智能化中央空调节能的措施与道理

智能化中央空调节能的措施与原理摘要：以我校将要建设的小型智能化中央空调实验室工程为例,探讨此类建筑的节能措施与其原理,比较了几种常用的热回收设备的性能,指出了目前空调设计与应用的严重脱节,说明中央空调节能的措施及重大意义。关键字：智能化中央空调节能措施原理1.智能化中央空调节能意义重大空气调节是智能建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可或缺的重要环节。在智能建筑中，HVAC各系统的监控点数量常常占全楼监控点总数的50%以上；HVAC各系统的耗电量常常占全楼总耗电量的50%以上。由此可见，HVAC各系统在智能建筑的一次投资和运行费用中占有极其重要的位置。在不少建筑物中，或在建筑物的建设阶段，BMS（楼宇管理系统）本身常常是整个智能化楼宇管理系统（IBMS）的主导成分，而HVAC各系统的控制部分又是BAS或BMS系统的主导成分；对于这类建筑，HVAC控制系统的位置就更是举足轻重。在智能建筑中实现节电节能，特别是耗电耗能大户──空调实现节电节能，本应是业主投资计算机控制（亦即使建筑具有“智能化”）所能期待的主要回报内容之一；然而目前国内在智能建筑的建设中，真正能做到这一点的是凤毛麟角。也就是说，只有极少数智能建筑（屈指可数！）实现了节电节能，大多数智能建筑并没有实现节电节能这一理应实现的回报。现在我们就从本文以小见大来探讨一下智能化中空调之节能。1.1空调及其控制系统的运行情况远不理想据调查所得：用户对楼宇自控系统运行情况的评价是：满意的仅占30%，一般的占40%，差的竟占到30%。在调查中发现：除少数建筑物技术先进、运行良好外，普遍存在着各种各样的问题：有的技术不先进，有的在运行中存在严重缺陷，有的根本不能开通。经投入巨资设计安装的计算机控制系统，如果根本不能开通，或者在运行一段时间后由于这样那样的故障而被拆除，这不能不说是一种严重的教训，有关各方都应正视问题、认真分析原因并采取切实有效的措施，避免重复发生。应该指出，空调及其控制系统在运行中出现问题并非我们国家所独有。一位英国专家，BuildingEnergyManagementSystems（建筑能量管理系统）一书的作者，G.J.Levermore在他著作的前言中写到：“我确实经常询问设计人员、用户和学生们，他们是否知道任何建筑物在调试后运行良好，然而回答是极为稀少。我希望我的书会帮助减轻此类问题。”在我国的智能建筑中，由于发展极为迅速，而市场管理和技术管理等方面又存在着一定程度的混乱，因此所暴露出来的问题就更广、更深、更严重一些。1.2空调自控设计与空调设计严重脱节在智能中央空调中，其自控系统的工程实施，目前大体上经过下列工程步骤：由土建设计院的暖通空调专业人员进行空调设计，并提出空调自控要求，有设计院自控专业人员进行空调自控设计，由自控设备厂商进行控制部分的方案设计和施工图设计，并由自控设备厂商进行控制部分的安装调试，然后移交给物业管理部门进行运行管理。在上述的工程环节中，需涉及的单位包括括设计院，土建施工单位，设备安装单位，自控厂商等，当然还有起决定和控制作用的业主。这其中本应形成密切配合，一环扣一环的，平滑运转的链条，然而，实践证明：其中各个重要环节常常严重脱节，遗留后患，并给楼宇自动化系统的正常运行和节能效果带来严重问题。脱节现象常常表现为：（1）设计院暖通空调专业人员对自控专业提的要求往往深度不够；（2）设备安装单位的设备安装工作未按规程进行，在安装完毕之后对各个风系统和水系统并未进行认真的测试和平衡；（3）自控设备供应厂商，在竞标时，往往“什么工作都能做”；但在工程实施时，或者缺乏必要的专业人才，或者工程人员比例严重不足，因而无力针对具体工程进行具体分析，常常凭借一些“copy”来的东西甚至未经消化来应付工程。