哈爾濱華德學(xué)院 白亞梅

中央空調(diào)為人們帶來了更好的室內(nèi)舒適度的同時，也會消耗大量的電力。不僅企業(yè)需要交付昂貴的電費，也有悖于節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念。因此，如何對中央空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造設(shè)計就顯得尤為重要?，F(xiàn)階段，大部分中央空調(diào)系統(tǒng)都是以最大冷熱負荷為計算依據(jù)設(shè)計而成的，因此存在著一定的裕量。在實際使用過程中，中央空調(diào)系統(tǒng)只有很少的時間會處于最大負荷狀態(tài)，因此會造成極大的能源浪費。此外，系統(tǒng)的運行情況還會受到季節(jié)氣候、室內(nèi)人員數(shù)量等外在因素的影響，具有一定的波動性。若系統(tǒng)無法依據(jù)負荷的實際變化情況進行動態(tài)調(diào)節(jié)，會出現(xiàn)能源浪費的情況，也會影響風(fēng)機、水泵等設(shè)備的使用壽命。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

根據(jù)實際調(diào)查數(shù)據(jù)可知，因使用中央空調(diào)消耗的電能占城市建筑用電的50%左右。在大型建筑中普遍存在著能源利用率低的問題，且大部分使用者的節(jié)能觀念淡薄。因此，若想從根本上提升中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果，必須從技術(shù)和用電管理兩方面入手。

雖然我國能源儲備豐富，近年來也在著手于新型環(huán)保能源的研究，但是仍然存在著能源利用率不高的問題。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，能源的消耗速度越來越快，我國所面臨的能源問題也愈發(fā)嚴峻。因此，只有從提升能源利用率入手，減少能源消耗，才能為經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供良好的保障。建筑能耗在城市能耗中占比最大，而接近50%的建筑能耗是由維持室內(nèi)溫度平衡產(chǎn)生的。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)能源消耗現(xiàn)存問題

2.1 建筑結(jié)構(gòu)不合理

室內(nèi)溫度的高低會直接受到建筑結(jié)構(gòu)的影響，比如采光、通風(fēng)情況都會對室溫產(chǎn)生一定的影響。若建筑物在設(shè)計時缺乏科學(xué)性，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理，會加大室內(nèi)溫度受外界因素的影響程度，缺乏穩(wěn)定性。舉例來講，若在建造過程中使用了質(zhì)量不合格的隔熱層材料，無法達到預(yù)計的隔熱效果；或是室內(nèi)采光情況較差，都不利于室內(nèi)熱環(huán)境的穩(wěn)定。

2.2 空調(diào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不合理

首先，中央空調(diào)在使用過程中，冷水機組、風(fēng)機、水泵等設(shè)備難免會出現(xiàn)耗損，若不能及時的進行養(yǎng)護和維修，設(shè)備的熱循環(huán)能力會有所下降，能耗增高。其次，若設(shè)備運行時間過長，損耗同樣會加快。最后，安裝位置也會影響到調(diào)節(jié)效果，若位置不理想，調(diào)節(jié)效果就會變差，運行時間變長，能耗增多。

2.3 使用人員的節(jié)能觀念淡漠和使用習(xí)慣較差

首先是由于中央空調(diào)一般用于公共場所，難免有部分使用人員節(jié)能觀念較差，在離開房間或工作崗位時忘記隨手關(guān)閉空調(diào)，勢必會造成更多的能源耗損。其次是使用人員的習(xí)慣問題，部分人員即使室溫怡人的情況下，仍然會繼續(xù)使用空調(diào)，長時間的運轉(zhuǎn)不僅會加劇能源損耗，還會影響中央空調(diào)的使用壽命。

3 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能改造

當(dāng)前常用的系統(tǒng)節(jié)能改造方法有：主機變頻控制、泵變頻改造等。本文從中央空調(diào)系統(tǒng)的實際運行情況出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)有的改造技術(shù)，從安全、穩(wěn)定、減少費用等層面出發(fā)，對其進行改造設(shè)計，旨在解決中央空調(diào)在運行過程中能源消耗過多的問題。

3.1 更換高效制冷機組

在中央空調(diào)系統(tǒng)運行時，冷熱源機房所消耗的能源最多，因此其節(jié)能潛力也同樣值得期待，因此可以通過更換高效制冷機組的方式來提升系統(tǒng)的節(jié)能效果。在實際運行過程中，可能會出現(xiàn)多設(shè)備同時處于最大負荷的情況，因此在選擇制冷機組時，可以按當(dāng)前設(shè)備總冷量的80%為參數(shù)。本文選用型號為YEWS200SA的高效制冷機組，其CPU數(shù)值可達5.28。

3.2 水系統(tǒng)的變頻驅(qū)動改造

在新科技的支撐下，變頻器的性能得到了不斷優(yōu)化，因此在對中央空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造時，可以運用變頻技術(shù)，更改循環(huán)水系統(tǒng)的變流量，在確保其可以實現(xiàn)設(shè)備軟啟動的情況下，降低能耗，延長使用壽命。

