總能耗占比越來越大。針對(duì)空調(diào)水系統(tǒng)提出的改造方案，技術(shù)改造的對(duì)象為冷凍水泵、冷卻水泵與不利循環(huán)管路的整改。前面我們提到的中央空調(diào)設(shè)計(jì)中存在的第三點(diǎn)問題，即冷凍水泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程與流量偏大的問題。此類的技術(shù)改造正是抓住設(shè)計(jì)中存在的這種缺陷而加以改進(jìn)，以合理?yè)P(yáng)程與流量的小功率水泵代替現(xiàn)有運(yùn)行大功率水泵，以此達(dá)到節(jié)能的目的。

　　中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)主要以閉式循環(huán)系統(tǒng)為主。在冷凍水泵的設(shè)計(jì)及選型中主要是針對(duì)水泵揚(yáng)程及流量的選型，閉式系統(tǒng)水泵揚(yáng)程與建筑高度無關(guān)，水泵揚(yáng)程只需克服最不利循環(huán)管路的阻力，阻力因數(shù)包括供回水管路的沿程與局部阻力、制冷主機(jī)蒸發(fā)器的水壓降、最末端空氣冷卻器的阻力及各個(gè)閥門的阻力之和。冷卻水系統(tǒng)揚(yáng)程為供回水管路阻力、主機(jī)冷凝器的水壓降、冷卻塔集水盤水位至冷卻塔布水器高差及冷卻塔所需的噴射壓頭之和。兩個(gè)水系統(tǒng)的水泵揚(yáng)程的選擇為各自的阻力之和乘以1.05—1.1的安全系數(shù)為準(zhǔn)?？照{(diào)水泵的揚(yáng)程選擇必須以此為依據(jù)，并要經(jīng)過嚴(yán)格的水力計(jì)算，要針對(duì)不同管徑不同的水流速對(duì)應(yīng)的比摩阻進(jìn)行精確的水力計(jì)算，最終得出最不利管路的阻力，從而得出最準(zhǔn)確的揚(yáng)程數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)選用揚(yáng)程。但是在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，不可否認(rèn)有些設(shè)計(jì)人員相對(duì)比較保守，過分依賴于經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，沒有經(jīng)過謹(jǐn)慎的水力計(jì)算，而是選擇類似建筑的參數(shù)再適當(dāng)放大安全系數(shù)，最終選擇了設(shè)計(jì)比實(shí)際偏大的結(jié)果。

　　此類節(jié)能改造理念正是建立在現(xiàn)行水泵的選型過大的基礎(chǔ)之上的，它是通過測(cè)試水系統(tǒng)供回水壓差等因素來確定空調(diào)水系統(tǒng)的實(shí)際揚(yáng)程和流量，同各運(yùn)行單位現(xiàn)有實(shí)際配置的水泵的技術(shù)參數(shù)的差值為它所示的水泵節(jié)能空間，這種理論結(jié)合數(shù)據(jù)的測(cè)試的確存在它的合理性一面。如果從整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行上分析，水泵節(jié)能改造方案實(shí)施的先決條件是必須對(duì)空調(diào)系統(tǒng)作一個(gè)更全面的測(cè)試，測(cè)試的范圍應(yīng)包括：水系統(tǒng)最不利循環(huán)管路阻力、空調(diào)水系統(tǒng)的額定水流量、分水器各支路的水力是否平衡，水流量的分配是否合理、水泵電機(jī)的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)功率、水泵的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)效率等。此外，還須對(duì)使用單位的空調(diào)運(yùn)行方式進(jìn)行更全面的了解分析，空調(diào)水系統(tǒng)是采用一次泵系統(tǒng)還是二次泵系統(tǒng)，一次泵變流量還是一次泵定流量，雙管同程式還是雙管異程式，空調(diào)水系統(tǒng)的自動(dòng)化控制范圍，末端設(shè)備是否設(shè)置電動(dòng)閥與溫控裝置，各空調(diào)區(qū)域的實(shí)際使用情況，使用周期的變化情況，負(fù)荷變化曲線等綜合因素。只有充分掌握這些情況才能使空調(diào)的節(jié)能改造方案更具體，更具針對(duì)性。

