節(jié)能服務公司紛紛實施中央空調節(jié)能 實測效果顯著

近期，多家節(jié)能服務公司實施了中央空調節(jié)能，為酒店、醫(yī)院、車站、政府機構等用戶進行節(jié)能，實測效果非常顯著。這些節(jié)能服務公司大部分采取了最新的“中央空調及循環(huán)水智能控制”技術。

【中央空調能耗現(xiàn)狀】

建筑能耗是一個國家總能耗的重要組成部分，約占全國總能耗的25%，其中建筑空調、采暖的能耗占全國的10%~15%。特別是公用建筑，其耗能約占建筑能耗的50%，且由于其公用性質，關系到國計民生，其能耗成本比較敏感，在提倡節(jié)能減排的今天，中央空調的節(jié)能問題日益受到重視。本文介紹節(jié)能服務公司在實施中央空調節(jié)能時需要考慮的因素。在公用建筑中，由于季節(jié)的變化，室內較熱或者較冷，為了給人們提供較為舒適的環(huán)境，需要使用中央空調調節(jié)室內溫度。隨著國民經濟的發(fā)展，建筑的大量興建，公用建筑規(guī)模逐漸增大，中央空調的能耗也越來越大，不得不考慮節(jié)能問題。

在建筑的能耗中，中央空調占據一個非常重要的位置，能耗數量十分可觀，以下是某公用建筑的能源消費構成：

由上圖可見中央空調在公用建筑中幾乎占據了一半的能源。其主要原因是中央空調涉及的室內空氣的體積龐大，調節(jié)空氣的溫度所需的能源就比較多。

隨著人們對生活質量的要求越來越高，以及全球變暖的趨勢、惡劣天氣的增多，對中央空調的運行需求將會增加。但另一方面，中央空調的能耗較大，且能源價格有上升趨勢，使得業(yè)主的運行成本有逐年上升的趨勢。這兩者形成了一對矛盾，如何在保證舒適度和不降低服務品質的條件下降低中央空調的能耗，實現(xiàn)節(jié)能減排，確實是一個非常有價值的問題。并且中央空調分布范圍極廣，在城市化進程飛速進行的時代，探索中央空調的節(jié)能措施，珍惜能源，減少排放，不僅能夠為業(yè)主帶來經濟效益，而且對于節(jié)能服務公司的發(fā)展和整個社會的進步將會有很大的現(xiàn)實意義。

中央空調一般由制冷機、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔、風機盤管、新風機、溫控器等組成。中央空調的功能簡單表示如下：

上圖是中央空調的基本結構原理，中央空調可以用于制冷或者制熱，但在某些地區(qū)可能只用于制冷，為了表述方便，我們統(tǒng)一稱為“制冷”，并且以制冷為代表進行節(jié)能的分析。

在制冷時，室內的空氣通過循環(huán)流動，將熱量交換給風機盤管，并通過冷凍水泵攜帶到制冷機，制冷機再搬運熱量，并傳遞到冷卻水中，由冷卻水泵攜帶到冷卻塔，熱量再通過冷卻塔的散熱作用傳遞到大氣中去。

由于制冷作用，室內熱量減少，變得涼爽；同時，自然界的熱量又會通過建筑外墻傳導、門和窗的輻射和對流等方式進入室內，最終進入室內的熱量與室內自身產生的熱量相加，稱為熱負荷。制冷系統(tǒng)帶走的熱量與熱負荷之間達到平衡，室內溫度維持恒定。

可見，中央空調的主要作用就是要抵消這些“熱負荷”，為了實現(xiàn)這個目標，就需要機器運轉，消耗能源。在中央空調的全部組成結構當中，各個部件分別耗費了一定的能源，具有一定的比例。以某公用建筑為例，中央空調各個部分消耗能源的比例如下：

由于設計時沒有充分考慮節(jié)能、使用時沒有引起重視、調節(jié)難度大、調節(jié)不及時等原因，中央空調在使用中經常存在能耗較高的問題，具體表現(xiàn)在：

（1）、“熱負荷”未得到有效限制，導致工作負擔重

由于建筑的封閉性能、隔熱性能、管理方面的原因等，造成了環(huán)境中的熱量能夠大量進入建筑內部，使得“熱負荷”增大，空調的負荷較重。另外，對于季節(jié)、氣候、時段、人員數量等變量沒有充分引起重視，粗放式供應，在較多的時間里出現(xiàn)了過度供應，使得工作負擔加重，能耗過大。

（2）、制冷機效率不夠高，能耗代價大

由于設計問題、匹配問題、維護問題等原因，使得制冷機的效率受到限制，同等能耗條件下制冷量下降，或者相同制冷量的條件下能耗上升，都會造成不必要的能源消耗。

（3）、循環(huán)輸配系統(tǒng)失調，導致效果差且消耗能源較多

循環(huán)輸配系統(tǒng)包括水泵、風機、冷卻塔、盤管等，對于及時傳遞熱量具有關鍵作用，當循環(huán)輸配系統(tǒng)失調時，導致兩個問題：傳熱不暢和循環(huán)量不匹配，最終的結果是循環(huán)輸配系統(tǒng)的能耗過高，并且引起制冷主機效率的下降，造成浪費。由于上述原因，通常的中央空調系統(tǒng)一般都具有節(jié)能優(yōu)化的空間，但是不同的中央空調的問題完全不同，都需要單獨調查、對癥下藥。我們再將對中央空調的節(jié)能要點進行細化，并采用科技手段，實現(xiàn)中央空調的節(jié)能。

【中央空調節(jié)能方法】

中央空調系統(tǒng)最基本的目標是滿足制冷的需要，為了滿足這一目標，需要消耗能源作為代價。當我們考慮中央空調的節(jié)能時，就應該把制冷目標和能源成本結合起來考慮，在保證用戶感受的同時，盡量降低能源成本。

