中央空调系统的节能潜力到底有多大？
发表时间：2023-03-27
（大型中央空调系统）
通常，大型公共建筑一半以上的电能来自空调系统。中央空调系统作为大中型建筑中常见的空调形式，负责空调区域的空气调节。它的主要功能是制冷、制热、加湿、除湿和空气净化。可以说，中央空调系统的节能是大型公共建筑节能的重中之重。只有加强制冷系统和冷冻水系统的优化运行，节约的能源成本才会可观。
一、中央空调控制的特点
中央空调的控制是一个复杂的过程，会受到各种内外因素的影响，使得其控制呈现出以下特点:
1.干扰
现代建筑通常是大的个体。在调节室内温度的过程中，中央空调系统不可避免地会受到一些外界因素的影响，如外部气候变化、阳光辐射和建筑物本身的温度等。同时，系统内部部件的运行也会影响空调的调节效果。因此，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
当中央空调系统调节空气温度时，也会引起空气湿度的变化。随着空调温度的升高，空气中水蒸气的分压会升高，导致空气湿度降低。但如果降低空调温度，空气中水蒸气的分压会降低，而空气湿度会增加。因此，中央空调节能系统也与空气湿度有关。
3.调整对象特征。
在相同的干扰条件下，对于不同的被控对象，被控变量的过程随时间变化。利用空调自动控制系统可以克服上述干扰因素，使空调房间保持适当的空气湿度，从而保证室内空气质量。但是要想很好的控制室内空气湿度，不能仅仅依靠空调的自动控制系统，还取决于空调的对象特性和空调系统本身设置的合理性。
二、中央空调系统节能潜力评估
（节能中央空调系统）
中央空调系统不仅要满足人们对工作和生产的环境要求，还要满足环保和节能的要求。随着国节能政策的实施，中央空调的能耗已经成为一个研究方向。对于中央空调系统，能耗主要由制冷机组、水泵、冷却塔等部分的能耗构成。中央空调系统的节能潜力与设备容量的丰富程度、当前的运行调节方式和负荷特性密切相关。根据应用案例，未进行节能改造、按工频运行、无集中控制系统的中央空调的节能潜力一般不低于15%。具体的节能潜力可以在获得运行监测数据后进行计算。
三、中央空调系统节能解决方案
新型中央空调节能系统往往是基于实际运行数据分析的节能诊断、改造方案和工程实施的全过程节能解决方案。通过应用模糊控制、优化控制等技术措施，结合智能节能技术，可以使系统管理数据化、*面化、智能化。这样可以根据末端负荷的变化和空调主机的运行情况来调整空调循环水系统的参数，保证系统中负荷和制冷剂流量同步变化。此外，还要优化和改善中央空调系统主机的基本运行环境，大限度地降低系统能耗。
中央空调系统的具体运行过程需要基于模糊控制和*优控制理论，结合人工智能技术，实现对中央空调系统的动态监控和闭环控制。将主空调中的定流量运行模式改为变流量运行模式，可以实现空调末端负荷和制冷剂流量的同步变化，从而在任何负荷工况下都能保证系统运行的有效性，同时促进中央空调系统以*大的节能运行。
主要对制冷站进行节能，节能目标如下:
做到按需降温，避免大马拉大车过度降温；优化主机部分负荷运行方式，改变转速以替代导叶开度或滑阀开度；合理确定冷冻水供回水温差，避免大流量小温差运行；合理确定冷却水流量和温度，平衡冷却系统功耗和主机COP之间的需求；所有电气设备系统都经过优化，以实现最低的整体功耗。为了实现上述目标，从系统监测入手，通过对系统能耗数据和运行参数的分析进行节能诊断，从而给出针对性的解决方案。
1.数据收集
它是数据节能分析和节能改造的基础，采集中央空调系统的耗电量和运行参数。
2.数据是可见的。
通过平台可以显示采集的数据，显示数据的定期维护，并对关键数据设置报警。
3.数据诊断
通过分析监测数据，计算各项评价指标，结合运行规律和基础设备数据，可以对中央空调系统及其设备的能效进行评价。
4.节能改造措施
（中央空调系统节能改造）
中央空调系统的节能改造通常采用设备改造(硬件)和系统运行优化控制(软件)相结合的方式进行，以*小的投资获得*大的节能效益。设备改造通常集中在水泵的更换、水泵和风机的变频、增加电动阀改善区域水力平衡，很少涉及主机设备的更换(旧设备除外)。系统运行优化控制的目的是在变负荷运行条件下按需供冷，保证系统*效运行。
5.节能运行集中控制系统
中央空调系统具有惯性强、时滞大的特点。对于节能控制，需要集成各种算法，以系统整体能耗*低为目标，对多参数、多系统进行集中控制。中央空调节能运行控制系统，以计算机、变频器、传感器等硬件为核心，融合闭环控制技术、大数据、模糊技术等人工智能技术。在中央空调系统变负荷运行的基础上，对冷冻水循环、冷却水循环、冷却塔和新风处理系统进行综合优化和调节，使中央空调系统运行在*佳状态，从而节约大量电能。中央空调节能运行控制系统一般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。通过监测中央空调系统的运行参数，结合室温和末端温度的变化，控制中央空调系统的变负荷运行，从而保证制冷(制热)质量，降低耗电量。
四、中央空调主机控制子系统
根据其额定制冷量和制冷效率，中央空调主压缩机的额定输入功率一般在100 kw-1000 kw之间。冷水机组的目的是生产低温(7℃)的冷冻水，所以供水(出水)温度直接影响机组的负荷。终端空气处理器的启动也会影响冷冻水的回水温度。对于单台容量和压缩机数量已经确定的中央空调机组，根据便于能量调节、适应制冷(制热)对象工况变化等因素来调节制冷(制热)功率输出，是中央空调机组节能的关键。
五、中央空调驱动系统的节能调节
中央空调驱动系统由冷冻水循环系统、冷却水循环系统和冷却塔风机系统组成。当制冷(制热)机的负荷发生变化时，冷冻水和冷却水的需求量以及冷却塔的冷却风量也会发生相应的变化，必须做出相应的调整。由于水循环系统的动力来自交流电机驱动的泵机，按照传统的设计，这些泵机都是在恒流量状态下运行，不能根据负载的变化来调节转速，浪费了大量的电能。该系统采用变频调速技术控制中央空调的驱动系统。通过改变泵设备的转速(即改变流量)，跟踪需求，较好地解决了压差平衡，大大节省了功率损耗。数据采集和控制装置，数据采集与控制单元根据动态过程特性的辨识，基于模糊控制理论自适应调整运行参数，实现变温差、变压差、变流量的中央空调水系统的真实运行，使控制系统具有高度的跟随性和应变能力，从而获得*佳的控制效果。
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