自控设备厂商的调试工作也普遍不到位：比如针对建筑物特性和具体管网特征的一些参数选择粗糙，夏季、冬季和过度季节等不同空调工况普遍未进行足够调试等等。1.3设计体制有待调整暖通空调系统的自动控制系统的设计，特别是暖通空调系统的计算机控制系统的设计，是建立在系统日常运行的基础上的，也就是说，本质上是一种非稳态的动态设计。计算机控制系统要求动态分析资料，而暖通空调设计提供的是有限的稳态数据──这大约是当前智能建筑建设中，暖通空调系统设计与暖通空调系统控制系统设计严重脱节的重要原因。2．中央空调系统大致构成中央空调系统主要由以下几部分组成：2.1冷冻主机与冷却水塔a、冷冻主机冷冻主机也叫致冷装置，是中央空调的“致冷源”，通往各个区间的循环水由冷冻主机进行“内部热交换”，降温为“冷冻水”。近年来，冷冻主机也有采用变频调速的，是由生产厂原配的，不必再改造。未采用变频调速的冷冻主机，改造为变频变速的例子还不多。b、冷却水塔冷冻主机在致冷过程中，必然会释放热量，使机组发热。冷却水塔用于为冷冻主机提供“冷却水”。冷却水在盘旋流过冷冻主机后，将带走冷冻主机所产生的热量，使冷冻主机降温。2.2“外部热交换”系统的组成立a羽.灿冷冻水朋循环系摊统厅庄由冷冻泉泵及冷炸冻水管雁道组成蝇。从冷亿冻主机稿流出的煎冷冻水愈由冷冻揭泵加压者送入冷争冻水管巨道，通狮过各房伍间的盘粒管，带浇走房间左内的热污量，使炊房间内重的温度瓶下降。高同时，绢房间内嚼的热量港被冷冻义水吸收碑，使冷佣冻水的宪温度升折高。温幼度升高却了的循蠢环水经袋冷冻主乎机后又埋成为冷汪冻水，违如此循屑环不已潮。稍因从冷冻进主机流缠出，进与入房间福的冷冻贩水简称涉为按“喇出丹水潜”麦，流经端所有房曾间后回窑到冷冻列主机的贱冷冻水珠简称现为枯“素回钻水鱼”艺。无疑广回水的粥温度将喉高于出瘦水的温秒度形成革温差筐。惨莲b章.夏冷却水淋循环系皆统而旨冷却泵老、冷却哗水管道胖及冷却棉塔组成均。冷冻里主机在田进行热彻交换、箭使水温唱冷却的息同时，酱必将释迁放大量怠的热量惭。该热蹄量被冷埋却水吸穗收，使驶冷却水柿温度升妄高。冷对却泵将山升了温察的冷却毒水压入弃冷却塔父，使之浩在冷却绳塔中与森大气进额行热交素换，然救后再将冈降温了惑的冷却阀水，送庙回到冷荷冻机组驻。如此买不断循甜环，带棉走了冷上冻主机修释放的纹热量漫。紧书流进冷喝冻主机起的冷却俩水简称御为伸“翠进黑水置”芳，从冷搅冻主机肃流回冷千却塔的指冷却水搜简称钉为哭“愈回看水季”信。同样规，回水派的温度由将高于阔进水的稻温度形保成温差捞。巷榆c川.川冷却风警机有两送种情况织：消痰盘管风跃机安装生于所有散需要降搅温的房眨间内，童用于将容由冷冻右水管冷抛却了的帐冷空气备吹入房愉间，加元速房间袖内的热虫交换秤。拜瞎冷却塔嫁风机用围于降低顾却塔中数的水温德，加速漂将嫂“钉回麻水贸”英带回的迈热量散否发到大般气中去粉。良桂可以看扔出，中冰央空调乱系统的武工作过冠程是一桥个不断忧地进行先热交换筑的能量是转换过吧程。在否这里，帖冷冻水移和冷却务水循环集系统是奋能量的跨主要传沈递者。拨因此，兽对冷冻渴水和冷婆却水循什环系统勒的控制泼便是中片央空调纪控制系礼统的重系要组成庙部分。估我们本资次毕业清设计中绩小型智扇能化中疲央空调赶也大体米与此相气一致，国其中有碰两套中栏央空调恐系统，安由三台预冷却水涂泵、三初台冷冻溉水泵、牙两台冷载却塔风吊机、两谦台冷水递机组等制主要设祸备组成诚两套制念冷系统膊，其中队冷水机胃组是由重设备生剖产厂成牺套供应馆的。根艇据本次治设计的绕实验室知要求，喇我们选裁择益了轮2*柄5边匹全封粮闭式压袭缩机冷宇水机组所。它一议般是根偏据空气捏调节原俱理及规稠律等由乳微处理责器自动目控制。方冷水机忌组由压芝缩机、研冷凝器泼与蒸发折器组成洗。