本文除了利用變頻技術(shù)外，還在原有的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)過綜合阻抗動態(tài)優(yōu)化后的變流量控制技術(shù)，以實際負荷需求出發(fā)，持續(xù)調(diào)節(jié)冷凍水量，最終實現(xiàn)按需分配，在確保末端舒適性的情況下，減少冷凍水泵工作時產(chǎn)生的能耗。

用Q0代表冷凍水系統(tǒng)設(shè)計流量，用ΔP0代表設(shè)計壓差，計算：

在系統(tǒng)運行過程中，空調(diào)機組閥門的開合角度會發(fā)生變化，以管段阻抗系數(shù)為依據(jù)，可以得到S設(shè)和冷凍水流量Q的關(guān)系模型：

可以進一步得出設(shè)定壓差ΔP設(shè)：

通過比較ΔP和ΔP設(shè)之間的差值后，可以利用偏差信號對變頻器進行控制，從而實現(xiàn)頻率調(diào)節(jié)。此時對阻抗系數(shù)的優(yōu)化可以直接轉(zhuǎn)換為流量控制的優(yōu)化，可以提升空調(diào)負荷響應(yīng)的實效性。冷凍泵和空調(diào)機組在阻抗系統(tǒng)的支持下，在進行控制運動時更具協(xié)調(diào)性。

3.3 空調(diào)機組優(yōu)化控制

以往的空調(diào)系統(tǒng)為了降低能源損耗，在設(shè)計時會將其風(fēng)量設(shè)定成最小值。但若是在過渡季節(jié)使用就存在一定的弊端，假設(shè)以夏季工況為設(shè)計參數(shù)，那么選用的設(shè)備容量較大，即使系統(tǒng)在小負荷下運行，依然會產(chǎn)生較大的能源損耗。若是應(yīng)用變風(fēng)量空調(diào)技術(shù)，在送風(fēng)濕度、溫度上又不好進行控制。本文在對空調(diào)機組進行優(yōu)化時，增設(shè)了5EISM能效控制柜、電動風(fēng)閥等設(shè)備，在增設(shè)新設(shè)備后，系統(tǒng)可以根據(jù)進、回風(fēng)的溫濕度，來調(diào)節(jié)電動風(fēng)閥的開合角度。通過解耦控制送風(fēng)范圍的溫濕度實現(xiàn)優(yōu)化匹配控制，以此來減少系統(tǒng)運行時消耗的能量。

3.4 智能控制管理系統(tǒng)的應(yīng)用

通常情況下，對中央空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能方面的優(yōu)化都是從冷熱源、輸配或末端系統(tǒng)內(nèi)的單個子系統(tǒng)入手。但是子系統(tǒng)之間的能耗會相互影響，當(dāng)一個子系統(tǒng)的能耗過高時，勢必也會影響其他子系統(tǒng)的能耗情況。因此，在對系統(tǒng)進行節(jié)能優(yōu)化時，應(yīng)該從整個系統(tǒng)入手。若想實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要設(shè)計出一種更具先進性的自動控制方法，因此本文提出了運用智慧云節(jié)能控制法，如圖1所示：

圖1 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制圖

利用光纖或GPRS無線傳輸、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)，對空調(diào)的各項運行參數(shù)進行實時調(diào)節(jié)，在確保其運行穩(wěn)定的情況下，減少系統(tǒng)的運行能耗。這一控制系統(tǒng)很好的展現(xiàn)了“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，中央空調(diào)系統(tǒng)的各項運行數(shù)據(jù)會以Excel或曲線圖的形式保存下來，方便進行實時查詢，實現(xiàn)精細化管理。運用智能化控制代替了以往的定流量控制方式，更好的起到節(jié)能減排的作用。

4 改造結(jié)果分析

本文使用直接對比法，對改造后的中央空調(diào)系統(tǒng)和之前的系統(tǒng)進行對比，判斷新系統(tǒng)是否具備節(jié)能效果。

首先設(shè)定兩種系統(tǒng)的運行時間相同，利用切換模式的方式，用W原代表原系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗，用W節(jié)代表新系統(tǒng)產(chǎn)生的能耗，以此來計算出節(jié)電率η。

在年基礎(chǔ)能耗230.6萬kW·h的前提下，可以計算出節(jié)電率在26%以上，節(jié)電量高達60.0萬kW·h，若是將平均電價數(shù)值設(shè)定為0.85元/kW·h，每年可以至少節(jié)省50萬左右的電費，不僅減少了能耗，還降低了企業(yè)在電費方面的投入。

結(jié)束語：企業(yè)對中央空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造，既可以降低能耗，符合低碳環(huán)保的發(fā)展理念，也可以減少電費支出。但是在改造時，需要確保中央空調(diào)系統(tǒng)在極端條件下也能正常運行；在改造過程中，并不能完全消除冗雜，因此要激發(fā)系統(tǒng)運行管理所產(chǎn)生的節(jié)能潛力。結(jié)合當(dāng)下先進的自動化控制技術(shù)，確保中央空調(diào)系統(tǒng)在高效節(jié)能的狀態(tài)下運行。