中央空调改造的原因-中央空调改造方案

中央空调水系统节能技术案例分析

　关于下文总结出中央空调水系统的各项节能率为20.5%～31%，不到三年即可回收节能投资，而且空调系统运行正常，室内温湿度满足要求。那么，我为大家提供中央空调水系统节能技术案例分析，欢迎大家阅读浏览。

　一、冷源改造技术

　对于冷源机房容量选择大，通过台数控制不能满足安全、高效运行的情况，成熟的改造技术有：制冷机组变频控制;水蓄冷;增加低容量机组;扩大空调区域(例如，某政府高校约三万平米的综合楼的中央空调系统建成后，又将该系统惠及另外三栋共约九百平米的学员楼)等。以下结合有关工程讨论冷源改造技术。

　(一)制冷机组变频改造

　1、制冷机的性能系数COP现状

　2007年就二十二栋国家政府机构办公楼和大型公共建筑通过测试或根据运行记录计算机组的性能系数COP，其机组的COP普遍低于公共建筑的强制性标准。

　案例一A办公楼安装了三台500RT的离心式冷水机组(2001年投入运行)，压缩机功率340kW。

　三台机组通常只运行一台，即使在天气炎热的情况下，也仅开启两台。通过测试，制冷机组的COP在3.50～4.14之间，低于公共建筑的强制性标准，也低于设计工况的COP。

　案例二B酒店的制冷机组为工频离心式机组(2001年投入运行)，共有4?400USRT的机组，负荷最大时运行两台，机组的设计能效比为5.43。根据2007年10月22～31日对制冷机组运行参数的测试，1#机组的负荷率在41%～76%之间变化，COP值在3.33～4.27之间，低于公建标准。2#机组的负荷率在38%～86%之间变化，其中，在80%～86%的负荷率为10.93%，60%～69%负荷率的概率最大(34.82%)。COP值在2.88～4.62之间，低于公建标准。

　2、制冷主机COP节能改造

　冷水机组99%以上的时间运行在部分负荷工况。通过调节导流叶片开度来调节机组输出冷量的恒速离心机，最高效率点通常在70%～80%负荷左右，负荷率80%时对应的COP为5.885，负荷率100%时对应的COP为5.33，负荷率40%时COP为5.1，随着负荷降低，单位冷量能耗增加较显著。

　变频运行的制冷机，其最高效率点可以在部分负荷下，如40%～50%负荷左右，50%负荷对应的COP为11.95。机组变频控制还能提高机组的功率因数，优化机组启动性能，避开喘振点，提高机组可靠性。

　案例三C有限公司的中央空调采用了两台650冷吨离心式制冷机组。于2005年8月20日投入使用，冷水机组用于生产车间空调，24h不间断运行，负荷稳定，标准出水温度，夏天两台运行，冬天单台运行。

　1#机于2007年9月改造为变频制冷机组。经过一年多的运行实践，无论是在大负荷运行或是小负荷运行(只要符合变频条件)，都比工频机组节能。

　根据2007年10月15日10：10～10月16日10：10的测试，两台机组负荷率在60%～67%。每天节省1439 kWh，节能率为20.85%。该机组工频运行的COP为7.03，变频时COP为10.05，即机组工频运行时的COP低，机组的节能效果好。

　如果5～10月(合计6个月)按开两台制冷机组计算(考虑0.8的安全系数)，11月～次年4月(合计6个月)运行一台机组，电费为0.55元 / kwh，每年可为公司节省18.2万元，实际运行表明，节省的运行费用大于18.5万元。

　3、水蓄冷改造

　利用既有的常规冷水机组，改造为水蓄冷的系统。其方法是利用消防水池、原有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器，增加放冷泵、充冷泵、板式换热器设备。此项改造技术具有如下优点：

　(1)设备安全运行。避免?大马拉小车?;

　(2)节能。系统高负荷运转时间大幅度增加，制冷效率可以提高5%～8%;

　(3)经济效益。投资一般3～4年可以回收。水蓄冷不仅能为用户、为社会创造节能效益，而且创造的经济效益可用于其他节能改造项目，解决节能改造资金瓶颈问题;

　(4)社会效益。平衡电网负荷，充分发挥电站的发电效益，减少电厂投资，净化环境。

　案例四D科技大楼原为常规的中央空调系统(能源合同管理项目)，制冷机组为离心式制冷机组，制冷量600冷吨。2008年改造为水系统中央空调，改造项目投入运行后，通过测试，得出以下几点：

