浅谈中央空调节能自控系统应用

浅谈中央空调系统节能自控系统应用王家忠郑州春泉节能股份有限公司浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]一、中央空调行业现状受益于我国宏观政策对于公共基础设施的建设力度加大以及中央空调企业的强势扩张，近三年我国中央空调市场走出一个“持续上扬”的“大阳春”。市场调查数据显示：自2009年以来我国中央空调市场保持着平均30%左右的高速增长，一直以“高利润、高门槛、大产业”著称，中央空调市场作为未来重要的利润增长点，成为中外企业在夺得家用空调市场之后的新战略高地。2011年，我国中央空调市场的总体销售额约为540亿元，同比2010年增长了28.6%。2012年上半年，我国中央空调市场销售额继续攀升，全国总容量超过300亿元。据业界预计，未来国内中央空调市场仍将以年均约20%的速度增长。随着建筑业、工业厂矿的发展及生活质量的提高，人们对中央空调产品的需求日益加大，需求范围和需求层次也呈现复杂化和多样化的发展趋势。同时，中央空调已开始在多联机、轻型商用机、水源热泵系统、地燃热泵系统、精密空调以及智能网络控制等系列产品上的系统布局。同时还实现从传统建筑市场向地铁高铁、电信基站、化工行业、精装修住宅、政府采购、宾馆酒店等细分市场的多元化拓展。目前中央空调正面临着产品革新引发的新一轮市场竞争，而节能环保的低碳产品将在未来的中央空调市场中占据主流地位。如何从技术层面实现低碳节能，是当下中央空调生产商以及相关企业们面临的一致问题。到目前，国内中央空调品牌厂商以及中央空调节能自控企业以低碳环保为理念不断创新。技术、品牌与节能概念成为广大厂商的广泛共识。浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]二、中央空调系统节能随着现代工业的发展和人民生活水平的提高。中央空调的应用越来越广泛，其耗电量也越来越大，一些大中城市中央空调用电量已占城市总用电量的20%以上，占建筑物耗能的70％以上。目前，中央空调系统设计时必须按天气最热、负荷最大时设计，且留有10%-20%左右的设计余量，而实际上在一年中，满负载下运行最多只有十多天，甚至十多个小时，几乎绝大部分时间负载都在低负荷下运行，而与主机相匹配的冷冻泵、冷却泵、空气处理机组送风机几乎长期在100%负载下运行，不能自动调节负载，造成了能量的极大浪费造成很多能源浪费。中央空调系统存在巨大的节能空间。2012年5、6月份以来，节能环保相关政策密集出台，政策利好不断，空调市场情绪持续升温。《“十二五”节能环保产业发展规划》指出，目前我国节能环保产业总产值达2万亿元，从业人数2800万人。预计到2015年，节能环保产业总产值达到4.5万亿元。中央空调是建筑节能的最重要环节，中央空调系统节能市场将迎来巨大发展机遇，能够分食节能环保产业这一市场蛋糕毫无疑问成为相关企业必争之地。智能建筑是社会信息化与经济全球化的必然产物，是多学科、高新技术的巧妙集成。近年来随着自控技术的不断发展和硬件成本的持续下降，计算机自控在暖通空调领域有了更多应用。妥善地将自控技术运用于暖通空调系统的控制管理中，可以有效地改善系统运行品质，节省运行能耗，提高管理水平，并减少运行管理劳动强度，取得良好的经济效益和社会效益。1、节能原理1）、循环泵节能原理由于中央空调设计是按照满足建筑物的最大负荷设计，运行时，水循环系统几乎长期在大流量、小温差的状态下运行。根据流体力学理论，水泵的流量与水泵的转速成正比，功率则与转速的三次方成正比，因此：当系统实际所需的供水流量降低时，可以相应地降低水泵的转速，而水泵的功耗以三次方的指数关系降低。如下表：浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]毫无疑问，水泵变频时，水泵是节能的，按照为了满足空调主机最低开机需要的35HZ以上来考核，水泵的最大节电率可达到65.7%。