　　3、結(jié)合我院中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀的分析

　　以南京市第一醫(yī)院為例，我院原有中央空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用一次泵定流量雙管同程式水循環(huán)系統(tǒng)，空調(diào)主機(jī)主要為螺桿式制冷主機(jī)，空調(diào)末端風(fēng)機(jī)盤管支路控制閥門為手動(dòng)截止閥。空調(diào)水系統(tǒng)無自動(dòng)控制裝置，無壓差旁通控制，是最簡(jiǎn)單的定流量系統(tǒng)，除人為因素外，不能根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行能量調(diào)節(jié)，能耗較大。首先，我們無法對(duì)空調(diào)末端水流量進(jìn)行控制，手動(dòng)截止閥始終處于全開狀態(tài)，這樣整個(gè)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)為定流量運(yùn)行。但是在實(shí)際的使用過程中，日間負(fù)荷變化與季節(jié)性負(fù)荷變化很大，特別是夜間運(yùn)行與冬季運(yùn)行過程中，日均負(fù)荷變化就相當(dāng)明顯，如果空調(diào)水系統(tǒng)采用定流量運(yùn)行，水泵能耗浪費(fèi)就比較嚴(yán)重，同時(shí)水泵的負(fù)載對(duì)其使用壽命也產(chǎn)生較大影響。目前我院中央空調(diào)運(yùn)行過程中的負(fù)荷變化能量調(diào)節(jié)主要是依靠人為調(diào)整空調(diào)主機(jī)與水泵的停啟臺(tái)數(shù)來滿足實(shí)際的運(yùn)行工況。我院夏季最熱月空調(diào)運(yùn)行過程中，五臺(tái)主機(jī)全部開啟，冷凍水泵與冷卻水泵也以最大功率組合運(yùn)行，這種組合方式看起來似乎很合理，但實(shí)際運(yùn)行工況并非為最佳方案。

　　4、中央空調(diào)水系統(tǒng)改造的建議和要求

　　針對(duì)我院空調(diào)水系統(tǒng)的改造方案主要涉及水泵的改造及不利循環(huán)管路的整改，通過降低流量、揚(yáng)程等參數(shù)選用小功率水泵代替原設(shè)計(jì)大功率水泵以達(dá)到節(jié)能的目的。我認(rèn)為他們節(jié)能改造的前提必須滿足以下幾個(gè)方面的要求：

　　（1）、改造后水泵揚(yáng)程必須滿足最不利循環(huán)管路的阻力損失，流量必須滿足制冷主機(jī)蒸發(fā)器水流量的安全范圍。

　　（2）、原設(shè)計(jì)中冷凍水揚(yáng)程流量偏大的主要原因是想通過大流量來解決各支路水力難以平衡的問題，所以節(jié)能改造的同時(shí)應(yīng)解決系統(tǒng)水力平衡問題。由于我院中央空調(diào)集中控制三個(gè)區(qū)域的空調(diào)負(fù)荷，內(nèi)、外科樓及門診樓，內(nèi)外科樓距空調(diào)機(jī)房較近，兩支路的最不利循環(huán)管路也相對(duì)接近，門診樓支路較長(zhǎng)，其最不利循環(huán)管路阻力最大。即改造后水泵的揚(yáng)程必須滿足門診樓支路最不利循環(huán)管路的的阻力損失，其他兩支路可以通過支管閥門的開度來控制流量的分配與實(shí)際的揚(yáng)程。如果此問題不能很好的解決，將會(huì)造成管路流量的分配不合理，出現(xiàn)局部空調(diào)區(qū)域效果很差的現(xiàn)象。