　(1)满足设计要求。低谷时段所蓄的冷量，可以满足该大楼白天3～4h空调所需的冷量。

　(2)移峰填谷。在高温条件下，水蓄冷可以移峰888kWh，减少平谷段860kWh，增加1554kWh低谷段电量;在一般温度下，水蓄冷可以移峰684kWh，减少平谷段1034kWh，增加1414kWh低谷段电量，创造了社会效益和环境效益。

　(3)经济效益：在高温条件下，每天节约电费1988元;在一般气候下，节约1885元。

　(4)空调节能。节约电量3.6万kwh(不计发电厂的节煤量)，占原用电量的5.70%;电费33675.3元，占总节约费用(75万元)的4.49%。

　(5)保证并提高机组的安全可靠运行系数。

　4、增加小容量机组

　案例五E办公楼设计时为三大一小制冷机组，业主为了节省投资改为三台大机组，投入运行后，在低负荷时，机组无法启动或者喘振。通过增加两台风冷热泵机组才满足大楼的正常供冷以及设备的正常运行。

　二、空调循环泵改造技术

　(一)空调循环泵变频改造的条件

　根据空调水系统的特点，借助智能自控技术、高速可靠的网络通讯技术及先进的控制软件，对空调水泵采用基于计算机网络的'智能控制变频技术。主要应具有以下优点：实时跟踪空调负荷，减少冷冻水、冷却水用量，减少能耗与运行费用;减少空调水系统设备的振动和磨损，延长设备的使用寿命;可以实现对水泵电机的?软启动?、?软停机?，减少电流对电机的冲击;提高电机的效率，改善其运行条件;降低电机和冷却塔的噪声。

　(二)工程实例概述

　案例六某高层商用写字楼，总建筑面积3.8万m2。大楼的中央空调系统冷热源采用两台600RT离心式冷水机组供冷，冬天由一台2.5t的燃油锅炉供暖，其它辅助设备。

　由于气候状况与室内热源变化，改造前，5月、9月运行一台主机，冷却水泵两台，一台冷冻水泵，一台冷却塔(四台风机);7月、8月运行两台主机，两台冷冻泵，四台冷却泵，四台冷却塔(六台风机)。

　控制水平停留在人工操作运行台数，水系统流量仅能在50%或100%运行。针对?大流量，小温差?运行状况进行节能改造，对两台冷冻水泵、两台冷却泵变频调速控制(设计要求，为避免变频水泵空转与倒流，不允许工频泵与变频泵同时运行)。冷热源控制系统的通信协议采用过程现场总线，控制器的算法采用模糊控制，水泵的运行状态以及中央空调系统中的主要过程参数实现界面集中监控。

　(三)改造效果分析

　1、测试结果

　通过测试，可以得出以下几点：

　(1)节能。制冷系统总节电率为24.85%。冷冻水泵、冷却水泵采用了模糊变频控制，不仅节省了水泵的用电量，而且提高了机组的能效比，1#机组能效比提高了12.79%，2#机组能效比提高了10.51%。

　(2)具有经济效益。写字楼中央空调部分年用电58万元左右，按改造后年节省24.85%的费用计算，则每年至少节省14.41万元。投资3～4年完全能回收。

　(3)降低了冷凝温度，提高了机组安全运行的可靠性。

　(4)增大了供回水温差。1#机组：变频运行，冷却水温差为3.0℃，冷冻水温差3.6℃;工频运行，1#机组冷却水温差为2.4℃，冷冻水温差1.812。2#机组：变频运行，冷却水温差为2.4℃，冷冻水温差3.7℃;工频运行，2#机组冷却水温差为1.6℃，冷冻水温差2.3℃。

　(5)减少了水流量。1#机组减少了27.25%.2#机组减少了27.93%。

　(6)提高室内温度的控制精度。在变频控制下，房间温度24.2℃;工频控制下，房间温度23.9℃。

　2、考核说明

　经过近一年的运行，系统运行正常，但有两点需要说明。

　(1)实际节电率为20.5%。主要原因为：改造前，中央空调水系统的运行状况处于节约型节能，也就是说，在某些时段不满足室内空气舒适度的要求(设备停止运行);改造后，系统根据室内舒适度运行，提高了环境服务质量。

　(2)没有考虑具体工程的实际情况，冷却水泵的频率下限值调得太低。重新设定冷却水泵的频率下限值，机组工作正常。

　三、结论

　通过以上的讨论，既有中央空调水系统的节能技术有：主机变频、空调泵变频、水蓄冷、高效泵。非线性、大滞后的中央空调水系统适合采用智能控制算法。多项工程节能改造表明：中央空调水系统的各项节能率为20.5%～31%，不到三年即可回收节能投资，而且空调系统运行正常，室内温湿度满足要求。

