暖通优化措施（空调冷水机房节能优化策略）
暖通优化措施（空调冷水机房节能优化策略）（一）变频节能三、节能系统设计根据广东省标准，DBJ/T 15-129-2017《集中空调制冷机房系统能效监测及评价标准》，集中空调制冷机房系统能效比应符合表5.0.1的规定。当制冷机房系统全年平均运行能效不低于表中最低要求时，等级分别分为一级、二级、三级。在设计和运行阶段，集中空调制冷机房系统应分别满足下列规定：1、在设计阶段，制冷机房名义工况能效比、制冷机房系统全年平均设计能效比不应低于表中三级要求；2、在运行阶段，制冷机房系统全年平均运行能效比不应低于表中的三级要求。
一、中央空调用能现状及分析
在我国南方，通过国家制冷学会的大量调查数据显示，每年空调制冷开机时间为10~12个月，其不同月份和每天不同时间段的负荷情况也不一样，如图1和图2所示。
从图1和图2可以看出，40%以下负载量在1月、2月、3月、4月、11月和12月出现；70%~40%负载量在5月、10月出现；100%~70%负载量在6月、7月、8月、9月出现；由此可见一年中系统负载率在50%以下的时间占全部运行时间的50%以上，节能空间巨大，对中央空调系统实施节能控制，具有现实和长远的意义。
二、集中空调制冷机房系统能效标准
根据广东省标准，DBJ/T 15-129-2017《集中空调制冷机房系统能效监测及评价标准》，集中空调制冷机房系统能效比应符合表5.0.1的规定。当制冷机房系统全年平均运行能效不低于表中最低要求时，等级分别分为一级、二级、三级。在设计和运行阶段，集中空调制冷机房系统应分别满足下列规定：
1、在设计阶段，制冷机房名义工况能效比、制冷机房系统全年平均设计能效比不应低于表中三级要求；
2、在运行阶段，制冷机房系统全年平均运行能效比不应低于表中的三级要求。
三、节能系统设计
（一）变频节能
在空调的自动控制系统中，随着电力技术及自动化技术的发展，变频器在空调系统中的应用逐渐广泛。变频器在空调控制系统中的应用使得不同类型的机组都能够完成一定的自我控制调节功能，并且能够根据周围环境的变化自动调节空调系统的运行工况，使得整个空调系统都处于高效率的运行过程中，达到了节能优化目的。变频中央空调是在常规空调的结构上增加了一个变频器，可随时调节空调压缩机的运转速度，从而做到合理使用能源。由于它的压缩机不会频繁开启，会使压缩机保持稳定的工作状态，这可以使空调整体达到节能30%以上的效果。
所以变频调速是中央空调主要的节能技术之一。
1、冷却水泵变频控制
中央空调的冷却水泵的功率是根据空调冷冻机组的压缩机满负荷工作设计的，当环境温度及各种外界因素，冷冻机组不需要开启全部压缩机组，此时空
调的冷凝系统所需要的冷却量也相应地减小，这时就可以通过变频调速器来调节
冷却水泵的转速，降低冷却水的循环速度及流量，使冷却水的冷负荷被冷凝系统
充分利用，从而达到节能目的。根据工程实测数据为例：当制冷量为75%时，机组所需冷却水流量34%，水泵电耗约20%；当制冷量50%时，机组所需冷却水流量22%，水泵电耗约15%。由此可见，水泵在低流量运行时，可以大幅节省电力。
2、冷温水泵变频控制
中央空调的冷媒水泵的功率是根据空调满负荷工作设计的，当宾馆、酒店、大厦需要的冷量或热量没有达到空调的满负荷，这时就可以通过变频器调速器来调节冷媒水泵的转速，降低冷媒水的循环速度，使冷量和热量得到充分利用，从而达到节能目的。如果制冷、采暖共用一台水泵，则冬季水泵流量只需50%，
自然可大大节省电力；即使是冬夏分泵运行，也可在低负荷季节适当降低流量，如90%流量时，电耗约75%。
3、冷却塔风机变频控制
风机功率一般都较小，节电不如水泵明显。但风机采取变频控制能极大地有助于冷却水恒温，这对于机组制冷恒温极为关键；且能使机组溶液循环稳定，获得最大限度的节省燃料。冷却塔风扇低转速运行还能大幅度减少漂水，节省水
源、延缓水质劣化、减少水雾对周围的影响。
4、中央空调机组外变频器的控制方式
根据冷却水出 / 入口的温度改变水泵转速，调整流量；根据冷却水入口温度改变冷却塔风机转速，调整水温；据冷温水出 / 入口的温差改变水泵转速，调整流量；根据冷却水出水的温度改变水泵转速，调整流量；根据冷媒水的回水温度改变水泵转速，调节水流量。
（二）冷水机组节能优化
由于空调系统的冷负荷总是随室外气象参数扰动和室内状态的改变而变化的，在供冷期间空调系统在部分负荷下运行时间较多，所以冷水机组的实际运行过程中大部分时间都是处于部分负荷运行状态，因此冷水机组部分负荷时的性能对其运行能耗的影响是很大的。
