空调知识与节能控制知识

空调知识与节能控制知识第一页，共50页。中央空调基本原理中央空调能耗节能控制原理及策略客户收益案例分析目录

CONTENTS第二页，共50页。中央空调基本组成第三页，共50页。中央空调运行示意图第四页，共50页。冷机制冷原理主要原理就是“蒸发吸热，冷凝放热”。制冷工质（即制冷剂）在蒸发器内吸收被冷却物的热量并汽化成蒸汽，压缩机不断地将产生的蒸汽从蒸发器中抽出，并进行压缩，经压缩后的高温、高压蒸汽被送到冷凝器后向冷却介质（如水、空气等）放热冷凝成高压液体，在经节流机构降压后进入蒸发器，再次汽化，吸收被冷却物体的热量，如此周而复始地循环。制热时，制冷剂通过四通阀改变制冷剂流动方向，制冷剂流动方向与制冷时刚好相反，制冷剂先经过蒸发器，再回到冷凝器，最后回到压缩机。第五页，共50页。冷却塔散热原理第六页，共50页。其他设备第七页，共50页。中央空调基本原理中央空调能耗节能控制原理及策略客户收益案例分析目录

CONTENTS第八页，共50页。几个数据城市中建筑能耗占总能耗25%-30%；大型公共建筑占总建筑4%，但能耗占22%；中央空调系统夏季占建筑能耗45%-60%；暖通系统冬夏两季占建筑能耗70%-80%；第九页，共50页。中央空调节能空间大原因第十页，共50页。中央空调节能难点第十一页，共50页。影响能耗因素–环境条件不同地区能耗不同不同月份能耗不同不同日能耗不同每日不同时段能耗不同第十二页，共50页。影响能耗因素–使用酒店类建筑的入住率办公/商场类建筑的出租率年供冷/供暖时间日供冷/供暖时段第十三页，共50页。影响能耗因素-冷机负荷冷机效率和冷机负荷率有很大关系，二者关系不是一个线性关系，如图所示，冷机负荷在80%至90%达到最高效率，不同的冷机此曲线会有所不同，实际控制需要将冷机负荷控制在最高效区域第十四页，共50页。影响能耗因素-冷冻水出水温度冷机效率和冷机冷冻水供水温度率有很大关系，二者关系不是一个线性关系，如图所示，冷机效率随着冷冻水供水温度的提高而提高，但实际使用中过高的冷冻水温度不利于末端设备的换热，还会降低空调除湿能力，所以调解时需要控制在合理范围。第十五页，共50页。影响能耗因素-冷却水回水温度冷水机组的冷却水回水温度对于冷水机组的运行效率有很大的影响。对于变速驱动冷水机组，冷却水温度越低，冷水机组效率越高；对于定速驱动冷水机组，冷却水在27℃以上时，温度越低冷水机组效率越高，但当冷却水低于27℃时，冷水机组的效率基本不变。第十六页，共50页。中央空调基本原理中央空调能耗节能策略及原理客户收益案例分析目录

CONTENTS第十七页，共50页。建筑中中央空调主要用能问题冷机长期低负荷运行

冷却水”大流量小温差”

冷机不合理旁通水

冷却塔不合理旁通水

夏季室内温度过低

冬季室内温度过高

冷水机组COP低冷冻水泵输送系数低

冷冻水”大流量小温差”

冷却水泵输送系数低启停时机控制不合理冷机选型不合理阀门限制流量水泵选型过大限流器影响

冷却水回水温度低

冷却塔飞水

阀门故障电网运行不稳定设备寿命短第十八页，共50页。主要节能策略第十九页，共50页。设备改造冷水机组更换为热泵机组-需当地条件适宜冷水机组合理搭配更换水泵为更小型号的改造水泵叶轮第二十页，共50页。蓄冷蓄热谷电价时蓄冷蓄热，平和峰电价时释放冷热优点：充分利用谷电价便宜，可以有效节省电费支出不足：改造需要一定面积来放置蓄冷蓄热装置第二十一页，共50页。水泵变频水泵增加变频器，由人工调节工作频率优点：通过调整频率节约能耗不足：空调是实时变化的系统，人工调整不能够最大化的达到节能目的第二十二页，共50页。冷机群控第二十三页，共50页。冷机群控第二十四页，共50页。变冷冻水温控制左图是离心式冷水机组在不同冷冻供水温度下的能耗性能曲线，从图中可以看出，冷冻供水温度每提高1℃，离心式冷水机组的消耗功率降低4%。因此，当空调末端侧对冷负荷的需求降低时，提高冷水机组的供水温度可以大大节省冷水机组的运行能耗。可在6月和9月冷负荷低时适当提高冷冻水供水温度。第二十五页，共50页。变冷冻水温控制部分负荷变冷冻水温控制2台600RT冷机以70%负荷运行，7℃出水制冷量=600RT×2×70%×92.32%×(1-15%)-600RT×20%×13%=643RT冷机耗电：380KW×70%×2=532KW水泵、冷却塔风扇耗电：380KW×26%×2=198KW合计耗电：532KW+198KW=730KW1台冷机100%负荷运行，9℃出水制冷量=600×106%=636RT制冷机耗电：380KW水泵、冷却塔风扇耗电：380KW×26%=99KW降低内能少耗电:380KW×13%/4=12KW合计耗电：380KW+99KW-12KW=467KW避免冷机部分负荷运行，在制冷量相差不大（

643RT≈636RT）的情况下，策略调整后节电率为（730-467）/730=36%第二十六页，共50页。冷冻水系统-最佳输出能量控制实现空调主机冷媒流量跟随末端负荷的需求供应。