　　（3）、必須保證改造后空調(diào)的使用效果不受影響，這也是我們最基本的要求。

　　5、系統(tǒng)改造的節(jié)能評(píng)估

　　我們選擇節(jié)能改造的目的是為了合理優(yōu)化系統(tǒng)配置方案，使空調(diào)水系統(tǒng)處于最佳工況運(yùn)行狀態(tài)以達(dá)到節(jié)能減小運(yùn)行成本的目的，不允許出現(xiàn)水泵節(jié)能改造后出現(xiàn)其他環(huán)節(jié)能耗的增加而導(dǎo)致系統(tǒng)能耗并無變化，更不允許出現(xiàn)空調(diào)的制冷制熱品質(zhì)的下降。在空調(diào)末端出風(fēng)口溫度的測(cè)試點(diǎn)的選擇上必須選擇最不利循環(huán)管路末端的風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試的對(duì)象除了出風(fēng)溫度外還應(yīng)對(duì)末端支路的水壓、流速進(jìn)行測(cè)試，保證流速范圍達(dá)到0.5—0.6M/S。在對(duì)水泵改造前后的性能測(cè)試上應(yīng)考慮綜合因素，在揚(yáng)程與流量都能滿足的前提下，電機(jī)效率必須保證處于高效率運(yùn)行區(qū)域，低能耗低效率的運(yùn)行模式也不宜選用。

　　如果我們選擇此類的改造方案，在技改效果測(cè)試上應(yīng)更加細(xì)化與合理：（1）、水系統(tǒng)運(yùn)行一段時(shí)間后，測(cè)試出風(fēng)溫度時(shí)必須選擇分水器每支路的最不利循環(huán)管路的末端進(jìn)行測(cè)溫檢測(cè)，應(yīng)選擇5個(gè)甚至更多點(diǎn)進(jìn)行樣點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，記錄此時(shí)制冷主機(jī)的出水溫度與回水溫度，記錄冷卻水的供回水溫度與室外干球溫度，采集綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行具體分析。

　?。?）、對(duì)改造前后冷媒水的供回水壓差進(jìn)行分析，對(duì)分水器與集水器之間各支路的壓差與流量進(jìn)行分析，要保證不利循環(huán)管路改造后水流量的合理分配，滿足各支管實(shí)際流量的需要。

　?。?）、在功率的檢測(cè)中，要結(jié)合改造前后水泵的輸出功率進(jìn)行分析，同時(shí)要結(jié)合制冷主機(jī)的供回水溫度及水流量對(duì)制冷主機(jī)的輸出功率進(jìn)行分析，以免出現(xiàn)主機(jī)效率的下降而導(dǎo)致實(shí)際能耗的增加。另外在電機(jī)功率的測(cè)試上不應(yīng)由改造方進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)有業(yè)主單位邀請(qǐng)專門的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試并記錄備案。

　　三、其他節(jié)能改造技術(shù)方案

　　通過智能化控制升級(jí)改造也是中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能改造方案之一，通過樓宇控制系統(tǒng)改造和計(jì)算機(jī)模糊控制原理對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的能量需求作為隨機(jī)變量進(jìn)行系統(tǒng)采樣和模糊控制，優(yōu)化系統(tǒng)的能量輸出控制，它可以減小人為控制帶來的不利因素而使系統(tǒng)更加合理化運(yùn)行。通過控制器對(duì)冷凍水控制單元、冷卻水控制單元、冷卻塔風(fēng)機(jī)控制單元，通過恒壓差、恒溫差及變頻控制技術(shù)達(dá)到系統(tǒng)的合理化運(yùn)行。我院目前中央空調(diào)系統(tǒng)為一次泵定流量雙管同程式，要實(shí)現(xiàn)上述智能化控制的實(shí)現(xiàn)，必須對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行合理改造。要達(dá)到一次泵變流量智能化控制的效果必須進(jìn)行改造的項(xiàng)目是1、末端溫控單元的改造2、分水器與集水器之間增加壓差傳感器與旁通控制以保證供回水壓差的恒定。這樣才能保證制冷主機(jī)蒸發(fā)器流量的恒定即恒壓差，主機(jī)才可穩(wěn)定運(yùn)行。3、現(xiàn)有水泵與風(fēng)機(jī)電機(jī)增加變頻器進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)即變頻控制4、供回水主管增加溫度傳感器與流量計(jì)以保證供回水溫差的恒定即恒溫差控制。5、要增加一套智能化控制設(shè)備，包含很多比較分散的控制器和執(zhí)行器，涉及到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的綜合布線工程。

