安康市建筑设计研究院 陕西省安康市 725000
摘要：中央空调为人们带来了更好的室内舒适度的同时，也会消耗大量的电力。不仅企业需要交付昂贵的电费，也有悖于节能环保的发展理念。因此，如何对中央空调系统进行节能改造设计就显得尤为重要。
关键词：中央空调系统；节能改造
1中央空调系统应用现状
根据实际调查数据可知，因使用中央空调消耗的电能占城市建筑用电的50%左右。在大型建筑中普遍存在着能源利用率低的问题，且大部分使用者的节能观念淡薄。因此，若想从根本上提升中央空调系统的节能效果，必须从技术和用电管理两方面入手。虽然我国能源储备丰富，近年来也在着手于新型环保能源的研究，但是仍然存在着能源利用率不高的问题。随着经济的发展，能源的消耗速度越来越快，我国所面临的能源问题也愈发严峻。因此，只有从提升能源利用率入手，减少能源消耗，才能为经济的可持续发展提供良好的保障。建筑能耗在城市能耗中占比最大，而接近50%的建筑能耗是由维持室内温度平衡产生的。
2概述
该大厦建成于2012年的一类高层建筑，属于商场类大型公共建筑。总建筑面积为38 472.54 m 2，其中空调、采暖面积约为32 069 m 2。建筑主体为框架结构，总体楼层设置共8层，地下3层，地上5层，其中百货商场为-1F~4F，标准层层高为4.6 m，屋面标高为23.9 m。
商场中央空调系统配用3台单机制冷量为3 069 kW的离心式冷水机组作为空调系统冷源，后来根据实际运行需要增设1台单机制冷量为900 kW的螺杆式冷水机组作为空调系统冷源，承担建筑整体冷负荷。夏季高峰负荷时运行开启1台（制冷量为3 069 kW）冷水机组和1台（制冷量为900 kW）冷水机组；一般负荷及过渡季节运行开启1台（制冷量为3 069 kW）冷水机组作为商场集中空调的冷源，承担建筑整体冷负荷。
3中央空调系统能源消耗现存问题
3.1日常运行依靠人工现场操作，自动化程度低
空调机组及板换间设备依靠专职的管理人员每天现场开关机，工作量大、系统自动化程度低，亟待改善；板换间二次侧循环泵采用定供水压力经验值，存在设置不合理的现象；过渡季节无法补充室外的新风降低空调冷负荷。
3.2空调系统结构不合理
首先，中央空调在使用过程中，冷水机组、风机、水泵等设备难免会出现耗损，若不能及时的进行养护和维修，设备的热循环能力会有所下降，能耗增高。其次，若设备运行时间过长，损耗同样会加快。最后，安装位置也会影响到调节效果，若位置不理想，调节效果就会变差，运行时间变长，能耗增多。
3.3缺乏对重要参数的实时监控，空调舒适性和能源利用率难以保障
系统缺乏温度实时监控，室温控制仅通过采集单点回风温度确定，难以对实际供冷效果、冷热不均（最大达4 ℃左右）等问题进行全局性判断。根据现场调研，个别反映室内温度偏低，不仅影响人体舒适感，同时造成了冷量严重浪费。板换间设备无法依据建筑冷负荷等参数（二次侧供水回路压力和温度、室内外温度及末端负荷等）的变化来按需实时自动调节二次侧水泵机组运行状态和供水温度难以保持高效运行。此外，未对实际用冷量、用电量进行采集监测和分析，不利于深入挖掘空调系统的节能潜力。
4节能措施
4.1水系统节能改造
4.1.1泵组匹配与控制
空调水系统泵组改造措施：原设计为高峰负荷时开启2台离心机组，对应开启2台冷冻水泵和2台冷却水泵，后来业主单位根据实际需要新增1台制冷量为900 kW的螺杆机，高峰负荷时开启1台离心机组和1台螺杆机组，泵组仍对应开启2台冷冻水泵和2台冷却水泵。现设计新增1台冷冻水泵和1台冷却水泵匹配螺杆机组运行（原有设备均保留），查阅机组样本参数可知，蒸发器流量为155 m 3/h，冷凝器流量为194 m 3/h，为了与之前的水泵匹配运行，选型时冷冻水泵和冷却水泵扬程应与之前的水泵一致，根据流量和扬程计算选型水泵参数。
