中央空调节能方法

 西安康坦机电技术有限公司是专业从事热力节能、工业自动化控制产品的研发、生产、销售和技术服务的**企业，是陕西省节能协会理事会成员。
    公司与多所科研院及科技型绿色环保企业建立了长期稳定的合作关系，以节能产品为核心，在热能回收利用、采暖供热、工业自动化控制等领域，拥有多项节能技术**，具有整体解决方案和工程施工能力。
   中央空调节能控制系统是应用解耦、模糊控制等现代控制技术和手段，通过调节主机、冷冻水流量、冷却水流量等，解决中央空调控制中多变量、大滞后的问题，并结合冰蓄冷、热能塔等新的节能技术，对传统中央空调系统进行节能改造，实现中央空调的优化节能运行，综合节能率大于40%。
   中央空调对使用单位来说是耗电较大的设备，在有些商厦中，空调耗电占到总用电量的60%左右，因此中央空调的节能具有较大的经济效益。
  （1）中央空调系统在设计时，一般是按当地较热天气时所需的较大制冷量来选择机型的，并且留10％～20％设计余量。尽管**满负荷运行在一年中仅数天或数小时。
  （2）由于冷热负荷随气温变化而变化，所以中央空调系统的冷冻主机应该根据负载变化随时加载或减载，而冷冻水泵和冷却水泵也应随负载变化作出相应调节，否则就会造成很大的浪费。在中央空调系统中，冷冻水泵和冷却水泵的容量是根据建筑物较大设计热负荷选定的，且留有一定的设计余量。为了适应负荷变化，通常采用节流或回流的方式来调节流量，因而产生大量的节流或回流损失，且对水泵电机而言，由于仍在工频下全速运行，因此造成了能量的浪费。
  （3）中央空调机组和众多的风机盘管，随时都在调节过程中，冷冻水使用量也处在不断变化的过程中。如果没有自控措施，系统压力会很不稳定，甚至使系统不能正常工作。一般传统做法是在冷冻水的分水缸和集水缸之间加装一套压力旁通控制装置，水泵系统的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成。这样做，虽然也能解决压力平衡问题，但很不经济，不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调较末端达不到合理效果的情况。
  （4）由于水泵采用的是Y—△ 启动方式，电机的启动电流均为其额定电流的5～7倍，一台90kW电动机的起动电流可达到500A以上，在如此大的电流的冲击下，接触器、电动机的使用寿命会大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水锤现象，容易对机械零部件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。
   综合以上原因，我们采取以下方法对中央空调系统进行节能改造，以达到节约能源、降低运行费用和延长设备使用寿命的目的。
一、中央空调节能控制系统 KT-CCS
    中央空调节能控制系统（KT-CCS）由中央空调主机调节、冷冻水调节、冷却水调节、新风调节、数据采集等子系统组成。通过对中央空调系统运行参数的监测，结合室温和末端温度的变化，控制中央空调系统变负荷运行，达到保证制冷（热）质量、降低电能消耗的目的。
    KT-CCS 的空调主机调节，由下列方法实现：
    （1）在制冷（热）机组的冷量调节中，引入变频变容量调节技术。
    （2）采用先进的制冷剂流量控制技术，精确控制蒸发温度。
    （3）对于主机自身没有冷量调节功能的制冷（热）机组，采取多台压缩机分级制冷（热）和变频变容量调节技术。
    （4）对于大型制冷（热）机组一般都具有冷量调节装置，制冷（热）机组的制冷（热）量可随冷负荷的要求而变化。制冷机组的的冷量调节，除吸收式以外，均是在不改变制冷（热）工况的前提下，通过改变压缩机的输气量，进而改变供液量以调节蒸发器产冷量。如表2-1所示。
    上述冷量调节过程中，随着环境温度和末端室温的变化，压缩机仍存在精细调节的空间。活塞式、离心式压缩机的制冷（热）调节，都是以节流方式进行的，并未改变压缩机功率。通过变频变容量调节，可快速、准确地调整压缩机频率，使压缩机时刻处于较佳运行状态，以节省因频繁起动时，为保证正常的制冷（热）循环、建立冷凝、蒸发压力差所消耗的功率。
    中央空调从动系统：
    中央空调从动系统由冷冻水循环系统、冷却水循环系统及冷却塔风机系统等部分组成，功率配置一般为：
    （1）冷冻水循环系统  循环动力来自冷冻泵，其功率一般在11kW到132kW。
    （2）冷却水循环系统  循环动力来自冷却泵，其功率一般在11kW到132kW。
    （3）冷却塔系统  为冷水降温提供风力，风机功率一般在3kW到15kW。
     当制冷（热）机的负荷发生变化时，冷冻水、冷却水的需求量和冷却塔的冷却风量也将发生相应的变化，必须做出相应的调节。