使系统既保证末端用户的舒适性，又最大限度地节省了系统的能量消耗。冷冻水系统设备节能量可达20%-40%第二十七页，共50页。冷冻水系统控制–冷冻水泵变频控制冷冻水泵的耗能一般占到整个空调制冷系统的总耗能的12%以上，而冷冻水泵的控制又关系到整个冷冻水输送系统的稳定性以及能否达到设计的工艺要求。冷冻水泵的变频控制节能空间是很大的，根据相似定律，水泵的转速（n）、流量（Q）和消耗功率（N）存在如下对应关系：从公式中我们可以看到，电机的转速（n）与流量（Q）成正比关系，而与电机的消耗功率（N）成三次根方比关系。第二十八页，共50页。冷冻水系统控制–冷冻水泵变频控制从水泵性能曲线图中，我们也可以看到，当流量为设计流量的80%时，其实际的消耗功率降到了设计功率的51%，节省了一半的运行费。水泵转速N%运行频率F(Hz)水泵扬程H%轴功率P％节电率％10050100100090458172.927.180406451.248.870354934.365.760303621.678.4第二十九页，共50页。冷却水系统-系统效率最佳控制制冷主机能耗、冷却水泵能耗、冷却塔风机能耗三者统一考虑，在各种负荷条件下找到一个能保持系统效率（COP）最高所对应的冷却水温度，即找到一个系统效率最佳点，使整个系统能效比最高。冷却水系统和冷机设备节能量可达10%-30%第三十页，共50页。冷却水泵控制–冷却水回水温度控制冷却水温度与室外湿球温度有关，理论上冷却能力无限大时，冷却水最低可达到的温度为湿球温度，实际上通常设置冷却水温度为湿球温度Ts+3℃为目标温度，达到了水温和能耗的均衡。结合以上情况，设置冷却水温度，假设定速冷水机组效率拐点处对应的临界冷却水温度为tK，若tcsmin≤tk，则冷却供水温度设定值定为tk；若tcsmin＞tk，则冷却供水温度设定值为tcsmin，如夏季工况为32℃。第三十一页，共50页。节能控制原理–冷却水回水温度控制冷水机组的冷却水回水温度对于冷水机组的运行效率有很大的影响。对于变速驱动冷水机组，冷却水温度越低，冷水机组效率越高；对于定速驱动冷水机组，冷却水在27℃以上时，温度越低冷水机组效率越高，但当冷却水低于27℃时，冷水机组的效率基本不变。第三十二页，共50页。冷却塔群控–冷却塔变频控制从图中的对比看出，多台冷却塔变频控制可以有效利用冷却塔的冷却面积和变频带来的3次方的节能效果，同样冷却塔风机的功率消耗下，多台冷却塔风机变频运行能提供的更低的冷却水回水温度，同理当获得相同的冷却水回水温度的情况下，多台冷却塔风机变频运行能够最大程度的降低能耗。第三十三页，共50页。其他控制策略第三十四页，共50页。空调节能项目实施流程第三十五页，共50页。节能诊断–指标第三十六页，共50页。节能诊断–指标第三十七页，共50页。中央空调系统一般设定值项目温度描述冷冻水出水温度7℃根据供冷需要设计冷冻水回水温度12℃

冷却水出水温度37℃

冷却水回水温度32℃依据室外湿球温度设计第三十八页，共50页。中央空调基本原理中央空调能耗节能策略及原理客户收益案例分析目录

CONTENTS第三十九页，共50页。客户收益–节能冷机节能5%-20%冷冻水泵节能45%-65%冷却水泵节能45%-65%冷却塔节能45%-65%综合节能20%-40%第四十页，共50页。客户收益–其他保障系统安全运行提高环境舒适度节省人力延长设备寿命改善电能质量调整最大需量第四十一页，共50页。减少了能耗浪费20-40%中央空调节能控制系统的效果1.5至2年可收回投资第四十二页，共50页。中央空调基本原理中央空调能耗节能策略及原理客户收益案例分析目录

CONTENTS第四十三页，共50页。案例分析–金泰开阳大厦第四十四页，共50页。节能数据–冷水机组旁通冷水机组没有阀门控制造成旁通改造前数据：运行一台冷机，由于旁通问题，为满足水量，同时开启两台冷冻泵，两台冷却泵。冷机显示出水7℃，回水10℃，温差3℃，实测总供水管水温超过8℃，温差小于2℃。改造后数据：运行一台冷机，同时控制阀门解决旁通问题，同时开启一台冷冻泵，一台冷却泵。冷机显示出水7℃，回水10.5摄氏度，温差3℃，实测总供水管水温7℃，温差3℃。节能数据：减少一台冷冻泵和一台冷却泵的运行，水泵节能率为50%。第四十五页，共50页。节能数据–冷冻水温差控制解决“大流量，小温差”问题改造前数据：（解决冷机旁通后）运行一台冷机，同时开启一台冷冻泵，实测总供水管水温7℃，总回水管水温10℃，温差3℃。改造后数据：通过水泵增加变频控制，减少冷冻水流量，恒温差控制为5℃，实测平均运行频率为42Hz。节能数据：通过变频器控制，平均运行频率的42Hz，平均节电率为41%。第四十六页，共50页。节能数据–冷却水温控制解决“大流量，小温差”问题改造前数据：（解决冷机旁通后）运行一台冷机，同时开启一台冷却泵，两台冷却塔实测总出水管水温35℃，总回水管水温32℃，温差3℃。改造后数据：通过水泵增加变频控制，冷却塔群控，减少冷却水流量，恒温差控制为5℃，实测水泵平均运行频率为45Hz，冷却塔运行频率42Hz。节能数据：通过变频器控制，水泵平均运行频率的45Hz，平均节电率