中央空調系統能源優(yōu)化的探討

摘要：社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展使得能源成為國民經(jīng)濟的關(guān)鍵要素，構架社會(huì )主義節能型環(huán)境，實(shí)現社會(huì )經(jīng)濟的可持續增收，這些都成為了構建和諧社會(huì )的有效途徑，但中央空調是作為社會(huì )建筑中最為重要的能耗運行系統需要消耗大量的社會(huì )能源。本文對中央空調系統出現的問(wèn)題做出研究，分析了中央空調系統的相關(guān)節能措施。 
關(guān)鍵詞：中央空調  節能  措施 
        0 引言 
        當前社會(huì )調查顯示了我國能源的使用情況，當前建筑行業(yè)的能源消耗占到了總能源消耗的30%，而在中央空調的建筑物中其能源消耗占到了70%，隨著(zhù)時(shí)間的推移這些數字還是在增長(cháng)的。根據這些數據能夠看出，優(yōu)化中央空調內部的能源系統能夠在降低能源使用及創(chuàng )造經(jīng)濟效益和社會(huì )效益中發(fā)揮出重要的作用。 
        1 中央空調系統出現的不足 
        1.1 空調負荷條件的不均勻性 中央空調設計過(guò)程中需要確保大氣溫度最高的環(huán)境中能夠達到使用要求，這需要根據最大負荷設計且含有15%左右的富裕量，且保證平時(shí)的使用低于正常需要的滿(mǎn)負荷，當出現較大的裕度時(shí)應該將制冷主機安裝負載變化自動(dòng)加載、卸載，但是水泵的流量無(wú)法達到冷主機的調整需要，這就會(huì )造成較大的能量浪費；與此同時(shí)，每個(gè)時(shí)期的氣象條件會(huì )根據時(shí)間的變化出現差異。 
        1.2 電機起停頻繁 電機起停次數過(guò)多時(shí)，這就將給設備的使用壽命造成不利影響。通常將起動(dòng)電流控制在額定值的5倍，當電機收到了很大的電流沖擊會(huì )出現不斷的起停，這就造成了電機、電網(wǎng)出現不同的損壞。 
        1.3 冷卻水系統的缺乏 冷卻水泵電機的容量需要根據最大換熱量來(lái)進(jìn)行計算，然后參照相應的安全系數進(jìn)行判斷。一般條件下，隨著(zhù)季節和晝夜氣溫變動(dòng)與缺少開(kāi)機數目，使得實(shí)際換熱量要比設計值多。這時(shí)當電機容量遠超出實(shí)際負荷時(shí)就造成了大馬拉小車(chē)的現象。 
        1.4 冷凍水系統的不足 把經(jīng)制冷機降溫的冷凍水經(jīng)過(guò)輸送管道送至中央空調的各出風(fēng)口處的風(fēng)機盤(pán)管組件里是冷凍水泵的作用，在環(huán)境中發(fā)揮降溫效果。而冷凍水的流量與冷凍水泵的轉速關(guān)系為正比，若冷凍水泵轉速增加將使得冷凍水的流量增加，提高了流速。這就造成了冷凍水流過(guò)風(fēng)機盤(pán)管組件，但是尚未具備足夠的時(shí)間將所攜冷量全部放出便回到了制冷機，這時(shí)的冷凍水泵電機做的都是無(wú)用功，從而增加了不必要的能耗。 
        當對冷凍水泵電機的轉速有效調節時(shí)，就需要參照實(shí)際熱負荷的大小對冷凍水的流量及流速進(jìn)行調整，這是為了使得冷凍水在風(fēng)機盤(pán)管組件中獲取足夠的時(shí)間將與熱負荷大小相當的冷量充分放出，從而大大降低了冷凍水泵電機的功耗。盡管中央空調出現了缺陷之處足，但由于其某些功能方面的優(yōu)越性常常是空調方案的首選，但在中央空調系統普遍運用時(shí)期也要對節能采取相應的措施。 
        2 中央空調系統變流量的節能控制 
        變頻技術(shù)綜合了交流電動(dòng)機、電網(wǎng)電源兩者的性能，設置了頻率能夠變動(dòng)的裝置，其輸出頻率的變化會(huì )伴著(zhù)生產(chǎn)機械要求而調整。變頻器俗稱(chēng)變頻變壓調速器VVVFI，主要講工頻電源(50Hz)轉化為各種頻率的交流電源，這樣才能起到電機變速運行的作用。 
