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广东集明能源开发有限公司
摘要：中央空调系统给人们提供舒适的生活和工作环境，同时也消耗掉了大量的能源。据统计，中央空调系统的消耗约占大型建筑能耗的40%～60%，且呈逐年增长的趋势。由此可见，对中央空调进行节能改造，可以减少无效能耗，创造可观的经济效益。中央空调节能系统主要采用变频处理，通过微电脑处理控制技术，通过实时监测模块和节电优化模块，根据实际运行的情况动态地调整中央空调的运行状态，使电机输出功率和符合需求精确匹配，从而达到较好的节能效果。
关键词：中央空调；系统节能；改造措施
随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷媒循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，尽管有的系统采用了闸阀档板节流方式，但其能量的浪费仍是显而易见的。近年来由于电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运电费成本中占据越来越大的比例。因此，中央空调系统的节能改造已成为必须解决的问题。
一、中央空调系统简单介绍
（1）、组成设备
1.按负担室内热湿负荷所用的介质可分为：全空气系统、全水系统、空气-水系统、冷剂系统；
2.按空气处理设备的集中程度可分为：集中式、半集中式；
3.按被处理空气的来源可分为：封闭式、直流式、混合式（一次回风二次回风）。
主要组成设备有空调主机（冷热源）风柜风机盘管等。
（2）、工作原理
1.冷（热）水机组的基本工作过程是：室外的制冷（热）机组对冷（热）媒水进行制冷降温（或加热升温），然后由水泵将降温后的冷媒（热）水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。
2.风管式机组的基本工作过程是：供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内各房间天花板中的风管（道）内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。在风管（道）上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。
3.变频一拖多机组的基本工作过程是各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。
（3）、系统优点
经济节能、环保节约、空间个性、化简化管理、提升档次、投资方便、使用寿命长。中央空调一般使用寿命在15到25年，而普通空调超不过10年，如果保养好，中央空调的寿命还可以更长。
二、系统存在的问题和能耗现状
中央空调系统由冷热源系统、空调机组、排风机系统、DDC控制系统等组成。该系统自2005年投入使用以来，在公司办公系统温度控制和生产洁净厂房温湿、室内外压差以及空气洁净度控制等方面取得了良好的效果。但是，存在耗能大、空调控制不理想的缺点。
（1）、由于冷水机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔投产设计时全部选用恒速工频电机，在实际使用中存在能耗浪费大；其次由于冷水机组工频运行不能自动适应过渡季节和高温高湿的环境变化，导致喘振现象频繁，严重危害设备；冷水机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔的启停和切换全部为人工手动控制方式，机电设备的运行难以达到最佳状态，能耗浪费大。
（2）、舒适性空调分别为会议室、档案室、各办公区域提供所需服务，其温湿度控制和启停控制方式均为远程手动方式，使用不便，温度控制效果不佳，甚至经常出现忘记关机长时间运行的现象，能源浪费严重；为用户或各办公区域提供服务的空调为多区段送风空调，由于其送风模式为恒定量送风，各区域出风量由出风口的手动调节格栅控制，经常出现各区域风量不能根据温度控制需要满足要求，同时浪费能源。
（3）、DDC控制上只对单台洁净空调机组进行程序化监控和自动控制，即对本空调机组的风阀开度、送风温湿度、冷热水阀、房间温湿度、风机启停等进行了监控和自控，而对于舒适空调机组、冷水机组系统只是进行了简单的单电状态监控，没有实现这些设备系统的群控策略控制，不能有效发挥整体效应使设备达到最佳的节能运行状态。
三、中央空调系统节能改造措施
（1）、冷却水泵变频控制
中央空调的冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的，当环境温度及各种外界因素，冷冻机组不需要开启全部压缩机组，此时空调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小，这时就可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速，降低冷却水的循环速度及流量，使冷却水的冷负荷被冷凝系统充分利用，从而达到节能目的。通过对中央空调的变频节能改造得出以下的数据，其冷却水泵、冷温水泵在低流量运行时，可以大幅度节省电力，尤其针对直燃机冷却水流量曲线的特点，采用变频控制，意义更大，从远大BZ型直燃机中央空调系统采用变频器控制水泵测试数据为例：
