智能中央空调节能系统设计实现

[摘要]中央空调作为重要的暖通设备在大型的商场、饭店、酒店等场所被广泛的使用，为人们提供了舒适的环境。但是，在空调使用的过程中要注意节能效果，本文就智能空调节能系统设计进行阐述。

[关键词]智能；中央空调；节能系统；设计

中图分类号：TP18文献标识码： A

一、前言

随着当前经济发展水平的不断提升，中央空调的使用量在逐渐的增加，空调的能源消耗问题越来越多的受到了人们的关注，考虑能源的消耗情况，在中央空调系统设计的过程中要考虑节能设计，降低能源的消耗。

二、中央空调控制特点

中央空调的控制是一个系统复杂的过程，其间会受到各种内外因素的影响，使其控制呈现以下特点：

1、干扰性

现代建筑物往往都是庞大的个体，中央空调系统在调节其室内气温的过程中，难免会受到一些外部因素的影响，如外部气候变化、太阳光辐射以及建筑物本身温度等，同时系统内部各构成组件的运行情况也会影响到空调的调控效果。所以说中央空调节能系统的控制具有很大的干扰性。

2、湿度相关性

在中央空调系统调节空气温度的同时，也会导致空气的湿度发生变化。随着空调温度升高，会使得空气中的水蒸气分压呈现升高态势，由此使得空气湿度下降，但反过来如果将空调温度降低，空气中水蒸气的分压则会随着降低，而空气的湿度则呈现升高趋势。所以说中央空调节能系统与空气湿度也有一定相关性。

3、调节对象特性

在相同的干扰条件下，不同的控制对象，被控量随时间的变化过程也并不尽相同。启用空调自控系统的可以克服以上干扰因素，使空调房间能够维持合适的温度空气湿度，从而保证室内空气品质。但要想控制好室内空气温湿度也不能只依靠空调的自控系统，还取决于空调的对象特性以及空调系统本身设置的合理性。

三、中央空调的节能技术分析

（一）、中央空调系统设计中的节能

1、在中央空调设计方面的节能要从以下几个方面考虑：

选取恰当的室内技术参数。目前我国暖通行业设计规范《供热通风与空调设计规范》要求在夏季的时候，室内的温度在24℃与28℃之间，空对的相对湿度高于40%低于65%；冬季的时候，室内温度在18℃与22℃之间，空气的湿度高于40%低于60%。在夏季的时候不能盲目的追求夏季室内低温，如果夏季设计的温度过低，就会使建筑物的冷负荷增加，所以在能满足正常需要的情况，应当使室内的设计温度或湿度尽量高一点。

2、选择合适的建筑结构对中央空调的节能也是很有利的，具体的做法有：提高建筑物保温隔热的性能；尽量多使用节能环保材料，通过围护结构传热是空调主要的一种空调负荷，而节能材料可以有效减少通过围护传热；使用冷屋顶，在屋顶上涂抹一些浅色、高反射的材料能降低太阳热量的吸收量，从而减少空调的冷负荷，降低空调能耗。

(二）、中央空调设备中的节能

空调的设备节能一般主要考虑三个部分，空调冷热源的节能、水或空气输送系统节能、空调机组末端设备节能。空调冷热源的节能措施有：

1、减少冷热的负荷。

降低冷热的负荷不仅能减少供热锅炉、制冷机、空调箱、冷热水循环泵等型号，还能降低空调系统的初始投资。除此之外，上述的设备型号的减少能降低配电功率，减少空调设备日常运行的耗电量，降低运行费用；

2、提升冷源效率，具体做法就是在中央空调系统制冷机实际工作时不能使冷冻水温度过低，冷却水的温度过高，否则的话就会降低制冷系数，那时候单位冷量所耗功就高，耗电量也多，就会增加建筑的能耗。

（三）、中央空调运行管理中的节能

运行管理方面的节能从两个方面入手：一是中央空调运行管理及控制设备的控制要加强。具体的应当加强空调操作人员的培训、提高相关管理人员的素质。在每一个能有效节能的空调系统上面配置相对应的调节控制设备、例如压差控制阀、流量控制阀、温度控制阀。二是加强管道与设备的保温和水质的处理。设备及管道的保温能有效减少空调的能耗，降低运行费用。另外空调系统水管中的腐蚀、污垢及青苔都对空调制冷有很大的影响，直接导致空调的能耗，因此要做好空调系统水管的清理工作。

四、节能系统的设计

（一）、冷却水节能系统。

系统采用闭环控制,当空调负荷减少时,反映到机组上将最终将出现冷却水出水温度降低的现象,温度传感器检测出这种变化趋势后,模糊控制系统将自动降低冷却水泵的工作频率,降低冷却水进水流量,提高冷却水出水温度,并使温度控制在最佳值上,维持机组的高效率运行。

降低水系统输送能效比在水系统中，用尽可能低的运输能耗转移系统所需的冷(热)量。在循环水系统的管道结构和水泵容量已经确定的情况下，通常采用变水流量(VWV)方法来降低输送能效比，即根据系统实时所需转移冷(热)量的多少，动态的改变冷(热)水和冷却水的流量，以节约运输耗能。变水流量方法有:旁路排放、节流控制、台数控制和变频调速。