压缩竿机把制竖冷剂压绵缩，压伐缩后的搭制冷剂起进入冷棚凝器，侨被冷却碰水冷却枯后，变蔑成液体震，析出砖的热量赚由冷却晨水带走谅，并在锯冷却塔置里排入晶大气。团液体制逐冷剂由薄冷凝器膝进入蒸浅发器蒸喜发吸收修热量，备使冷冻收水降温旗，然后求冷冻水帐进入冷掘风机盘晃管吸收程空气中所的热量焦。泰用3.扫时变频调搁速的功桐能搜3.1壤交变频节窄能功能颤风机和惯水泵都渔是传送固流体的歇装置，挂这类负夹载消耗斯的能量岂与流量舌的立方脑成正比鹿，推算辟可得到丙能量消靠耗与转断速的关占系，具妈体的关秤系表达砌式炼：缩游即职Q=K眼1煤n香；避H=K降2触n杰2饼；销P=Q那×H=顺K覆1好K圈2雁n遇2耕=K核3亿n徐3吹式中惩，厨K涨为常数霜，轻n臭为电机驾的转速爹。群页又：三墨相交流汇异步感硬应电机妨的转分速隙n=1碍20×腹f×(夕1-s围)/珍p高，式斩中玻f否为供电蔽频率鉴，男s飘为转差冷率症，支p胡为电机谨极数鞋。叉车电机一霞旦选定甲后安，被S裳、堡P相基本确撒定，找则态n闸可近似挂为驻n=k珠0惑f凳，即与桑供电频级率成线窃性正比彩关系顶。多技当频率缸为旗50H责z训时遍，茄n=k生0规×5嗽0筛转举/盘分，功纯率满P藏1宏=兴K火（堤k珍0碑×5卸0配）；当溜频率消为袄45H乘z锈时寸，节n=k络0香×4绘5患转披/帝分，功胳率宁P俊2扑=叔K矛（旁k颠0炊×4霉5粮）羞。粗练P毛2录/P蝴1概=六K佛（免k洽0左×4茂5浮）露/海K校（扁k常0亩×5您0控）吃×10梁0%=醉72.惰9郑%驾，由此洋可见，述当电源榜频率革从译50H摔z吩降丢为受45H泉z局时，就非可节约少电能膏达不27.榴1庭%桶。它呈当用阀祝门的开候度来控彼制水量抹的大小蔽时，管宗阻档板挡阻曲线泰与功哈率龙P羞变化（蔽如劫图桂1较）。由舌曲猪线模1敢到曲益线敢2扰，水量画减少了堤，而功揪率却没渠有减少谷多少。剩而通过办改变转刻速篮n军来调节饰风量情贝况就不负同了正。超析调节转蚀速袜时偷H-周Q故曲线由羡曲肆线垂1复到曲榴线滩2祖，阀门虾的开毯度唇100尝%秩时，管辅阻曲线老不变，袜功率节纸省了很必多。其富中锹n追1琴为调节拨前的转幻速，其谦中漏n钉2铅为调节尚后的转纵速。走3.2昨忍软启动单功能炎由于电待机全压姿启动时筹，空载姐启动电知流等于鱼（赞3骨—伟7想）倍于皆额定电撕流，因历此通常富在带载刻电机启纱动时，条会对电插机和供成电电网晌造成严顾重的冲律击，导电致对电患网容量盐要求过息高，而惰且启动牛时对设立备产生两的大电气流和震卵动对设宿备极为炕不利；披而启、摧停时，术水锤效售应盲(却液筋击伴)器极易造殊成管道名破裂，级采用变召频器的驳软启动保功能将坛会使启胃动电流拾远远低枪于额定野电流实锋现电机焰真正意驶义上的影软启动吗。不但堪减少了笑对电网悲和管网惧的冲击西，且能柄延长设竞备使用帆寿命，师减少设回备维修煌费用疫。惕要3.3记坚冷却水法系统的刊变频调醋速幅上述推便算，可愤得到一式个定性捆的概念骆。也就怕是说，位对于一广个传统珠的空调蚁系统，省由于空蔬调设备效均按设看计工程李选配，云绝大多刻数时间科设备均件在低负劳荷情况每下运转早，这样尤无用功卫消耗掉川很大一巩部分能糕量。如率果改由忌变频器维进行变集速驱动掏，可能齿此时电寸机只需纹以恒45H物z滴的速度如运转就瓦能满足贩对整个平系统温烦度控制字要求。三根据上给面的理鲁论推算尖可知，秃实际节挥能就可予高透达叶27.色1销%锋。因此侨在设有钟风机水狱泵的机骑械中，挖采用变颂频调速生的方式扯来调节冤风量或省流量，狱在节能面节电上皱是个有看效的方是法。亮4.吓君节能的喊其它方享法与措鲁施眼4.1鄙匠加强设牌计人员待管理，伤加快推壁行设备险工程师辆注册制份度劝暖通空拔调工程钟项目，郊应有较漫详细的择冷热负符荷计算蜂书和采主取了上桶述节能款措施，浅目前很南多设计烘人员都许是采取煤了上述春节能措给施，且顽基本上畏都是用怀概算指阵标一再述加大，走使冷、闹热源主帜机长期艇在低负陈荷、低奔效率下恼。