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中央空调系统节能改造方案

1、变频节电原理

由流体传输设备(水泵、风机)的工作原理可知：水泵、风机的流量(风量)与其转速成正比;水泵、风机的压力(扬程)与其转速的平方成正比;而水泵、风机的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵、风机的轴功率与其转速的三次方成正比(即与电源频率的三次方成正比)。变频器节能的效果是十分显著的，这种节能回报是看得见的。特别是调节范围大、启动电流大的系统及设备，通过图2

可以直观地看出在流量变化时只要对转速(频率)稍作改变就会使水泵轴功率有更大程度上的改变，此特点使得使用变频器进行调速成为一种趋势，而且不断深入并应用于各行各业的调速领域。

根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的输出功率。

2、系统电路设计和控制方式

根据中央空调系统冷却水系统的一般装机形式，建议在冷却水系统和冷冻水系统各装两套传动之星SD-YP

系列一体化变频调速控制柜，其中冷却变频调速控制柜供两台冷却水泵切换(循环)使用，冷冻变频调速控制柜供两台冷冻水泵切换(循环)使用。变频节能调速系统是在保留原工频系统的基础上改装的，变频节能系统的联动控制功能与原工频系统的联动控制功能相同，变频节能系统与原工频系统之间设置了联锁保护，以确保系统工作安全。利用变频器、人机界面、PLC、数模转换模块、温度传感器、温度模块等器件的有机结合，构成温差闭环自动控制系统，自动调节水泵的输出流量，为达到节能的目的提供了可靠的技术条件。

3、系统主电路的控制设计

根据具体情况，同时考虑到成本控制，尽可能地利用原有的电器设备。冷冻水泵及冷却水泵均采用一用一备的运行方式，因备用泵转换时间与空调主机转换时间一致，切换频率不高，所以冷冻水泵和冷却水泵电机的主备切换控制利用原有电器设备，通过接触器、启停按钮、转换开关进行电气和机械互锁。确保每台水泵只能由一台变频器拖动，避免两台变频器同时拖动同一台水泵造成交流短路事故;并且每台变频器任何时间只能拖动一台水泵，以免一台变频器同时拖动两台水泵而过载。

4、系统功能控制方式

上位机监控系统主要通过人机界面完成对工艺参数的检测，各机组的协调控制以及数据的处理、分析等任务;下位机PLC主要完成数据采集，现场设备的控制及联锁等功能。具体工作过程中，开机时，开启冷水及冷却水泵，由PLC控制冷水及冷却水泵的启停，由控制冷水及冷却水泵的接触器向制冷机发出联锁信号，开启制冷机，由变频器、温度传感器、温度模块组成的温差闭环控制电路对水泵进行调速以控制工作流量，同时PLC控制冷却塔根据温度传感

器信号自动选择开启台数;当过滤网前后压差超出设定值时，PLC发出过滤堵塞报警信号;送风机转速的快慢是由回风温度与系统设定值相比较后，用PID方式控制变频器，从而调节风机的转速，达到调节回风温度的目的。停机时，关闭制冷机，冷水及冷却水泵以及冷却塔延时15

min 后自动关闭。保护时，由压力传感器控制冷水及冷却水的缺水保护，压力偏低时自动开启补水泵补水。

装修中央空调在水电改造前还是后

（一）水输送系统节能

1.减少阀门使用次数，及时清洁过滤器

中央空调内非常重要的阻力零部件即为阀门与过滤器。因此，在中央空调正常运行管理过程中，还应及时定期做好过滤器的清洗工作，以防被沉淀杂质等堵塞，让水流阻力升高。此外，因阀门的主要职能即是调节与平衡各支路阻力，保证所有支路均有足够的水流量。而此过程中阀门的阻力又会增加水泵扬程与能耗，因此要尽量减少阀门使用次数，科学调节阻力频率。

2.取消冷却水池，降低水泵能耗

我国现有的中央空调的构造中均使用了开式冷却水系统，此系统内冷却水泵不仅需克服流动阻力，还需为冷却水高位输送提供足够能量。因此，降低中央空调能耗的另一可行措施即是取消冷却水池，将水管与冷却水泵入口直接相连，将原来的开式冷却水系统变换为闭式冷却水系统，那么冷却水泵也就需要在因为水位差而提供能量，最终降低水泵耗能。

（二）冷热源节能措施

1.精确计算，降低冷负荷

冷热负荷是制冷制热电器设备规格型号的选择依据，也是中央空调系统内最基本的数据值。若降低冷负荷，便能够缩小供热锅炉、空调箱等电器设备的型号，型号减小后，配电功率与耗电能会不断降低，进而减少成本投资。可见，降低冷负荷是可行的节能措施。而冷负荷的降低还需要技术人员综合考虑建筑窗户、外墙、设备负荷、冷负荷指标、灯光等多个因素，正确估算，保证中央空调在低效率、低负荷条件下运行，进而减少能耗。