1.当制冷量75%时，机组所需冷却水流量34%，水泵电耗约20%；
2.当制冷量50%时，机组所需冷却水流量22%，水泵电耗约15%。
（2）、冷却塔风机变频控制
风机功率一般都较小，节电不如水泵明显。但风机采取变频控制能极大地有助于冷却水恒温，这对于机组制冷恒温极为关键；且能使机组溶液循环稳定，获得最大限度的节省燃料。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水，节省水源、延缓水质劣化、减少水雾对周围的影响。
（3）、冷温水泵变频控制
中央空调的冷媒水泵的功率是根据空调满负荷工作设计的，当宾馆、酒店、大厦需要的冷量或热量没有达到空调的满负荷，这时就可以通过变频器调速器来调节冷媒水泵的转速，降低冷媒水的循环速度，使冷量和热量得到充分利用，从而达到节能目的。如果制冷、采暖共用一台水泵，则冬季水泵流量只需50%，自然可大大节省电力；即使是冬夏分泵运行，也可在低负荷季节适当降低流量，如90%流量时，电耗约75%。
四、总结
目前，中央空调系统节能技术改造工程项目市场分布不仅广泛，而且数量众多，这为进行节能改造市场化应用推广奠定了基础前提。根据不完全统计显示，在业已投入运行的中央空调系统中，至少有70%以上未进行过任何形式的节能优化改造，而且普遍具有很好的节能挖掘潜力空间。大力推广与实施应用中央空调系统节能改造技术，不仅具有很好的经济效益回报，而且也有力地推动了全社会对能源有效利用率认识的提高。它也将可能给风险资本投资运作在该类型节能改造工程项目上开辟出一条新的方向。
参考文献：
[1]程耀银.中央空调系统节能改造技术应用的研究[J].科技风，2013，16：90.
[2]李令言.中央空调节能控制系统的研究与开发[D].中国科学技术大学，2011.
[3]杨胤保.中央空调系统节能改造技术应用分析[J].科技广场，2012，06：83-87.
[4]唐子明.中央空调变频节能技术研究及工程应用[D].重庆大学，2005.
[5]彭爱华.中央空调智能控制节能系统的研究与应用[D].南昌大学，2007.
摘要：中央空调系统给人们提供舒适的生活和工作环境，同时也消耗掉了大量的能源。据统计，中央空调系统的消耗约占大型建筑能耗的40%～60%，且呈逐年增长的趋势。由此可见，对中央空调进行节能改造，可以减少无效能耗，创造可观的经济效益。中央空调节能系统主要采用变频处理，通过微电脑处理控制技术，通过实时监测模块和节电优化模块，根据实际运行的情况动态地调整中央空调的运行状态，使电机输出功率和符合需求精确匹配，从而达到较好的节能效果。
关键词：中央空调；系统节能；改造措施
随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，中央空调系统已广泛应用于工业与民用建筑领域，在宾馆、酒店、写字楼、商场、住院部大楼、工业厂房的中央空调系统，其制冷压缩机组、冷媒循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统、盘管风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷或新风交换量需求选定的，且留有充足余量。在没有使用具备负载随动调节特性的控制系统中，无论季节、昼夜和用户负荷的怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，尽管有的系统采用了闸阀档板节流方式，但其能量的浪费仍是显而易见的。近年来由于电价的不断上涨，造成中央空调系统运行费用急剧上升，致使它在整个大厦营运电费成本中占据越来越大的比例。因此，中央空调系统的节能改造已成为必须解决的问题。
一、中央空调系统简单介绍
（1）、组成设备
1.按负担室内热湿负荷所用的介质可分为：全空气系统、全水系统、空气-水系统、冷剂系统；
2.按空气处理设备的集中程度可分为：集中式、半集中式；
3.按被处理空气的来源可分为：封闭式、直流式、混合式（一次回风二次回风）。
主要组成设备有空调主机（冷热源）风柜风机盘管等。
（2）、工作原理
1.冷（热）水机组的基本工作过程是：室外的制冷（热）机组对冷（热）媒水进行制冷降温（或加热升温），然后由水泵将降温后的冷媒（热）水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。
2.风管式机组的基本工作过程是：供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内各房间天花板中的风管（道）内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。在风管（道）上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。