原有冷冻水系统输送能效比ER值为0.023 15，改造后冷冻水系统输送能效比ER值为0.018 74。改造后有利于提高系统输送能效比，减少冷冻水泵装机功率，减少设备运行能耗。
原有冷却水系统输送能效比ER值为0.019 49，改造后冷却水系统输送能效比ER值为0.015 81。改造后有利于提高系统输送能效比，减少冷却水泵装机功率，减少设备运行能耗。
具体改造方案：夏季高峰负荷时开启1台离心机组和1台螺杆机组，对应开启1台75 kW冷冻水泵和1台30 kW冷冻水泵，1台75 kW冷却水泵和1台37 kW冷却水泵；一般负荷时开启1台离心机组，对应开启1台75 kW冷冻水泵和1台75 kW冷却水泵。同时对空调水泵加装变频控制，通过监测回水温度和供回水温差，实现按需供给，达到降低运行能耗的目的。
4.1.2系统管路阻力平衡冷冻水系统在各分区回水总管加装流量调节阀，降低各环路之间的水力不平衡度，经过改造后的初调节，并联管路间最大不平衡率为11.3%，符合规范要求，减少系统能耗。
4.1.3冷却塔风机变频
对冷却塔风机加装变频控制装置，根据实际负荷需求实现变频运行，达到降低塔风机能耗的目的。
4.2空调机组优化控制
以往的空调系统为了降低能源损耗，在设计时会将其风量设定成最小值。但若是在过渡季节使用就存在一定的弊端，假设以夏季工况为设计参数，那么选用的设备容量较大，即使系统在小负荷下运行，依然会产生较大的能源损耗。若是应用变风量空调技术，在送风湿度、温度上又不好进行控制。本文在对空调机组进行优化时，增设了5EI SM能效控制柜、电动风阀等设备，在增设新设备后，系统可以根据进、回风的温湿度，来调节电动风阀的开合角度。通过解耦控制送风范围的温湿度实现优化匹配控制，以此来减少系统运行时消耗的能量。
4.3监控软件
（1）远程监控功能：实现以系统原理图的形式直观的实时监测冷源系统的各运行参数；针对冷源系统运行的实时室内外温度及供回水、压力、流量、用电量、用冷量等数据进行直观界面展示；实现远程在线集中控制，包括设备启停、参数设置、控制模式、系统总览等；（2）能耗分析功能：实现对冷源系统运行的电耗、冷耗等数据进行实时监测和分析统计；（3）节能控制功能：包括实现依照设定的启停时间（如教学日历、节假日等）进行启停控制及温度设置；针对随室外温度和室内负荷的变化自动调整二次侧循环泵运行频率、供水温度，增加二次侧供回水压差优化调节；综合监测最不利回路的系统压差，系统采用模糊算法判定是否满足该回路的运行要求并做出反应；（4）报警提示功能：实现网络通讯状态异常报警、系统参数超限报警、运行能耗超限报警等；具备故障记录、查询及导出功能；（5）数据查询及导出：提供所有设备状态参数、系统能耗（用电、用冷量）参数、控制参数等历史数据的多种报表查询及导出；（6）权限管理功能：支持对不同角色人员（如管理员、物业操作人员、维修人员等）分配不同的用户权限，匹配各岗位功能需求，并最小化原则控制用户权限，保障系统安全性和实操便捷性；帮助文档：在线查询系统操作手册，便于系统操作及参数设置。
改造后的系统控制界面主要包括冷源监控、运行管理、参数设置、能耗监测、设备管理、故障报警、系统管理及帮助等部分。通过本系统可按需将中央空调设定在远程、应急和停止状态。
5结束语
综上所述，在改造过程中，要激发系统运行管理所产生的节能潜力。结合当下先进的自动化控制技术，确保中央空调系统在高效节能的状态下运行。
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