　　對(duì)于我院目前的中央空調(diào)系統(tǒng)來說，采用智能化系統(tǒng)以及能耗監(jiān)控與管理平臺(tái)系統(tǒng)改造確實(shí)能夠達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的，但是從涉及幾百萬元以上的投資成本與改造的施工工期及現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)的實(shí)際情況來看，還須我們慎重分析研究。此方案的選擇與否與我院現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)硬件設(shè)施的更新和能源中心的整體規(guī)劃建設(shè)存在很大的關(guān)系。我院內(nèi)、外科樓多年前已經(jīng)進(jìn)行了裝飾出新改造，但空調(diào)系統(tǒng)并未進(jìn)行系統(tǒng)性改造，老門診樓大樓至今使用已近二十年，其中空調(diào)管道系統(tǒng)與空調(diào)末端趨于老化階段，未來兩年也須整體更新，這些因素都制約著現(xiàn)有中央空調(diào)系統(tǒng)的智能化節(jié)能改造的全面實(shí)施。選擇一次性方案整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，圍繞工程改造計(jì)劃進(jìn)行分步實(shí)施，以避免重復(fù)施工的浪費(fèi)是我們理想的規(guī)劃目標(biāo)。

　　冰蓄冷或水蓄冷的空調(diào)方案目前技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，結(jié)合國(guó)家能源戰(zhàn)略的導(dǎo)向，政府與供電公司對(duì)此項(xiàng)目也進(jìn)行了積極的推廣。結(jié)合大型醫(yī)院中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間規(guī)律特點(diǎn)，蓄冷的必要性是存在的，在場(chǎng)地空間條件具備的前提下，只要在方案優(yōu)化與設(shè)計(jì)施工合理的前提下，解決好初投資成本與運(yùn)行成本回收矛盾的問題，再加上供電部門不斷的峰谷電價(jià)比例調(diào)整及相應(yīng)的的費(fèi)用減免政策，冰蓄冷空調(diào)改造方案是可以考慮的重要方案之一，這里不再進(jìn)行具體分析。

　　中央空調(diào)系統(tǒng)改造效益分析

　　隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑物大量建造，其配套的中央空調(diào)普遍存在能耗較大問題，在世界能源供應(yīng)緊張的背景下，將影響經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。中央空調(diào)系統(tǒng)是各大辦公樓不可或缺的一部分，其能耗較大，一般占整個(gè)建筑總能耗的50～60%，因此為使中央空調(diào)系統(tǒng)盡量以較低的能源成本提供最佳的舒適環(huán)境，優(yōu)化建筑物空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)顯得極為重要。

　　1 項(xiàng)目概況

　　某5A級(jí)寫字樓于2003年建成并投入使用，總建筑面積為12.6萬平方米。采用集中空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)總面積達(dá)9.2萬平方米。現(xiàn)階段寫字樓出租率在95%以上。對(duì)該大廈進(jìn)行調(diào)研后，我們對(duì)大廈的總體能耗情況有了大致了解。在大廈的整體能耗中，中央空調(diào)系統(tǒng)占建筑能耗總量的40%、照明用電占25%、辦公用電占20%、動(dòng)力用電占15%左右，大廈的總耗能支出約每年1265萬元。大廈主要耗能設(shè)備是中央空調(diào)系統(tǒng)，它的能耗支出約每年300萬左右。

　　該大廈的中央空調(diào)制冷系統(tǒng)配有離心式制冷主機(jī)3臺(tái)，螺桿式制冷主機(jī)1臺(tái)以及90kW低區(qū)冷凍水泵5臺(tái)，37kW高區(qū)冷凍水泵3臺(tái)，55kW冷卻水泵3臺(tái)，45kW冷卻水泵1臺(tái)，11kW冷卻塔風(fēng)機(jī)7臺(tái)?，F(xiàn)采用制冷主機(jī)隨機(jī)配備的控制系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)控，水泵均采用星三角降壓方式啟動(dòng)。

　　2 節(jié)能改造方案

　　根據(jù)上述情況，該大廈通過建筑物節(jié)能管理系統(tǒng)，采用強(qiáng)弱電一體化的手段，對(duì)大廈中央空調(diào)制冷系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造。