2）、主机节能原理大型中央空调主机一般都有多级压缩机设计，多级压缩机都可以独立运行，其同时开机数量是根据用户侧能源消耗量来控制。在中央空调系统实际应用中，用户侧的能源消耗量的大小，是通过空调水系统的流量和温差来体现，通过检测水系统供回水流量机温差，把采集参数输送给空调主机，主机预设程序会根据参数来调节压塑机的开启台数。当流量不变时，温差过小，说明能源供给过剩，空调主机程序会自动停止部分压缩机，减少主机耗电量，从而达到提高主机能效比、节能降耗的目的。3）、冷却塔节能原理根据冷却水出/回水温度的变化来确定冷却塔风机、风扇的运行台数、运行频率，在满足要求的情况下尽量减少设备的运行台数，既达到节能的目的又减少了设备的损耗。冷却塔效率的定义是：=lcwecwlcwsTTTT其中：Tlcw为冷却塔进水温度（冷机冷凝器出水温度）；Tecw为冷却塔出水温度（冷机冷凝器回水温度）；Ts为室外湿球温度。气水比的定义是：=awmm其中：ma为经过冷却塔风扇的空气质量流量（kg/s）；mw为冷却水量（kg/s）浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]下图是一种常见的冷却塔模型曲线，如下图所示。0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%00.20.40.60.811.2气水比效率从上图曲线可以看出：气水比在0.8以下，气水比越大，冷却塔效率越高，达到0.8以上效果不是太明显。我们可以通过此规律，来改变冷却塔的运行台数和风扇电机的频率，来实现冷却塔效率和电能消耗比的最大值，从而达到延长设备寿命、降低能耗的目的。2、中央空调节能措施1）、空调建筑的节能（1）、合理设计围护结构的构造。建筑物内的冷热量可以通过房间的墙壁、门窗等传递出处，因此建筑物围护结构保温性能在建筑的节能中起着很重要的作用。（2）、提高门窗气密性。比如，设计中可采用密闭性良好的门窗。加设密闭条是提高门窗气密性的重要手段。（3）、对于供冷负荷较大的建筑物，其表面颜色以浅色为好。建筑物的外围护结构设计时要把热容量大的材料放在外围护层的室内侧，而把热容量小的保温材料放在外侧以减少围护结构的蓄热负荷。2）、合理利用环境因素室外温度较低时（尤其在夜间），注意房间的通风、白天注意采用遮阳措施、空调运行时尽量关闭门窗等都是节约能耗的有效措施。3）、应用智能节能自控技术浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]应用智能节能自控技术对中央空调系统进行节能控制，是目前较为有效的电子控制手段。特别是智能集成控制系统模块的出现，降低了技术应用门槛，一般应根据建筑耗能的实际情况，采用不同的智能集成系统控制解决方案达到节能目的。它能够依据空调的实际运行情况，而自动的对空调的运行参数进行自适应的最优调节，达到降低能耗的目的。同时，随着智能建筑的发展，建立与之配套的空调智能自控系统也是不可缺少的，它对空调系统的运行起着关键作用。空调自控系统虽然增加了投资，但可以在保持良好的室内环境的基础上节省运行费用。一个设计合理和运行管理良好的自控系统既可以大幅度地节省运行费用，使业主在较短的时间内收回投资，也可以提高自动化服务质量，降低对外部环境的影响。浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]三、中央空调节能自控技术应用中央空调节能自控系统是利用系统集成的方法，将智能型计算机技术、通讯技术、信息技术与建筑技术有机结合，通过对设备的自动监控、对信息资源的高效管理、对使用者提供充足的信息服务，给建筑物提供安全、高效、舒适、节能、便利和灵活的优质环境。