冷源系统能效优化

冷源系统能效优化

林发荣

身份证号码：44068219850809xxxx广东广州510080

【摘要】随着生活水平的日益提高，人们越来越追求生活环境的舒适度，中央空调系统成为人们生活中不可缺少的组成部分。在建筑能源消耗中，中央空调系统能耗占较大比例。因此，结合中央空调的使用特点，探寻一种中央空调冷源系统运行能效优化方法，最大限度的挖掘中央空调系统的节能潜力，减少中央空调系统的能源消耗，对商场节能降耗具有十分重要的意义。分析了中央空调系统各环节设备的工作原理、能耗特点。

【关键词】集中式空调系统最佳匹配关系综合能效比

引言：随着我国城镇化进程的加快，中央空调系统无论是从数量上还是规模上，都进入了一个快速发展期，在提高人们生活品质的同时，也消耗了大量的能源。在智能建筑中，分析空调水系统的运行工艺过程，寻找提高水系统运行效率的方法。

1.冷源系统

1.1该系统创造并保持满足人们需求的特定的空气环境，即对一个内部受控的空气环境的温度、湿度、空气的流动速度及清洁度进行人工调节，以满足人体舒适或工艺性生产过程的要求。由于组成中央空调系统的设备形式规格多样，所以中央空调系统种类有很多。人们为了提高空调系统的运行效率，并且结合系统的约束条件，确定了系统的控制变量，最终使优化问题得到简化。

2.冷水机组系统COP的优化控制方案

需对整个冷水机组系统的控制目标以及控制模块软件的设计思想和算法进行重新考虑。对于一个冷水机组系统，除了冷水机组外，还要考虑一些辅助设备（水泵和冷却塔）的功耗。因此必须以整个系统为控制目标，在满足系统负荷的前提下，优化整个系统的COP。当今的硬件和软件技术日新月异，PLC或DDC控制器的功能越来越强大，故完全可以运用一些新的自适应控制理论来设计一些满足最新应用要求的智能控制器。

2.1冷水机组系统的群控技术虽已比较成熟，但随着冷水机组系统设计的发展及客户要求的不断提高，仍有一些控制逻辑和算法需要改进：（1）以前的冷水机组系统大多由多台同一型号的机组构成，但为了充分发挥各种冷水机组的特点，并希望在20%～100%负荷变化范围内系统都能通过能量调节高效稳定的运行。（2）随着西气东输工程的启动，使用蒸汽或燃汽。在实际应用中通常会采用热电联供的方式，即在冷水机组系统中同时有电制冷和吸收式两种机组。（3）通过从联网的冷水机组控制器内读取数据，并在整个冷水机组系统中安装水温、水流量、功率变送器或电流变送器等传感器，实时监测整个系统的运行参数。（4）控制器通过监测系统总出水、回水温度及流量预测当前的冷负荷。然后，COP优化程序将根据总负荷分别计算在每种运行模式下各冷水机组的负荷率（%），计算整个冷水机组系统的COP。（5）COP优化程序在冷水机组系统运行时，冷水机组系统一直工作在COP的最优状态下，达到优化性能、节约能源的目的。

2.2优化程序。提高程序运行速度，而且可以加强系统运行的稳定性。但这就要求控制器有较快的运算速度和较大的内存，优化程序更精练、高效，且必须经过严格的性能和可靠性测试。改善部分负荷时冷水机组性能的控制策略是一种部分负荷下冷水机组的优化运行方案，充分利用已有的设备，提高部分负荷运行时冷水机组的COP，最大提高35％来实现节能。如果管网系统流量变化较小，路、管网系统各个支分可采用静态平衡阀。除此之外，终端安装自动调节的两通或三通流量调节阀，也可实现流量调节作用。

3.优化冷源系统原则性措施

3.1冷水机组用冷却水泵、冷水泵、冷却塔风机及相关会导致冷量急剧减少的设备等进行控制，优化冷源系统。具体的措施可以采用变频水泵和风机，当环境温度较低时，通过减少冷却塔风机的转速，或在变负荷工况下调整水泵或风机的台数，使系统产出的冷量匹配末端冷负荷需求，保证机组性能与环境温度和风机开机数的关系，避免能源浪费。如果管网系统中存在水力不平衡的现象，为避免吸气过低而保护性停机问题的发生，控制管组的性能也可以有效地提高，用户对冷量的需要遵循大温差小流量原则。各个终端的水量达到设计要求，保证管网系统的水力平衡。

对于管网变流量控制系统，采用自力式压差控制阀。自力式压差控制阀是一种能够自动恒定压差的平衡阀，它可以安装在空调管网系统各分支环路上，确保分支环路的压差为定值，保证各分支流量的合理，机组性能与环境温度的关系分配。

3.2各种冷水机组的节能措施

3.2.1既有制冷机组的节能

制冷机组相对的造价较高一些，其运行效率不是低于规范要求太多的话，最好的方式就是对其节能调整，提高其能效，常见的方法有：提高制冷机组的运行负荷率、合理调节蒸发温度和冷凝温度、减少机组水侧污垢热阻等。

3.2.2离心式压缩机转速来给导流叶片控制逻辑提供信号，使其减小导流离心式压缩机由电机通过增速齿轮带动叶轮高叶片的开度。提高离心式压缩机性能的方法主要有：采用多级压缩，并在级间设置经济器。

3.2.3提高螺杆式压缩机性能可以有效提高制冷效果。螺杆式冷水机组冷量适中，一般用于中小型机组。冷水机组用蒸发器主要有满液式和干式直管螺杆式压缩机有单螺杆、双螺杆两种，其中以双螺杆压缩机居多。在选择水泵时，尽可能选择耗电输冷（热）比小的设备。所以设计人员应对水系统做详细的计算，确保水泵的选择合适。

3.3冷水机组的全年运行总能耗不仅与机组运行台数和消耗功率有关，还与负荷分配及机组在部分负荷下的性能有关。使用时应尽量避免机组在满负荷或低负荷工况下运行。对于2台不同容量或多台冷水机组之间的负荷分配方式更复杂，在计算冷水机组总COP时应全面分析。

不同空调系统以及不同运行方案，其冷水机组能耗也不同。只有对冷水机组进行实测，确定部分负荷性能参数，才能找到最佳运行策略；同时，对于不同厂家不同型号冷水机组，由于实际工作性能差异，最优控制策略也会有所不同。

结语我国地域广大，各地天气、地理条件、能源资源条件、经济发展水平差别很大，即使同一地区的终端用户，各方面的条件也是不一样的.针对中央空调冷源系统运行参数的时变特点，提出了模型参数动态辨识方法，建立了中央空调冷源系统的在线优化模型，文中的研究对象是应用最广，以水作为载冷剂，冷源为冷水机组的中央空调系统。空调水系统主要是由制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等组成。系统的工作原理是制冷剂在制冷机组的蒸发器中汽化吸收冷冻水的热量，使冷冻水的温度降低。

参考文献：

[1]黄扬春.基于TRNSYS的中央空调冷源系统运行能效优化.2015

[2]周煜.某商场中央空调冷源系统运行能效优化及应用研究.2014