王龙 张莉

一、中央空调能效管理的控制思路

1、实现系统与主机综合数据的采集 中央空调系统的实时跟踪与监控主要通过系统反馈实现，结合现场的冷媒流量器、温控器、压力传感器等设备，实现跟随冷热负荷、温度、压强的地自动调节。主机的最佳运行状态是需要对模拟数据采集，转化数字数据，通过系统的模糊控制与能效优化软件对数据建立模型，分别对相关系统进行集约控制，实施预期算法与优化算法，最终提高空调系统的能效比，即转换效率（COP），以保持较高的能效管理。

2、冷冻水系统采用最佳输出能量控制 中央空调对各控制回路进行实时控制，当外界环境发生变化，末端负荷需要进行调整的时候，各路冷冻水的温度差、压力差、送回风流量差均会发生一定的变化，自动控制系统中的模糊控制系统需要结合设备运行过程中的历史数据，与实时收集的数据进行比较，计算系统末端所需的必要制冷量，同时将各路冷冻水的温度差、压力差、送回风流量差进行计算，获取最为有利的设定值，以完成对各路能效控制器输出功率的调节，进而改变冷冻水系统的流量，确保相关设备运行参数的最终优化。

3、冷却水系统采用最佳热转换效率控制 与冷冻水各回路相类似，当外界环境与空调末端负荷发生变化的时候，作为空调系统中央大脑的主机，其负荷率也将大为改变，由此导致主机冷凝器的热转换温度也会发生变化。模糊控制器同样将实时采集的数据对比系统历史运行数据，计算系统主机冷凝器最为有利的热转化温度及冷却水的出、入口温度，通过对温度的控制，实现对系统冷却水泵及冷却塔风机输出功率的控制，实时调节，动态管理系统的水流量及风量，确保模糊控制器计算出的最佳数值与冷却水进、出口温度相一致，实现中央空调系统最佳的转换效率。

4、冷却塔风机能效控制 理论上来说，中央空调系统如果处于满负荷和正常负荷运转的情况下，冷却水、冷冻水系统均处于最佳运行状态，能源利用效率必将处于最为有利的状态。与正常的状态相比，冷却水泵及冷却塔风机必定存在额定负荷以下运行的情况，因此通过对冷却水的水温衡量来控制冷却塔风机的启动及启停次数就可以最大限度的节约冷却风机消耗的能量。

二、效益分析

参考写字楼夏天主机一般开启9小时以上（上班前提前开启1小时左右，下班时停止运行），冷水泵要多运行1小时以上（冷水中多余冷量继续供给，满足加班人员需求）；冬季冷水泵为防止结冰一般24小时运行的工作要求。

1、中央空调运行时间 在5月底至10月中旬的夏季，主机、冷却系统运行135天，每天运行时间9小时，共运行时间1215小时；冷水泵运行135天，每天运行时间10小时，共运行时间1350小时。11月中旬至次年4月中旬，热水泵运行150天，每天运行时间24小时，共运行时间3600小时。

2、冷、热水泵节能分析 管网特性曲线是管网的流量与所消耗的能量之间的关系曲线，空调水泵供水系统的能量主要用来克服系统过程中的阻力与局部阻力。为实现改变流量又能保证水泵恒定和输入功率减少的目的，结合水泵的相似定律，当管网特定曲线保持不变的时候，可以通过改变水泵的转速进而实现改变其Q—H的特性曲线，最终实现工作点的调整。

变速前后流量、扬程、功率与转速之間关系为：

式中P1、H1、Q1为转速n1时的功率、扬程、流量；P2、H2、Q2为转速n2时的功率、扬程、流量。由此可见，采用变频器调节电机转速时，轴功率随转速比的三次方关系进行变化，节电效果明显。工程项目中，2台冷冻泵电机功率55*2=110KW，运行时间1350小时，年能耗148500KW.h；1台热水泵电机，功率45*1=45KW，运行时间3600小时，年能耗162000KW.h。工程合计总能耗为310500KW.h。空调年运行负荷按设计负荷70%计算（水泵流量为设计流量的70%），根据：P1/P2=（n1/n2）3=（Q1/Q2）3=（0.7）3=0.35则节电率=（1-0.35）*100%=65%，理论计算节电率50%，保守估计水泵节电率30%，取平均值40%进行计算，节能前的能耗310，500KWh，节约能耗124，200KWh，年节约总能耗105，570元，平均电价0.85元/KWh。

3、冷却系统节能分析

冷却泵采用变流量控制方式，冷却塔采用运行个数控制，在保证冷凝器正常工作的条件下，充分利用免费冷却能源，以提高主机的COP，同时使冷却系统电耗最小。工程项目中，2台冷却泵电机功率55*2=110KW，运行时间1215小时，年能耗133650KW.h，6台冷却风机电机功率5.5*6=33KW，运行时间1215小时，年能耗40095KW.h，工程合计总能耗为173745KW.h。根据工程经验，冷却塔节电率在20%左右，节电率20%，节能控制前能耗40，095KWh，节约能耗8，019KWh，年节约总能耗6，816.2元，平均电价0.85KWh。冷却泵变流量控制时，与冷水泵原理相同。据经验估计在40%左右，节能控制前能耗133，650KWh，节约能耗53，460KWh，年节约总能耗45，441元，平均电价0.85KWh。

4、主机节能分析

工程项目中有2台离心主机电机，功率407*2=814KW，运行时间1215小时，年能耗989010KW.h，由于主机年平均负荷一般在70%左右，运行系数取0.7。工程合计总能耗692，307KW.h。

通过对主机运行工况的优化和合理控制开启台数，提高部分负荷的能效比，使主机能够节省大约8%-12%左右的能耗。节能控制前能耗692307KWh，节约能耗55384.6KWh，年节约总能耗 47076.9元，平均电价0.85KWh。

4、节省的其他费用

柜体：不采用节能控制也需要采购配电柜，可节省下采购柜体的费用。电缆：星三角启动电机线需要七根电缆，变频启动电机线只需4根电缆，配电柜到电机最少10米。共六台水泵可节省电缆 8*3*10=240m。电气元件：变频启动可不用接触器、热保护器等硬件，8台泵共8套电气设备。以上部分大约投资10-15万元。

5、投资收益

根据工程项目的实际投资，节能控制系统大约需要投资80万元。静态投资回收期=实际增加投资/每年节约电费=80万/20=4（年），节能设备可运行20年以上，则20年内静态投资收益= 20*20-80=320万元。

中央空调系统的能效管理符合国家节能减排政策，属国家提倡项目。工程项目的推广将会节约大量的能源，缓解城市的供电压力，有利于开发项目的市场营销，更有利于塑造的项目的品牌价值，未来的发展潜力将会很大。

（作者单位：1.山东黄金地产旅游集团有限公司；2.济南第九职业中等专业学校）