通过节能自控技术的用用，实现对能源中心机电设备、空调（新风）机组以及末端风机盘管的调节和控制，在满足用户使用要求前提下，最大限度的减少机电设备的耗电量，从而达到中央空调系统节能的目的，同时最大限度的减少建筑物的使用能耗。1、能源中心设备的全面调节与控制目前，主机系统带有以微处理器为核心的单元控制器，该单元控制提供有关蒸发器及冷凝器的进出口温度、水流开关压缩机的进出气压力及温度等。（1）、机组采用群控方案，完成对热泵自动连锁控制，完成对目标的监视、查询和报警。在机组正常运行时，系统积累运行时间，机组发生故障时，可及时在主控制器显示、报警。（2）、系统通过采集空调循环水系统供回水温度、压力、流量值，计算全楼的总负荷及空调水循环量，根据空调水总供应量、回水压差，自动调节冷冻水旁通阀以保证管内压力的稳定。（3）、根据工作时间的安排，改变系统的设定数值。如在白天办公时间段设定值与夜间无人时间段不同。（4）、可根据命令启停压缩机，根据冷冻机房出口设定值调整压缩机入口导叶阀等，并可设定冷冻水出口温度等。安装水温传感器，流量传感器等以监视这些主机的工作状态。2、空调（新风）机组的全面调节与控制在中央空调系统中，为了提高室内舒适度及空气新鲜度、洁净度等，需补充适量新风，并且新风量在空调冷热负荷中所占比重很大。浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]在新风空调机组的风道及典型区域的送风道上安装温湿度传感器，通过调节机组盘管水流量和加湿法进行流量控制，使温度符合要求，每台新风、空调机组的表冷器盘管上和加湿蒸汽管上的电动调节阀及执行机构接受附近配置的控制器控制，实现一对一集散式控制；系统根据室内温湿度值，计算温湿度负荷，自动决定风机转速的档位，进行风量控制，满足室内外舒适的要求。机组工作时，根据室内外温湿度及设定的温湿度，决定新风阀的开度，联动控制排风阀、旁通阀的开启，实现节能运行，机组停止工作时，新风阀、排风阀保持关闭状态，回风阀保持全开状态。通过对节能自控技术的应用，能源中心机电设备控制，在满足用户使用要求前提下，最大限度的减少机电设备的耗电量。3、风机盘管的监测与控制在中央空调系统中，冷暖设备除新风机组和空调机组外，还大量使用风机盘管。它的作用类似于空调机组。目前，市场上有两种控制器，一种是盘管控制器为DDC控制，并具备与主机通讯功能。这种控制器可通过中心控制，并可调节冷水及冷机，但价格较贵，使用不多。另一种是不具备通讯功能的盘管控制器，可按照水系统的连接情况，将风机盘管分为若干组。每组的支路入口处安装流量计、供回水压差变送器及供回水温度传感器。本楼采用后一种控制。浅谈中央空调节能自控系统应用郑州春泉暖通节能设备有限公司tel:0371-67579116、67579117fax:[phone]四、郑州春泉中央空调节能自控系统应用特点郑州春泉暖通节能设备有限公司自主研发生产的CZK中央空调节能自控管理系统，其由中央空调末端能耗监控系统和能源中心集中监控系统两部分组成，利用现场计量、采集、分析、控制、反馈等自动化采集装置，通过网络技术实现对建筑内中央空调系统进行数据汇总、统计分析。通过优化计算对相关能耗设备进行集中自动控制，从而实现能耗统计、能源审计和建筑节能的目的。1、末端能耗监控系统为中央空调末端风机盘管研发设计的CFP-J201型能耗监控器，可把末端风机盘管组成一个整体的、可控的有机整体，对其进行科学的管理，实现末端设备耗能的减少，同时提供节能数据采集、统计、分析和审计的依据。其主要特点为：1）、温度控制节能根据国家相关政策，公共建筑内房间温度设定，冬天不能超过20℃，夏天不低于26℃。根据测算，建筑物内房间温度夏天每降低1℃，空调系统增加耗能20%～40%，相反设定温度每提高1℃，系统将节能20%～40%。本产品具有温度控制功能，根据节能和环境需要设定不同的温度。2）、时间控制节能