中央空调系统节能实施方案

李剑

摘要：随着经济的高速发展，我国建筑能耗在整个社会能源消耗中比列的逐年上升，目前建筑的能耗已占社会总能耗的30-35%左右。随着建筑物的逐渐增多，建筑的能耗比重也在逐步增加，由此带来的能源与发展的矛盾日益突出。针对既有建筑的节能设计和节能改造是贯彻可持续发展战略、实现国家节能规划目标、减排目标的重要措施。

关键字：节能监管，自动化空调，节能空调

据统计，中央空调系统的能耗占到建筑能耗的40%以上。由于人们对舒适度的过分要求，一般建筑的中央空调系统的设计、选型都存在偏大的现象。根据一项对中央空调机组运行状态进行分析的权威调查显示，中央空调机组90%的时间处于非满负荷状态，而冷冻水泵、冷却水泵及冷却塔散热风扇在此90%时间内仍处于100%的满负荷运行状态。实际上中央空调系统97%的时间在70﹪负荷左右波动运行，所以实际负荷总不能达到满负荷，特别是在冷量较少的情况下，主机负荷量更低。同时中央空调系统在设计建设的时候，都进行了BA系统的设计，但是在运行和维护上缺乏专业的维护人员，BA系统处于瘫痪或者半瘫痪状态，因此对中央空调系统的各个环节缺乏有效的监管。另一方面，BA的设计和建设中，弱电厂家和建设方只是从监控入手，对中央空调系统进行监测，对系统整体运行策略缺乏有效的运用，从而导致运行中能耗的浪费。末端用能的使用上，存在不同程度的过冷、过热现象，如供冷季节，建筑内部出现局部过冷的现象，影响人体的舒适度，同时也存在大量的能耗浪费。

因此有必要建立一套自动化的节能监管平台，在充分保证建筑舒适度的同时，通过末端用能系统的有效控制，循环水系统的变频调节，从而使冷水机组的输出用能的减少，实现中央空调系统的有效节能。同时通过中央空调系统节能监管平台，可以有效提高中央空调系统自动化监控水平，提高设备的利用效率，有效的提高设备的使用寿命、减少人力资源的投入。

通过中央空调系统节能监管平台，可以实现对中央空调系统的冷冻机组、末端用能系统进行分布式的监控和集中管理。对中央空调系统的系统优化，实现机组的输出能耗和末端的用能相一致，在满足人体舒适度的情况下，切实降低建筑整体的能源消耗。

通过对中央空调系统各个环节设备的分布式监控和集中管理，可以实现对中央空调系统的精细化管理，降低能源消耗，改善房间的舒适度，减少人力资源的投入。

为实现能耗的分类、分项计量和综合节能控制功能，实现对中央空调系统各个环节用能设备的精细化管理和控制，中央空调系统节能监管平台须具备可靠、稳定、实时的技术特点。节能监管平台的建设需从现场数据采集、现场控制网络、数据传输等方面关键技术综合考虑，以满足节能监管平台的建设需求。为保证中央空调节能监管平台的持续建设和发展，系统设计须充分考虑系统的可扩展性、灵活性、兼容性。

采用先进的分布式能源监管系统技术，对中央空调系统进行分布式的监控和集中管理，在满足建筑舒适性的同时，降低能源消耗，减少人力资源的投入，提高中央空调系统的自动化管理水平。

本系统具体设计思路概括如下：

> 本系统的整体方案设计采用具有国际先进水平的分布式高速控制网络系统技术，通过主干网与LonWorks分布式高速实时控制网络的无缝连接构建自动化的中央空调系统监控平台。

> 完善中央空调的系统的能耗监测和计量，实现系统的用能的分类、分项计量监测。通过在水、电进户端加装表计，实现对空调系统用能的计量。

> 通过配置数据接口板、智能数据网关，实现对机组的远程在线实时监测，同时亦可实现相关参数的设定及机组的相关控制功能。

> 通过对中央空调的水循环系统配置相关的传感器；对冷媒循环泵进行变频控制；分、集水器之间的旁通调节；系统可以根据恒温差、恒压差、大温差小流量等设定节能运行策略的对空调系统进行调节。

> 通过分集水器之间的旁通管路，监测供回水的温度、压力等数据，实现恒温差、恒压差等节能运行策略的控制功能。

> 通过配置温湿度传感器，实现对建筑内的空调机组、新风机组的风机进行变频调节，表冷器的水阀、机组的风阀进行自动化调节，在满足现场舒适性的同时，降低空调系统的能源消耗。

> 系统软硬件平台具有可扩展性、开放性、实时性、稳定性、先进性。

为完善中央空调系统节能平台对水温、水压力、冷量、用电量等变量的监测和计量，以实现系统能效比的综合评估，为中央空调系统的节能效果进行验证，并为后期进一步的节能降耗，提供分析、诊断的数据支撑。

通过对末端设备的自动化节能控制、末端用能系统的区域自动化控制、空调冷/热媒系统的变流量调节、冷冻站的节能自动化改造等方面采取措施，从而实现冷冻站的输出工况和末端的用能负荷相一致，实现末端用能的减少带动冷/热媒搬运用能的减少，从而实现空调机组的输出负荷的降低，节约用能，降低中央空调系统的能源消耗。

针对中央空调系统的情况结合用能的实际情况，为实现空调系统自动化和节能控制目标，利用现代传感器技术和变频技术，采用变流量节能控制技术是适当和必要的。同时利用先进的分布式网络控制技术，对风冷热泵机组、冷媒循环泵等进行自动化管理和控制，在提高建筑舒适度的情况下实现最大化的节能，降低空调系统的能耗。

利用系统完整、准确的数据自动生成能源统计帐表，以统计数据支撑中央空调能耗分析、能耗管理。利用完善的中央空调的计量系统，实现对中央空调设备能耗趋势的分析和诊断。建立完善的中央空调系统的监控网络，实现对中央空调系统各个环节能耗设备的监测，提高中央空调系统的自动化管理水平。利用系统有效的能源节能监控手段，实时掌控设备能耗状况，实现最大程度节能。加强信息系统支撑，并对能源数据采集、存储、统计分析，实现能耗数据的共享。通过中央空调系统节能监管平台的强有力工具，为中央空调系统进一步节能改造和建设提供科学研究计划的依据，也为节能的发展迈出了坚实的一步。

参考文献：

[1] 戴雪涛. 空调冷水系統变频调速水泵的控制与节能[J]. 中国建设信息供热制冷. 2006（02）

[2] 王健敏. 中央空调系统能效比限定值与节能评价的研究[J]. 仲恺农业工程学院学报. 2009（03）

[3] 彭时霖，杨昌智，邵灵敏，王利民，杨中文. 变频技术在空调用压缩机上的应用研究[J]. 制冷空调与电力机械. 2005（06）

[4] 常羽彤，王端民，张鹏. Matlab动态链接库编程技术及其工程应用[J]. 微计算机信息. 2007（33）

[5] 赵锁，储健. 一种新的中央空调节能系统的设计与实现[J]. 组合机床与自动化加工技术. 2007（11）