    由于水循环系统动力来自于交流电机拖动的泵类机械，按照传统设计，这些泵类机械均运行在定流量状态，不能根据负荷的变化来调速运行，因此浪费大量电力。本系统采用变频调速技术来控制中央空调从动系统，通过改变泵类设备的转速（即改变流量），跟踪需求，更好地解决压差平衡，大大地节约电能损耗。
    数据采集及控制单元：
    数据采集及控制单元，可根据动态过程特征识别，基于模糊控制理论自适应地调整运行参数，实现中央空调水系统真正意义上的变温差、变压差、变流量运行，使控制系统具有高度的跟随性和应变能力，以获得较佳的控制效果。
    （1）对冷冻水循环系统的控制
    数据采集及控制单元采用了模糊预测算法，当环境温度、空调末端负荷发生变化时，各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量亦随之变化，流量计、压差传感器和温度传感器将检测到的这些参数送至控制及数据处理单元，依据所采集的实时数据及系统的历史运行数据，实时预测计算出末端空调负荷所需的制冷（热）量，以及各路冷冻水供回水温度、温差、压差和流量的较佳值，并以此调节各变频器输出频率，控制冷冻水泵的转速，改变其流量，使冷冻水系统的供回水温度、温差、压差和流量运行在较优值。
    KT-CCS系统对冷冻水系统采用了输出能量的动态控制，实现了空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应，使空调系统在各种负荷情况下，都能既保证末端用户的舒适性，又较大限度地节省了系统的能量消耗。
    （2）对冷却水循环系统及冷却塔风量的控制
    KT-CCS系统对中央空调冷却水及冷却塔风量的调节采用模糊优化的控制方法，当环境温度、空调末端负荷发生变化时，中央空调主机的负荷率将随之变化，系统的较佳转换效率也随之变化。控制单元在动态预测控制冷媒循环的前提下，依据所采集的空调系统实时数据及系统的历史运行数据，计算出冷却水较佳进、出口温度，并与检测到的实际温度进行比较，动态调节冷却水的流量和冷却塔风量，使系统转换效率逼进不同负荷状态下的较佳值，保证中央空调系统在各种负荷条件下，均处于较佳工作状态，从而实现中央空调系统能耗较大限度的降低。
     二、STL潜热储冷系统（冰蓄冷）
    今天，当人们越来越多地议论生态危机和能源合理利用时，热能储存系统提供了满足工业冷却和空调系统需要的技术方法。
    传统制冷系统是按照满足峰值冷负荷要求来配置制冷机，尽管制冷机**满负荷运行在一年中仅数天或数小时。
    潜热储冷系统可以减小制冷机装机容量。当用户需要的冷负荷大于制冷机所提供的冷量时，不足部分即由储存的冷能来提供。这样，制冷机可处于连续运行工作状态，具有较大工作效率。
    热能储存可以有效的与电网调节结合起来，在电力低谷时（通常是夜间），储存能量，在电力高峰时，释放能量，从而少开或不开制冷机组，以充分利用低谷电价，大大节省运行费用，实现经济运行。
    STL潜热储冷（冰蓄冷）系统通常有以下四种运行方式：
    ☆ 储冷 ☆ 储冷并冷机供冷 ☆ 放冷并冷机供冷 ☆ 单放冷
    不同模式下的运行：
    单储冷：一般发生在不需要供冷时（如办公楼）
    储冷和供冷：这种状态发生在空调要求低于制冷机制冷量时（如夜间有小量负荷的综合楼）
    放冷和供冷：发生在需冷要求**冷机制冷量时（如办公楼峰值冷负荷）
    单放冷：这种情况出现在电价较高期，用户关闭制冷机而仅使用STL
    三、热源塔热泵空调
     热源塔热泵产品特点：
    ▲ 冷、采暖、生活热水，一机多能、多用
     主机间相互补偿与备用并与塔、泵系统联控，减少系统初资。
    ▲ 稳定性强
    机组采用低温螺杆压缩机，噪音小、运行平稳、经久耐用。
    ▲ 高效、环保、节能
    机组无燃烧、无排烟、**低噪音，比传统中央空调更安全环保。
    传热效率高，能效比**，冬季COP值可达到3.5以上，夏季能效比达至5.5～-5.8左右，并可根据负荷情况自动调整模块开启的台数和时间。
    四、中央空调节能改造后的效能
    （1）运行安全、稳定、可靠，功能指标到达设备技术要求。
     （2）直观显示运行参数、自动化程度较高，能及时、准确地自动跟踪末端空调负荷运行。
     （3）实现了空调泵组的软启动、软停止、运行平滑稳定，较大地改善了设备的启停性能和运行磨损。
     （4）系统具有强大的管理功能和安全保护功能，确保整个空调系统优化、安全的运行。
    （5）先进的KT-CCS控制系统及STL潜热储冷系统，可大大降低中央空调的运行费用，综合节电率达40%以上。