洞4.2握止暖通空塘调室内宣设计温芝度的确导定卷经重庆这、上海景、广州痕等地区娘的实践元证明，霸夏季室否内温度桃降澡低己1醒℃悔或冬季巩升单高睁1支℃转，除暖乎通空调夸工程的王投资增脖加寸6孟％，能秒大哥8耍％外，挂加大室乞内外温礼差也不猎符合卫岩生学要搬求。舒懂适性空叫调夏季矛比较理毕想的室轿内温度仆是比室搬外环境市温度柳低衣5-刷8持℃娘为好。废4.3湿巡空调冷斩热源救中央空肢调能耗届一般包切括三部碑分，即伟（且1撇）空调烟冷热源骨；势（手2垮）空调素机组末岩端似设澡;佣（止3蛛）水或压空气输给送系统士。这三辈部分能甜耗中，筒冷热源锅能耗约搬占总能套耗的一蕉半左右作，是空膊调节能屑的重要拉内容。衔如果均爹把各自隐消耗的誓能量折赵算成一持次能源揭，则各施类机组梁均可用妻单位时锤间内一纵次能源箱消耗能犁量所制春取的冷捞量或热菠量进行骑比较，熟本文使型用一个荡一次能该源效门率闭OEE撕R(W纱/W较)登来表示驻。颈单位从耀能耗角中度考虑寸夏季制榆冷：离笔心式、牧螺杆式域冷水机撤组浙OEE散R掩值最高层，蒸气搂两峰效桨LiB筹r传吸收式近冷水机烈组疑OEE决R法最小；额冬季供兔热：螺江杆式、奇活塞式们热泵冷柴热水机吊组嫁OEE荷R默最高，淋电热水皇机组最见低，即堪能耗最朽高。究4.4悔棒空调机宅组和末否端设备泡9竭7胀年统计拥，国内猜生产风盘机盘管蔑的厂家奸有秃20赔0证多个，拴年产量脱为组60-西8吴0宣万台；吉空调机普组也立有掠10惧0记余有，疤产量厚在师5杏万台左挠右。修4.4咳.1炕菊空调机详组拥应该选重用机组津的风机恭风量、你风压匹滔配合理祥，漏风价量少，游空气输狸送系统使数教大设的机组套。晴4.4互.2泰慎风机盘绪管漂风机盘递管从总仅体水平脊看与国降外同类注产品相近比差不刺多，但名与国外有先进水至平比较治，主要勉差距是叛耗电量斥、盘管单重量和衡噪声方粮面。达4.4厌.3钻乐空调水巴系统毕一般空亦调水系抱统的输宅配用电乔，在冬凶季供暖窝期间约绸占整个江建筑动歉力用电逃的膝20-司2疗5摊％；夏民季供冷众期间约嚼占绒12-秒2历4梅％，设孝计人员想应重视祥水系统俭设计，甩积极推叙广变频胜调速水煌泵，冬肥、夏两谢用双速屯水泵等途节能措三施。因求此水系州统节能析具有重熔要意义昆。喇（旅1汇）选择截水泵是路按设计异值查找肠水泵样回本的铭撞牌参数压确定，酷而不是狡按水泵跪的特性顺曲线选尖定水泵逃型号；施（姻2片）未对恢每个水虹环路进码行水力氏平衡计诸算，对渐压差相崭差悬殊茶的回路枪也末采正取有效将措施，售因此水质力、热龙力失调行现象严漏重；架（胁3涉）大流锡量、小胜温差现储象普遍康存在，证设计中晋供、回畅水温差滋一般涌取敞5锄℃漠，但经鸦实测，负夏季冷蛙冻水回弦水温差延较好的北为燥3询℃蜓，较差吩的只无有攻1-1吩.收5悦℃迎，造成孔实际水驳流比设械计水量靠大苹1.欲5讽倍以上悄，使水吉泵电耗双大大增非加。珍4.4饱.太4供冷却塔在制冷系睁统冷却绍水进水巨温度的因高低对刮主机耗饺电量有剂着重要弯影响，誉一般推帅算，在歌水量一护定情况涉下，进溜水温度年升织高兵1叉℃蓝，电压梳缩主机滚电耗约删增浇加匠2连％，溴没化锂冷药水机组亚能耗跌高殃6叼％。枪目前国球产玻璃饥钢冷却于塔主要禾存在如帜下问题屯：禁（烛1执）冷却湖效率低丰，达不勿到产品抖样本规致定的冷秆幅。绞（巾2疮）漂水创严重，凭它不仅竖污染环炒境，而踏且浪费京水源。博（捕3犯）噪声汉大，噪仔声影响酸周围居寨民生活猫的环境闲。检因此，航从节能闲角度看耕，我们哑应尽量英避免选每用国产疑玻璃钢竿冷却塔诸为宜。密4食．酬5卵掉加强中锯央空调历的管理樱4.5纠.1律巷加强对剂空调操聪作人员堡的培训毒，提高申管理人谣员素质蓄，实行随空调操杨作人员屯操作证布制度。