中央空调的节能控制优化分析

广东美的暖通设备有限公司 徐铭轩

中央空调的节能控制优化分析

广东美的暖通设备有限公司 徐铭轩

近些年，伴随着经济条件的不断优化，人们的生活水平以及经济条件也在不断提升，人们对于生活、工作环境的舒适度提出了更高的要求。对此，中央空调在各种建筑当中的应用越发广泛，但是在应用的同时，也形成了大量的能源消耗、环境污染以及废气排放，与社会的可持续环保发展理念相悖。对此，为了降低中央空调的能源消耗，本文详细分析中央空调的节能控制优化措施。

中央空调；节能；问题及控制措施

引言

中央空调是当代建筑中较为常用的暖通设备，但是也是建筑中的主要能源消耗设备，特别是冬季与夏季，其电力需求量非常庞大，这也形成了大量的能源消耗。中央空调的能源消耗量约为整个建筑的60%，而建筑的能源消耗量约为社会总能源消耗量的30%。由此可见，促使中央空调实现节能，具备显著的社会意义与经济效益。

1.中央空调节能控制难点

中央空调在能源方案存在的问题并不单一，既包含施工方面的问题，也包含设计方面的问题，同时也与室内外的空气统计数据不标准等相关。

1.1 中央空调建设存在不正规

《高规》当中有一些关于中央空调的标准管理措施，但是其在实际的应用当中并不理想。例如，通风管道在变形之后必须及时的进行处理，并且不能够穿越防火墙，假设需要穿过防火墙则需要在墙两侧分别建立防火阀[1]。但是，目前许多建筑当中，为了实现成本的优化，在通风管道穿过防火墙时普遍只会建立单侧的防火阀，或者是不建立防火阀。对此，这样的空调建设不仅存在安全性的威胁，在能源发面的浪费也存在明显的隐患。许多没有按照标准来实施的中央空调，其在能源方案的消耗非常明显，尤其是在冷冻水泵当中，其如果参数设计不正确或设备建设存在问题，其呈现的控温效果以及能源消耗量必然不理想。在冷冻水泵的设计当中，冷却水泵的运行能源消耗公式为P=B·G·H/p。在公式当中，P为泵的能耗功率、B为水的密度、G为水的流量、H为水泵的扬程、p为电机的效率。在实际的设计中，需要以该公式为标准进行设计。

1.2 中央空调设计时的不合理

中央空调设计的时候，往往是按照“四通八达”的原则设计[2]。但是伴随着环保、节能等理念的不断深入，中央空调的全新设计方案也层出不穷，但是每一个方案都不是非常完美的，仍然存在各自的缺陷或优势。在设计过程中，如果不按照建筑的特点就盲目设计中央空调，不仅有可能导致控温效果不足，还会形成大量的能源消耗。例如，设计的冷却塔负荷量如果不是按照建筑的实际控温需求进行设计，负荷量较小，会导致中央空调控温效果不足，负荷量较大，会形成额外的能源消耗。例如，目前许多中央空调的回风口在设计安装位置时就存在明显的缺陷，在回风法兰的位置上并没有连接回风管，同时也没有实行任何的密封处理，最终导致出口风的温度较低，制热的效率不理想。

2.中央空调的节能控制优化措施

2.1 中央空调设计过程中对节能效果的重视

在中央空调的设计过程中，应当保障节能效果的设计，构建一个节能性较高的中央空调。在设计过程中，需要按照建筑的特点进行合理设计，将节能作为重要指标之一[3]。例如，在设计时，首先需要明确该建筑中中央空调的规划设计，尤其是线路的走向等。其次，明确中央空调的具体控温参数，制冷机组、冷却泵、冰冻泵以及冷却塔等多方面明确各个设备的工作参数，然后根据工作参数购入相应的设备。例如，对于制冷机组而言，其主要的能源消耗设备为压缩机，所以压缩机的功能应当作为节能控制的主要方向。在制冷剂相应时，容积式的制冷剂能源消耗与压缩机的容积效率、电机效率、压缩机理论输气量、蒸汽压力以及绝热指数相关，在设计过程中，就需要在保障控温效果基础上适当的优化各个参数。

2.2 中央空调的全局优化

为中央空调给予系统性的全局优化，能够实现对冷冻水系统等结构的最佳能源输出控制[4]。在负荷发生相应改变之后，体现在冷冻水出口温度、流量便会发生改变，借助温度传感器、流量计等设备将信息数据传递给智能控制器，然后通过智能控制器根据之前所统计过的数据计算中央空调的工作性能以及控温需求量，通过目前负荷之下的出口流量以及温度，将参数传递到相应的冷冻水控制系统当中，从而对冷冻水泵实现变频控制，进而降低能源的消耗。

例如，在压缩机的能源优化控制方面，整个中央空调的能源消耗当中，有60%的能源消耗来源于压缩机。对此，在中央空调全局优化的过程中，压缩机是必不可少的一部分。冷却水泵的供水温度和流量明确之后，将其作为依据明确冷却塔风机的子系统控制参数，在冷却水供水温度发生改变之后，通过智能控制器，通过相应的计算，并分析未来几分钟内可能需要的供述温度，从而适当的调整压缩机的工作效率，进而实现变频控制压缩机，实现节能的目的。图1为通过增加智能控制器的方式实现来实现压缩机的优化，通过在冷却水供应温度与冷却水泵的下一环节添加智能控制器，从而实现变频控制的目的。

图1 冷却水泵、冷却塔控制原理

3.结论

综上所述，虽然中央空调能够实现非常显著的生活环境优化，但是中央空调在运行时存在严重的能源消耗问题，这也导致中央空调的社会价值不断下降。对此，应当合理分析中央空调的经济性、节能性、美观性、舒适性以及安全性等多元化的性能，并在建筑基础上，合理应用各种节能控制措施，在多方面实现能源控制，从而降低中央空调工作时所消耗的能源。

[1]田舟．基于预测串级的中央空调系统的节能优化控制策略研究[D]．河北工业大学,2015．

[2]石明炜．中央空调的自动化控制设计问题分析与优化[J]．中国科技纵横,2015,13(20):62-62．

[3]罗来武,陈海龙,汪鹏扬．一种优化节能的小型多目标中央空调系统设计[J]．产业与科技论坛,2016,15(22):18-20．

[4]陈曦．基于混合模型的中央空调能源优化控制系统设计[D]．北京交通大学,2015．

徐铭轩（1982—），男，江西南昌人，本科，广东美的暖通设备有限公司研发工程师，研究方向：中央空调集控节能。