　?。?）系統(tǒng)原理

　　建筑物節(jié)能管理系統(tǒng)采用分布式構(gòu)架、模塊化設(shè)計(jì)，其核心是模糊控制器及其控制軟件。模糊控制是以模糊集合論、模糊語(yǔ)言變量及模糊邏輯推理為基礎(chǔ)的計(jì)算機(jī)智能控制，是近幾年發(fā)展起來的新型控制技術(shù)，尤其適用于中央空調(diào)這樣復(fù)雜的、非線性的和時(shí)變性的系統(tǒng)控制。

　　系統(tǒng)以設(shè)備能效跟蹤為核心，以基礎(chǔ)能源統(tǒng)計(jì)和管理為手段，將制冷系統(tǒng)能耗設(shè)備的運(yùn)行信息、能耗數(shù)據(jù)、故障信息及環(huán)境參數(shù)進(jìn)行跟蹤采集、統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)而運(yùn)用現(xiàn)代模糊控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)冷凍水系統(tǒng)的模糊預(yù)期控制、冷卻水系統(tǒng)的自適應(yīng)模糊優(yōu)化控制和主機(jī)系統(tǒng)的間接（或啟停）控制，實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷媒流量跟隨負(fù)荷的變化而進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，確保整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)始終保持高效、協(xié)調(diào)地運(yùn)行，從而最大限度地降低空調(diào)系統(tǒng)能耗。

　　圖1中所示的模糊控制器由模糊化接口、數(shù)據(jù)庫(kù)、規(guī)則庫(kù)、推理機(jī)、解模糊接口等構(gòu)成。它的輸入變量都選用受控變量，能夠比較準(zhǔn)確地反映受控過程中輸出變量的動(dòng)態(tài)特性。對(duì)于中央空調(diào)節(jié)能控制系統(tǒng)而言，受控變量是由系統(tǒng)的供回水溫度、流量及壓差等造成的。

　　當(dāng)中央空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化造成空調(diào)主機(jī)及其水系統(tǒng)偏離最佳工作狀況時(shí)，模糊控制器根據(jù)數(shù)據(jù)采集得到各種運(yùn)行參數(shù)值，如系統(tǒng)供回水溫度、供回水壓差、流量及環(huán)境溫度等。經(jīng)推理運(yùn)算后輸出優(yōu)化的控制參數(shù)值，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，確保主機(jī)在任何負(fù)荷條件下都有一個(gè)優(yōu)化的運(yùn)行環(huán)境，始終處于最佳運(yùn)行工況，從而保持效率最高、能耗最低，實(shí)現(xiàn)主機(jī)節(jié)能10%～30%。

　　（2）系統(tǒng)構(gòu)成

　　本系統(tǒng)主要由模糊控制柜、水泵智能控制柜、風(fēng)機(jī)智能控制箱、現(xiàn)場(chǎng)模糊控制箱、各種傳感器件以及系統(tǒng)軟件組成，如圖2所示。

　?。?）模糊控制器

　　模糊控制器包括1臺(tái)模糊控制柜和1臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)模糊控制箱，模糊控制柜內(nèi)配置智能模糊控制單元1套，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)1臺(tái)，通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換單元1套，數(shù)字量接口單元4套，保護(hù)單元1套以及系統(tǒng)軟件1套?，F(xiàn)場(chǎng)模糊控制箱內(nèi)配置傳感器接口單元2套，鉑電阻輸入單元2套。

　　模糊控制柜與現(xiàn)場(chǎng)用通信線纜、水泵智能控制柜、風(fēng)機(jī)智能控制箱、現(xiàn)場(chǎng)模糊控制箱以及原有的空調(diào)啟/?？刂乒襁B接。

　　模糊控制器系統(tǒng)通過協(xié)議解析，可與以上各控制柜進(jìn)行通信，通過對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行全面的參數(shù)采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的集中監(jiān)測(cè)、控制和管理。

　　（4）冷凍水模糊控制系統(tǒng)

