哈尔滨华德学院 白亚梅

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。现阶段，大部分中央空调系统都是以最大冷热负荷为计算依据设计而成的，因此存在着一定的裕量。在实际使用过程中，中央空调系统只有很少的时间会处于最大负荷状态，因此会造成极大的能源浪费。此外，系统的运行情况还会受到季节气候、室内人员数量等外在因素的影响，具有一定的波动性。若系统无法依据负荷的实际变化情况进行动态调节，会出现能源浪费的情况，也会影响风机、水泵等设备的使用寿命。

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 中央空调系统能源消耗现存问题

2.1 建筑结构不合理

室内温度的高低会直接受到建筑结构的影响，比如采光、通风情况都会对室温产生一定的影响。若建筑物在设计时缺乏科学性，内部结构不合理，会加大室内温度受外界因素的影响程度，缺乏稳定性。举例来讲，若在建造过程中使用了质量不合格的隔热层材料，无法达到预计的隔热效果；或是室内采光情况较差，都不利于室内热环境的稳定。

2.2 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。

2.3 使用人员的节能观念淡漠和使用习惯较差

首先是由于中央空调一般用于公共场所，难免有部分使用人员节能观念较差，在离开房间或工作岗位时忘记随手关闭空调，势必会造成更多的能源耗损。其次是使用人员的习惯问题，部分人员即使室温怡人的情况下，仍然会继续使用空调，长时间的运转不仅会加剧能源损耗，还会影响中央空调的使用寿命。

3 中央空调系统节能改造

当前常用的系统节能改造方法有：主机变频控制、泵变频改造等。本文从中央空调系统的实际运行情况出发，结合现有的改造技术，从安全、稳定、减少费用等层面出发，对其进行改造设计，旨在解决中央空调在运行过程中能源消耗过多的问题。

3.1 更换高效制冷机组

在中央空调系统运行时，冷热源机房所消耗的能源最多，因此其节能潜力也同样值得期待，因此可以通过更换高效制冷机组的方式来提升系统的节能效果。在实际运行过程中，可能会出现多设备同时处于最大负荷的情况，因此在选择制冷机组时，可以按当前设备总冷量的80%为参数。本文选用型号为YEWS200SA的高效制冷机组，其CPU数值可达5.28。

3.2 水系统的变频驱动改造

在新科技的支撑下，变频器的性能得到了不断优化，因此在对中央空调系统进行节能改造时，可以运用变频技术，更改循环水系统的变流量，在确保其可以实现设备软启动的情况下，降低能耗，延长使用寿命。

本文除了利用变频技术外，还在原有的基础上，利用经过综合阻抗动态优化后的变流量控制技术，以实际负荷需求出发，持续调节冷冻水量，最终实现按需分配，在确保末端舒适性的情况下，减少冷冻水泵工作时产生的能耗。

用Q0代表冷冻水系统设计流量，用ΔP0代表设计压差，计算：

在系统运行过程中，空调机组阀门的开合角度会发生变化，以管段阻抗系数为依据，可以得到S设和冷冻水流量Q的关系模型：

可以进一步得出设定压差ΔP设：

通过比较ΔP和ΔP设之间的差值后，可以利用偏差信号对变频器进行控制，从而实现频率调节。此时对阻抗系数的优化可以直接转换为流量控制的优化，可以提升空调负荷响应的实效性。冷冻泵和空调机组在阻抗系统的支持下，在进行控制运动时更具协调性。

3.3 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5EISM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。

3.4 智能控制管理系统的应用

通常情况下，对中央空调系统进行节能方面的优化都是从冷热源、输配或末端系统内的单个子系统入手。但是子系统之间的能耗会相互影响，当一个子系统的能耗过高时，势必也会影响其他子系统的能耗情况。因此，在对系统进行节能优化时，应该从整个系统入手。若想实现这一目标，需要设计出一种更具先进性的自动控制方法，因此本文提出了运用智慧云节能控制法，如图1所示：

图1 中央空调系统节能控制图

利用光纤或GPRS无线传输、大数据分析等技术，对空调的各项运行参数进行实时调节，在确保其运行稳定的情况下，减少系统的运行能耗。这一控制系统很好的展现了“互联网+”的概念，中央空调系统的各项运行数据会以Excel或曲线图的形式保存下来，方便进行实时查询，实现精细化管理。运用智能化控制代替了以往的定流量控制方式，更好的起到节能减排的作用。

4 改造结果分析

本文使用直接对比法，对改造后的中央空调系统和之前的系统进行对比，判断新系统是否具备节能效果。

首先设定两种系统的运行时间相同，利用切换模式的方式，用W原代表原系统产生的能耗，用W节代表新系统产生的能耗，以此来计算出节电率η。

在年基础能耗230.6万kW·h的前提下，可以计算出节电率在26%以上，节电量高达60.0万kW·h，若是将平均电价数值设定为0.85元/kW·h，每年可以至少节省50万左右的电费，不仅减少了能耗，还降低了企业在电费方面的投入。

结束语：企业对中央空调系统进行节能改造，既可以降低能耗，符合低碳环保的发展理念，也可以减少电费支出。但是在改造时，需要确保中央空调系统在极端条件下也能正常运行；在改造过程中，并不能完全消除冗杂，因此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。