2.科学配置冷热机组、降低空调能量

冷热水机组整年的运行负荷情况是中央空调设计与选择的关键。从生态环境保护视角，我国已有相关法律法规制度明确规定，冷热水机机组台数不能过多，需与中央空调的正常运行调节能力相匹配。如中央空调选择450RT机组，各机负荷比即为84.2%，如选择1000RT机组运行，各机负荷比为65.3%。可见，正确选择机组数量非常重要。那么工作人员在设计过程中，就应严格执行法律法规要求，以防机组过多或过少，若机组过多，还可能会降低单机容量，机组COP降低，能耗增加，同时也增加了配置的循环水泵，增加了并联水泵数量，最终所占机房面积非常大，增加了绝对故障点数量。因此，科学配置冷热机组是空调能量降低的有效措施。此外，还需防治错误使用多机头机组的方式，尽可能的降低启动电流，已达到降低空调能量的目的。

（三）正确使用冷却塔

冷水塔主要是指冷却水经由冷却塔，与空气换热的过程中，也在进行质量交换。冷却塔在建筑物中央空调内节能方面发挥了重要作用，现今得到广泛应用的是湿式冷却塔。整个运行过程中，冷却水经由冷却塔与外界空气同时完成了能量与质量的双重交换。因此，冷却塔有显热与潜热两类，若换热量均是水的潜热，冷却水将快速下降6℃，最终蒸发的总水量不及总供水量的1/100。此外，影响中央空调中冷却塔选择的因素较多，包括需冷却的热负荷、接近度、湿球温度等。因此，中央空调制冷空调系统中，应正确选择、安装、使用冷却塔，以求通过大气冷源，再由板式换热器间接制冷，从而降低能量。

（四）末端控制器智能化控制系统设计节能

我国对各个单位功率制冷与热量标准有严格规定，大多数中央空调末端装置均为FC，不少企业技术能力有限，一味加大风机与电机来满足冷热量指标，最终使得能耗功率持续增加，因此我国还应改进与优化产品能耗指标，要求中央空调末端控制器采用智能化控制系统设计节能。智能化控制硬件系统的组成模块为：GSM/GPRS射频模块、16C550串行接口、CPU中央处理单元、输入输出单元等，可科学调整室内送风量，调节室内温度，最终降低能耗。

装修中央空调一般是在水电改造前或者和水电改造同时进场，因为中央空调是嵌入设计，需要满足水电布局需求才行。在保证空调效果的基础上，把空调室内机的安装位置和风管走向确定下来中央空调为隐蔽工程。因此家用中央空调的安装必须与家庭装修统一协调考虑，提前预留空间，是在装修的开始做水电的阶段进场安装。

安装中央空调要注意哪些事项

1、进场定位

中央空调安装是需要进场定位的，当然中央空调的进场是在水电改造之后，装修施工之前。进场定位主要就是根据暖通工程师设计好的施工图纸，现场确定内机的安装位置和管道的走向排布。

2、内机吊装

吊装内机时一定要先对内机进行检查，主要检查内机的配件是否齐全，型号和设计图纸上的型号是否一致。内机在进行吊装时，一定要注意做好室内机的防尘工作，用空调专用的锡箔防尘纸将内机的送风口和回风口都进行密封，以免后期装修施工过程中，灰尘进入内机。

3、安装冷媒铜管

冷媒铜管一定要保证严格按照图纸走管，利用专业的弯管器进行管道的弯曲，使用专业工具能避免力度不均形成的角和铜管弯瘪现象导致的冷媒流动不畅。给冷媒铜管套保温棉同样是非常重要的一环，保温棉的材质也是需要关注的。需要特别注意的是，冷媒铜管存放时一定要密封，防灰尘和水汽进入铜管内。

4、空调冷凝水排放的位置

如果在条件允许的情况下，空调的冷凝水尽量排到室外规定的排放位置，不可随意的排放影响到其他的住户，如果条件不允许的的情况可以排进室内的下水管道，在排入下水管道的情况下一定要做个反水防臭弯，以免时间久了下水道的异味通过空调的冷凝水管传进室内，那就得不偿失了。室外机的排水也应该接好水管进去统一排水的位置，以免冬季使用空调化霜出现的水影响到其他的用户等。

5、室外机安装的位置问题

空调室外机安装的地方必须要通风顺畅、维修保养空间开阔，且离卧室远一些。空调在使用的过程中空调的室外机会出现大量的热量，如果出现空间散热不良会影响空调的使用效果，且难以解决，外机出风口的的位置不可以有遮挡，如果有装饰格栅一定要拆除。