　　建筑物節(jié)能管理系統(tǒng)對(duì)空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用最佳輸出能量控制，在保證空調(diào)服務(wù)質(zhì)量的前提下實(shí)現(xiàn)水泵的最低能耗。當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量也隨之變化，流量計(jì)、壓差傳感器和溫度傳感器將檢測(cè)到的這些參數(shù)送至模糊控制器，模糊控制器依據(jù)獨(dú)創(chuàng)的預(yù)期算法和所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)計(jì)算出末端空調(diào)負(fù)荷所需的制冷量以及冷凍水供回水溫度、溫差、壓差和流量的最佳值，并與檢測(cè)到的參數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)其偏差值利用現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)，調(diào)節(jié)冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量使冷凍水系統(tǒng)的溫差、供回水溫度、壓差和流量運(yùn)行確保在模糊控制器給定的最優(yōu)值。

　　在中央空調(diào)低區(qū)循環(huán)系統(tǒng)中，模糊控制系統(tǒng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)水泵智能控制柜5套，每套配置90kW變頻器1臺(tái)，分別控制5臺(tái)90kW低區(qū)冷凍水泵；智能模糊控制單元、智能數(shù)字單元各1套。高區(qū)循環(huán)系統(tǒng)中，模糊控制系統(tǒng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)水泵智能控制柜3套，每套配置37kW變頻器1臺(tái)，分別控制3臺(tái)37kW高區(qū)水泵；智能模糊控制單元、智能數(shù)字單元各1套。每臺(tái)變頻器、水泵智能控制柜、控制單元及各管路上的傳感器通過傳輸線路與模糊控制柜連接。

　　原電機(jī)控制柜內(nèi)的主電路不變，斷開原控制柜進(jìn)線斷路器與啟動(dòng)主電路的導(dǎo)線連接，加導(dǎo)線改接至對(duì)應(yīng)水泵智能控制柜的進(jìn)線端，水泵智能控制柜的出線再返回原電機(jī)控制柜，與啟動(dòng)主電路連接，原控制電路的進(jìn)線仍接至進(jìn)線斷路器的出線端，當(dāng)需做能耗比較測(cè)試或變頻器因嚴(yán)重故障短時(shí)間內(nèi)不能恢復(fù)或置換時(shí)，可方便快捷地切換為原工頻狀態(tài)運(yùn)行。

　　模糊控制器依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，計(jì)算出負(fù)荷需用制冷量及最佳溫度、溫差、壓差和流量值，并與檢測(cè)到的實(shí)際參數(shù)作比較。根據(jù)其偏差值控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，改變其流量使冷凍水系統(tǒng)的供回水溫度、溫差、壓差和流量趨于模糊控制器給定的最優(yōu)值。

　　當(dāng)原電機(jī)控制柜啟動(dòng)完畢后，啟動(dòng)完畢信號(hào)送至模糊控制器，由模糊控制器向?qū)?yīng)的變頻器發(fā)出指令，變頻啟動(dòng)冷凍水泵。冷凍水泵啟動(dòng)后，按模糊控制器輸出的控制參數(shù)值，調(diào)節(jié)各冷卻水泵變頻器的輸出頻率，控制冷卻水泵的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)在保證末端空調(diào)用戶舒適需求的同時(shí)，可實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，如果冷凍水出口溫度、流量或供回水壓差出現(xiàn)異常，系統(tǒng)送出報(bào)警信號(hào)并采取相應(yīng)的保護(hù)措施，保證空調(diào)主機(jī)的安全正常運(yùn)行。

　?。?）冷卻水模糊控制系統(tǒng)

　　建筑物節(jié)能管理系統(tǒng)對(duì)中央空調(diào)冷卻水及冷卻風(fēng)系統(tǒng)采用最佳效率控制。當(dāng)環(huán)境溫度、空調(diào)末端負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，中央空調(diào)主機(jī)的負(fù)荷率將隨之變化，主機(jī)冷凝器的最佳熱轉(zhuǎn)換溫度也隨之變化。模糊控制器依據(jù)所采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)計(jì)算出主機(jī)冷凝器的最佳熱轉(zhuǎn)換溫度及冷卻水最佳進(jìn)、出口溫度，并與檢測(cè)到的實(shí)際溫度進(jìn)行比較。根據(jù)其偏差值，利用現(xiàn)代變頻調(diào)速技術(shù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)冷卻水的流量，使冷卻水的進(jìn)、出口溫度接近模糊控制器給定的最優(yōu)值，從而保證中央空調(diào)主機(jī)隨時(shí)處于最佳效率狀態(tài)下運(yùn)行。