        在中央空調水系統中，最主要的運行設備是水泵。水泵調速運行節電的理論之一是水泵學(xué)比例律。由水泵學(xué)比例律可知，對于同一臺水泵，當以不同轉速運行時(shí)，水泵的流量Q，揚程H，軸功率P與轉速n有如下關(guān)系                      
        流量與轉速成正比，揚程與轉速的平方成正比，軸功率與轉速的立方成正比。由此可見(jiàn)，當降低轉速時(shí)，功率的減少量遠比流量的減少量大得多。因此，控制水泵的轉速可以有效地控制水泵的消耗功率，這就是中央空調系統高效節能的基礎。                      
        式中n為交流電機的轉速；f為廠(chǎng)電網(wǎng)電源的頻率(我國為50Hz)；p為極對數；s為轉差率。

將變頻器的輸出頻率記為fh，代入公式得：                 
        由上式可知，在轉差率變化不大時(shí)，交流電機的轉速基本和fh成反比，所以改變電源頻率可以改變電動(dòng)機的轉速。 
        通過(guò)頻率變化來(lái)改變電機轉速與傳統變速方法相比有以下優(yōu)點(diǎn)：①調速范圍廣；②可實(shí)現無(wú)級平滑調速；③能做到與直流調速不相上下的程度；④啟動(dòng)為軟啟動(dòng)，減小了啟動(dòng)電流對電網(wǎng)的沖擊。 
        在中央空調水系統設計時(shí)要對冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔風(fēng)機的容量進(jìn)行合理的設計，考慮到外界因素使得熱交換量要低于設計值。改變投入運行水泵和風(fēng)機臺數是最初經(jīng)常運用的方法，但這種方式的缺點(diǎn)在于難以實(shí)現跟蹤負荷變化，不能按需供給冷(熱)量。在使用變頻調速系統時(shí)要參照末端負荷的變化情況來(lái)為水泵驅動(dòng)電機的輸入頻率的調節發(fā)出作用，這樣能使得水泵的轉速得到協(xié)調，實(shí)現水泵調節供水流量的要求從而實(shí)現節能。中央空調設備不僅要選擇效率高的空調設備，還要對控制方式找出最佳方案，這就需要借助于控制策略以及控制技術(shù)來(lái)實(shí)現，這樣才能在建筑節能中發(fā)揮應有的意義。準確計算暖通空調系統的相關(guān)負荷量，然后參照系統的設備進(jìn)行有效控制，如果按照了實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行復核變化將使得運行工況得到調整，獲得更大的經(jīng)濟利益，促進(jìn)了空調節能的進(jìn)步，能夠緩解能源緊張的趨勢。 
        對中央空調設備，除了選擇效率高的空調設備外，需要人們不斷研究出新的控制技術(shù)及使用方法。需要在傳統的控制算法中得到最新的改進(jìn)方案。用現在化控制技術(shù)代替傳統的控制技術(shù)，對建筑節能具有重要的意義，而未來(lái)智能建筑的暖通空調系統也應當能充分體現智能建筑舒適、節能兩大特點(diǎn)。 
        3 結語(yǔ) 
        綜上所述，變流量空調系統的運用需要根據實(shí)際情況進(jìn)行設定，考慮到季節等環(huán)境因素才能實(shí)現節能效果，獲得更大的經(jīng)濟利益。本文主要分析了變流量空調系統的和實(shí)現方法：將變頻技術(shù)和智能控制中央空調的控制。使用變頻器控制泵的利用頻率變化改變電動(dòng)機的轉速來(lái)調節泵的流量，則既可以靈活地根據實(shí)際負荷的調整流量，方便的實(shí)現恒溫控制，又可以節約大量能量。同樣，對冷卻塔的散熱風(fēng)由于季節、天氣和時(shí)段的變化，并不是總需要風(fēng)扇運行在工頻對應的額定轉速，可據實(shí)際情況通過(guò)變頻器來(lái)調速，以達到良好的節能效果。 
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