1、旁路排放

旁路排放变水流量方法是在循环冷水的供水管道和回水管道之间设置一条旁通管道，用旁通管道中的旁通阀门控制旁通水流量，进而改变负荷侧的冷水流量F，见图1。 图1 冷水系统的旁路排放

冷水系统在额定负荷下运行时，旁通阀关闭，旁通流量为零，负荷侧流量F等于主机蒸发器侧流量F'。冷水系统在部分负荷下运行时，负荷侧管路阻抗可能会增大，供回水压差ΔP上升，负荷侧流量F减小;当F降至主机蒸发器低限流量以下时，为保证蒸发器安全，必须开启旁通阀，用旁路排放的方法保证蒸发器必须的流量。通常采用供回水压差ΔP来控制旁通阀的开度。旁路排放方法不改变主机侧冷水流量F'，因此，不能降低冷水泵耗能。

2、节流控制

节流控制是通过调节管道中阀门开度来改变水流量的，如图2

阀门开度减小时，冷水管路阻力曲线从h11变大为h12，冷水泵工作点从A点沿扬程H－流量F曲线移至B点，流量从F1降至F2，扬程从H1升至H2。由于水泵功耗P=HF，当图2b中S1＞S2(S1为矩形AF1F2C的面积，S2为矩形

BCH1H2的面积)时，节流控制可降低冷水泵的功耗。但是，节流控制降流量以抬高扬程为代价。从P=HF式可导出H=P/F，说明节流变水流量时，单位流量的功耗反而是增加的;因此，节流降耗效率不高，而且阀门的机械结构也难以胜任自控系统频繁、快速的调控要求。 图2 冷水系统节流控制

（二）、冷(热)水节能系统

系统采用闭环控制,当末端空调负荷变小时,冷(热)水供、回水温差将出现减小现象,温度传感器检测出这种趋势后,辅以压力检测,模糊控制系统将自动降低冷(热)水泵的工作频率,减少冷(热)水流量,并使温度、压力控制在最佳设定值上,维持机组的高效率运行。变频系统能够自动调节水流量,把机组冷(热)水供、回水温差及冷却水出口温度控制在最佳范围内,保证主机热交换效率,节约主机能耗。另外由于变频节电控制系统对水泵实现了降速运行和软启动,减少设备运行时的振动、噪音和磨擦,延长了设备维修周期和使用寿命,提高了设备的MTBF值(平均故障维修时间),并减少电机启动时对电网冲击,提高了系统可靠性。（软启动电机的最高启动电流仅为额定电流的1.5倍,而一般电机启动电流为为额定电流的4-7倍）空调水系统采用变流量运行具有很大的节能潜力,大量的实践证明变频器及变频系统的投资在1-2年内即可收回。

（三）、选择合适冷热源设备

空调冷热源主要包括各种形式的蓄冷设备、热泵机组、直燃式溴化锂吸收机组、螺杆式冷水机组、电制冷机等。应该结合具体的各项参数和建筑物的设计方案来选用合适的冷热设备方案。

1、水系统形式的选择

绝大多数的中央空调水系统都是选用多泵运行方式来使冷冻水泵与冷却水泵工作。水泵开启的数量应该根据气候的变化来进行确定。气温低时少启动水泵，气温高时多开泵。据统计，中央空调水系统消耗的能量在大型民用建筑或公共建筑占到了总能量耗损的40%。因此，改造冷水泵时可以采用变频技术，也可以采用智能化措施来控制冷冻水泵、冷却水泵。值得注意的是，在节电改造水泵、风机时，应该采用多泵代替少泵运行、多级泵代替单级泵运行等多种方案来进一步提高节能效果。

2、选择中央空调的末端设备

中央空调的末端设备指风机盘管、新风机组、空调机组等。应该详细计算水系统的个环路阻力损失，各设备容量应该按照具体实际情况和冷负荷结合来选择。注重选取空气输送系数大、漏风量少、空调风机风压与风量匹配合理、单位功率量大、重量轻的机组，同时，再配置相应管径的管道阀门。与此同时，热回收变风量系统的调节技术应该结合建筑物的实际状况选用。

3、采用楼宇设备自动控制技术

应该在热交换器、低压蒸气盘管、冷却塔、空气处理机、锅炉、冷水机等水系统配置一些较为常用的优质中央空调零部件。同时，还应该对中央空调系统末端的风机盘管、变风量风机、回风机、新风机等采用楼宇设备自控系统来进行“精细化”控制和状态监视，从而有效地实现节能减排的目的，节能率可达10%～15%左右。

结束语

在中央空调使用的过程中，为了降低能源的消耗，在中央空调系统设计的过程都要进行节能设计，减少能源的消耗。

参考文献

[1] 戎卫国．空调节能技术的热力学分析与思考[J]．暖通空调，2010

[2］杨新才．中央空调节能控制技术的应用[J]．暖通与设备，2007