在规定的名义工况条件下，冷水机组的制冷量与能耗之比称为冷水机组的能效比EER（Energy Efficiency Ratio） 它是标志冷水机组能耗的重要指标。而不同类型的冷水机组能效比（如图3）有所差别，且能效比峰值出现在负荷率为60%~80%，而非100%，因此应根据实际需要使用冷水机组以达到节能目的。
图3：不同类型冷水机组部分负荷下COP值
1、不同冷水机组组合方案的负荷变化特性和功耗比较
以下以典型离心式冷水机组、单压缩机或多压缩机螺杆式冷水机组组合应用四种系统方案（如表1）的性能比较和分析，探讨实际冷水机组系统应用的特点。
以空调冷负荷为5274kW（1500冷吨）的典型系统为例，确定下列四种冷水机组系统组合方案。
设冷水机组系统制冷总负荷即为建筑需求总负荷。
在实际应用的多台冷水机组系统中机组为并联或串联布置，均可随建筑负荷变化对冷水机组开关机或进行系统负荷调节。当组合方案一中建筑负荷降至50%总负荷时，系统控制可停机一台并通过对水泵和电动阀等控制调节使另一台机组达到高负荷而获得高效率。若为3台相同规格机组组成系统的组合方案二，当建筑负荷降至30%总负荷时，冷水机组系统将卸载关机2台而使1台机组达到高负荷、获得高效率。若为3台不同规格机组（40%/40%/20%）的组合方案三和方案四，从表4中可看出建筑负荷分别在20%、40%、80%、100%时均由1台、2台或3台机组达到高负荷，因此冷水机组满负荷效率不仅在单台冷水机组项目应用中成为关键性能参数，而在多台冷水机组系统应用中同样十分重要。
由于离心机组与螺杆机组在不同冷量范围中满负荷效率的差异，因此需进一步分析四种冷水机组组合系统方案随建筑负荷变化时的功耗。
2、分析
上述四种冷水机组系统方案中各台冷水机组通过控调节均能在建筑负荷10~100％变化范围内高效稳定运行，而不同的组合方案又有普不同的性能特点，配合满足不同建筑负荷的需求：
方案一两台规格相同机组组合不仅主机投资经济性较好，而且30％建筑负荷以上机组运行效率较高，同时机型相同便于冷水机组系统的控制、管理和维护，尤其适用于负荷相对稳定的大型工艺性或舒适性空调性能略差。
方案二与方案一相比在建筑负荷30～100％范围内功耗略高，但此方案在20％、30％建筑负荷时性能优于两台大规格机组的组合，说明此方案适合于空调负荷需求变化相对较大项目的应用，如宾馆、酒店、写字楼等，同时此方案同样具有机型统一、便于冷水机组系统的控制、管理和维护等优点。
方案三是典型的“两大ー小”冷水机组组合方案，两台同冷量大规格机组各占建筑负荷的40％，一台较小冷量机组占建筑负荷的20％。从图中功耗比较可看出：在10～100％整个建筑负荷需求范围内此方案的性能最佳。由于单压缩机螺杆机组在较小冷量范围效率相对较高，即使建筑有极端低负荷时机组仍保持着较低的功耗，尤其适合于新闻机构等建筑在各时间段冷量需求差异较大或区域冷量需求差异较大的项目应用。由于一些大型项目建设的阶段性，此种“两大ー小”冷水机组系统组合方案应用调节灵活的优势更为突出。
方案四同属“两大ー小＂冷水机组组合方案，方案三是离心机组与单压缩机螺杄机组组合方案，而方案四是离心机组与多压缩机螺杆机组组合方案。从图中可以看出在20％建筑负荷以上此方案同样保持着单台或两台离心机组高效运行的优势，而在20％建筑负荷以下调节功能强，效率相对也较高。
3、结论
从表2、3、4中可以明确看出：即使是两台相同规格冷水组组成的系统在建筑负荷30％以上时，单台冷水机组的运行负荷均在60％以上，机组均达到较高的效率。若采用两台“一大ー小”冷水机组组合方案、三台“规格相同＂或“两大ー小＂冷水机组组合方案，各台机组在20％建筑负荷以上均达到较高的单机运行负荷，从而获得较为理想的系统运行效率。根据大量的分析和测试可知：若系统负荷测算正确，一般建筑的实际最小负荷均在建筑负荷的20％以上，20％以下的负荷可能由于有局部区域供冷或项目建设延迟但仍需部分供冷造成，因此，典型项目若选用3台机组则按建筑负荷40％/40％/20％比例选取离心机组和杄机组组成冷水机组系统在达到优良性能、充分节省运行费用方面最为理想。
从空调用冷水机组和空调系统的耦合关系来看，作为一个总能系统，冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵和冷却塔构成了相互依存关系，合理选择相关设备装置，以保证在部分负荷下也具有较高的运行效率，从而减少全年运行的能耗，是需要引起充分注意的。