　　冷卻系統(tǒng)中根據(jù)水泵數(shù)量，模糊控制系統(tǒng)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)水泵智能控制柜3套，每套控制柜內(nèi)配置55kW變頻器1臺(tái)，分別控制3臺(tái)55kW冷卻水泵。

　　中央空調(diào)系統(tǒng)耗電的現(xiàn)狀

　　一般來說，中央空調(diào)系統(tǒng)的大負(fù)載能力是按照天氣熱、負(fù)荷大的條件來設(shè)計(jì)，但實(shí)際上系統(tǒng)極少在這些極限條件下工作。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，空調(diào)設(shè)備95%的時(shí)間運(yùn)行在70%負(fù)荷以下，特別是冷氣需求量少的情況下，主機(jī)負(fù)荷量低，為了保證有較好的運(yùn)行狀態(tài)，主機(jī)能在一定范圍內(nèi)根據(jù)負(fù)載的變化加載或卸載，但與之相配套的冷卻泵和冷凍泵卻仍在高負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，這樣會(huì)帶來以下一系列問題：

　　l 水流量過大使冷水系統(tǒng)進(jìn)水和回水溫差降低，引起主機(jī)熱交換效率下降，電能浪費(fèi)嚴(yán)重。

　　l 水泵壓力過大，通常都是通過調(diào)整管道上的閥門開度來調(diào)節(jié)冷卻水和冷凍水流量，因此閥門上存在著很大的能量損失。

　　由于中央空調(diào)冷卻水、冷凍水系統(tǒng)運(yùn)行效率低，能耗較大且屬長(zhǎng)期運(yùn)行，進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造是完全必要的。

　　中央空調(diào)冷凍/冷卻泵調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的節(jié)電原理

　　采用交流變頻技術(shù)控制冷凍/冷卻泵的運(yùn)行，是目前中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造的有效途徑之一。

　　泵的負(fù)載功率與轉(zhuǎn)速成3次方比例關(guān)系，即P∝N3，其中P為功率，N為轉(zhuǎn)速；可見用變頻調(diào)速的方法來減少水泵流量的經(jīng)濟(jì)效益是十分顯著的，當(dāng)所需流量減少，水泵轉(zhuǎn)速降低時(shí)，其電動(dòng)機(jī)的所需功率按轉(zhuǎn)速的三次方下降。例如：

　　A． 當(dāng)水泵流量下降10％（跟蹤輸出頻率為45Hz）

　　則電動(dòng)機(jī)軸功率P′=（0.9）3P=0.729P 即節(jié)電率27.1％

　　B. 當(dāng)水泵流量下降30％（跟蹤輸出頻率為35Hz）

　　則電動(dòng)機(jī)軸功率P′=（0.7）3P=0.343P 即節(jié)電率65.7％

　　當(dāng)用冷量下降時(shí)，所需的水流量減少，通過電動(dòng)機(jī)的調(diào)速裝置降低泵的轉(zhuǎn)速來減少水的流量，泵的軸功率相應(yīng)減少，電動(dòng)機(jī)的輸入功率也隨之減少。當(dāng)用冷量增加，冷機(jī)負(fù)荷量增大，冷凝器進(jìn)出水溫差增大，變頻器運(yùn)行頻率增加，水泵轉(zhuǎn)速加快，水流量增加，從而維持溫差恒定。反之亦然。從而達(dá)到理想的節(jié)能效果。

　　結(jié)語(yǔ)

　　關(guān)于中央空調(diào)的相關(guān)介紹就到這了，希望通過本文能讓你對(duì)中央空調(diào)有更全面的認(rèn)識(shí)。

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