為了分析中央空調系統(tǒng)在能源使用方面是否可以繼續(xù)改進，我們不妨將中央空調各部分進行分解，從末端送風，一直到冷卻塔，進行一個流程化的處理，并對各個環(huán)節(jié)單獨進行討論：

（1）冷凍水循環(huán)系統(tǒng)：冷凍水循環(huán)系統(tǒng)是為風機盤管輸送合格的冷水，一般冷水出水溫度為7℃，而回水溫度是一個變化量。冷凍水的出水、回水溫差是關鍵變量，合理的溫差不僅能降低冷凍水泵的能耗，還能降低壓縮機的能耗。一般的冷凍水不具備智能調節(jié)，沒有根據季節(jié)變化調節(jié)供水量、水溫、溫差等特征參數，不能保證最佳的運行效率。我們可以在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)上增加智能控制系統(tǒng)，根據環(huán)境溫度、濕度變化進行實時調節(jié)，進行溫度壓力的最優(yōu)控制。通過對用戶日常運行情況的統(tǒng)計分析,智能系統(tǒng)對冷凍水泵進行控制,在保證用戶正常需求長期運行的前提下，且使冷凍水溫度和壓力一直處于一個最佳的范圍，減少冷凍水溫度壓力的不必要損耗，從而減少冷凍水泵的能耗，達到節(jié)能的目的。

（2）冷卻水循環(huán)系統(tǒng)：冷卻水系統(tǒng)是將系統(tǒng)的熱量搬運到冷卻塔的必要環(huán)節(jié)，冷卻水的進、回溫度和溫差將明顯影響壓縮機的工作狀態(tài)。一般地，當散熱效果較好時，冷卻水溫度較低，壓縮機的能耗將下降。一般的的冷卻水是一種粗放式的運行，實際揚程與水泵的設計揚程相差較大，不在最佳效率區(qū)間運行。同時，水溫、溫差、流量等參數都沒有進行合理的調節(jié)，存在明顯的節(jié)能空間。冷卻水系統(tǒng)對壓縮機和冷卻水泵的能耗影響較大，因此我們對冷卻水泵增加智能控制系統(tǒng)，進行最佳溫度控制，通過對相關信號的讀取,對冷卻水泵進行控制,使冷卻水溫度隨外界環(huán)境改變而自行調節(jié)，一直處于一個最佳的狀態(tài),從而保證主機最大COP和空調整體的最大效率。

（3）末端風機盤管：末端風機盤管是空間的熱量與制冷系統(tǒng)進行交換的部位，將直接決定本系統(tǒng)的熱負荷。而一般的末端風機盤管是閉環(huán)運行，其運行方式與運行情況已達到合理控制，所以不對末端風機作進一步探討。

（4）壓縮機：本系統(tǒng)的壓縮機缺乏智能控制系統(tǒng)，采用壓縮機自身的調節(jié)功能很難達到理想的制冷效果，應通過確保冷凍水、冷卻水的合理溫度來確保壓縮機的效果。一般而言，合理的冷凍水溫度和冷卻水溫度都將降低壓縮機的能耗。同時，也可采用了螺桿制冷機節(jié)電王對壓縮機進行綜合性控制，在不同天氣、不同時段提供不同的冷凍水溫度，壓縮機處于不同的狀態(tài)運行，從而降低壓縮機的實際負荷，提高壓縮機的能效比。

針對一般的情況，我們提出以下解決方案，對目前中央空調系統(tǒng)進行調控，以期達到最佳的節(jié)能效果，具體改造情況如下：

對目前運行的螺桿制冷機增加“壓縮機節(jié)電王”，以對目前處于較低能效等級運行的制冷壓縮進行智能控制，提高壓縮機運行效率。

對目前運行的冷凍、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)增加北京時代科儀“循環(huán)水智能控制系統(tǒng)”，雖然目前冷凍、冷卻水循環(huán)部分已經做了恒壓控制，但是目前冷凍水溫差只有1℃，冷凍水利用率較低，該循環(huán)部分存在節(jié)能空間，通過時代科儀循環(huán)水智能控制系統(tǒng)根據外界實際環(huán)境狀況確定目前制冷壓縮機冷凍水設定溫度，并在顯示屏上做出提示，實際操作人員可以根據該情況設定制冷壓縮機水溫，同時只能控制系統(tǒng)會合理控制冷凍水回水溫度和冷卻水溫度在最佳值范圍，以保證制冷量充分合理的利用。

綜上所述，節(jié)能服務公司主要針對冷凍水、冷卻水和制冷壓縮機的調節(jié)和控制進行改進，建議增加相應的設備進行節(jié)能。

【投資回報分析】

對于任何節(jié)能工程而言，投資回報應在合理的范圍，投資過小則不能發(fā)揮節(jié)能空間，投資過大則資金效益較低。本方案中推薦的設備已經是在充分發(fā)揮節(jié)能空間的基礎上進行優(yōu)化的結果，找到了降低能耗的關鍵環(huán)節(jié)，所用的設備是相對較小的，但具有“四兩撥千斤”的效果，投資回報應較佳。

【節(jié)能效果測算】

設備安裝運行正常之后，采取旁路運行一定小時數，并計算能耗基數，能耗基數為平均每小時耗電量。

采取節(jié)能運行一定小時數，并計算節(jié)能運行時平均每小時耗電量。

節(jié)電量定義為上述兩者耗電量之差：    

每小時節(jié)電量=旁路時平均每小時耗電量-節(jié)電時平均每小時耗電量；

節(jié)電率=(每小時節(jié)電量/旁路時平均每小時耗電量)×100% 。