3.变频一拖多机组的基本工作过程是各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。
（3）、系统优点
经济节能、环保节约、空间个性、化简化管理、提升档次、投资方便、使用寿命长。中央空调一般使用寿命在15到25年，而普通空调超不过10年，如果保养好，中央空调的寿命还可以更长。
二、系统存在的问题和能耗现状
中央空调系统由冷热源系统、空调机组、排风机系统、DDC控制系统等组成。该系统自2005年投入使用以来，在公司办公系统温度控制和生产洁净厂房温湿、室内外压差以及空气洁净度控制等方面取得了良好的效果。但是，存在耗能大、空调控制不理想的缺点。
（1）、由于冷水机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔投产设计时全部选用恒速工频电机，在实际使用中存在能耗浪费大；其次由于冷水机组工频运行不能自动适应过渡季节和高温高湿的环境变化，导致喘振现象频繁，严重危害设备；冷水机、冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔的启停和切换全部为人工手动控制方式，机电设备的运行难以达到最佳状态，能耗浪费大。
（2）、舒适性空调分别为会议室、档案室、各办公区域提供所需服务，其温湿度控制和启停控制方式均为远程手动方式，使用不便，温度控制效果不佳，甚至经常出现忘记关机长时间运行的现象，能源浪费严重；为用户或各办公区域提供服务的空调为多区段送风空调，由于其送风模式为恒定量送风，各区域出风量由出风口的手动调节格栅控制，经常出现各区域风量不能根据温度控制需要满足要求，同时浪费能源。
（3）、DDC控制上只对单台洁净空调机组进行程序化监控和自动控制，即对本空调机组的风阀开度、送风温湿度、冷热水阀、房间温湿度、风机启停等进行了监控和自控，而对于舒适空调机组、冷水机组系统只是进行了简单的单电状态监控，没有实现这些设备系统的群控策略控制，不能有效发挥整体效应使设备达到最佳的节能运行状态。
三、中央空调系统节能改造措施
（1）、冷却水泵变频控制
中央空调的冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的，当环境温度及各种外界因素，冷冻机组不需要开启全部压缩机组，此时空调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小，这时就可以通过变频调速器来调节冷却水泵的转速，降低冷却水的循环速度及流量，使冷却水的冷负荷被冷凝系统充分利用，从而达到节能目的。通过对中央空调的变频节能改造得出以下的数据，其冷却水泵、冷温水泵在低流量运行时，可以大幅度节省电力，尤其针对直燃机冷却水流量曲线的特点，采用变频控制，意义更大，从远大BZ型直燃机中央空调系统采用变频器控制水泵测试数据为例：
1.当制冷量75%时，机组所需冷却水流量34%，水泵电耗约20%；
2.当制冷量50%时，机组所需冷却水流量22%，水泵电耗约15%。
（2）、冷却塔风机变频控制
风机功率一般都较小，节电不如水泵明显。但风机采取变频控制能极大地有助于冷却水恒温，这对于机组制冷恒温极为关键；且能使机组溶液循环稳定，获得最大限度的节省燃料。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水，节省水源、延缓水质劣化、减少水雾对周围的影响。
（3）、冷温水泵变频控制
中央空调的冷媒水泵的功率是根据空调满负荷工作设计的，当宾馆、酒店、大厦需要的冷量或热量没有达到空调的满负荷，这时就可以通过变频器调速器来调节冷媒水泵的转速，降低冷媒水的循环速度，使冷量和热量得到充分利用，从而达到节能目的。如果制冷、采暖共用一台水泵，则冬季水泵流量只需50%，自然可大大节省电力；即使是冬夏分泵运行，也可在低负荷季节适当降低流量，如90%流量时，电耗约75%。
四、总结
目前，中央空调系统节能技术改造工程项目市场分布不仅广泛，而且数量众多，这为进行节能改造市场化应用推广奠定了基础前提。根据不完全统计显示，在业已投入运行的中央空调系统中，至少有70%以上未进行过任何形式的节能优化改造，而且普遍具有很好的节能挖掘潜力空间。大力推广与实施应用中央空调系统节能改造技术，不仅具有很好的经济效益回报，而且也有力地推动了全社会对能源有效利用率认识的提高。它也将可能给风险资本投资运作在该类型节能改造工程项目上开辟出一条新的方向。
参考文献：
[1]程耀银.中央空调系统节能改造技术应用的研究[J].科技风，2013，16：90.
[2]李令言.中央空调节能控制系统的研究与开发[D].中国科学技术大学，2011.
[3]杨胤保.中央空调系统节能改造技术应用分析[J].科技广场，2012，06：83-87.
[4]唐子明.中央空调变频节能技术研究及工程应用[D].重庆大学，2005.
[5]彭爱华.中央空调智能控制节能系统的研究与应用[D].南昌大学，2007.