近年來節能減排從中央到地方已成為較熱門的課題，全國各地都開展了一些相關的活動[1]-[3]。筆者所在的單位響應國家號召，進行節能減排取得了比較好的效果。所在公司大樓被重慶市評比為重慶市綠色建筑。筆者由于參加了中央空調節能改造，感受較深。寫出來與大家分享。

　　1 中央空調系統初步分析

　　由于傳統的設計方法和管理模式，中央空調系統大多不能實現連續的動態調節，運行能耗較實際所需值偏大較多，這導致了很大的能源浪費。因此，對傳統中央空調系統進行節能改造，從而降低能耗水平，減少企業運營成本，已經成為一種必要的選擇。一般情況，中央空調系統在設計時必須按照天氣最熱，負荷量最大時設計，并且留有10%～20%的設計余量，然而實際上絕大部分時間空調是不會運行在滿負荷狀態下的，存在較大的富余，所以節能的潛力很大。重慶地區空調設計溫度與全年每月累計平均溫度顯示，5-9月夏季室外空調設計溫度高于實際平均溫度在5度以上;而冬季11月至次年4月，空調室外設計溫度低于實際平均溫度在7度以上(以上溫度參數來源于國家氣象局網、空調設計手冊[4])。我們不難得出這樣的結論：在相當一部分時間內，空調系統只是部分負荷運行，例如： 每年過渡季節，每天早晚， 一般天氣情況等。美國制冷工程師協會給出的建筑物全年實際運行負荷的統計數據中指出：建筑物在全年90%的運行時間里，實際負荷低于設計負荷的75%。合理的控制與調節空調系統的實時負荷，使之長時間滿足負荷運行，合理的調配空調設備工作狀態是我們必須解決的問題。

　　一般情況下，中央空調系統中具有自動控制的冷凍主機的負荷能隨室內溫度的變化自動調節，而與冷凍主機相匹配的冷凍水泵、冷卻水泵卻不能自動調節負載，幾乎長期在100%負載下運行，造成了電量的極大浪費。中央空調水泵系統的流量與壓差是靠閥門和旁通調節來完成的，因此，不可避免地存在較大載流量損失和大流量 、高壓力、低溫差的現象，不僅大量浪費電能，而且還造成中央空調最末端達不到合理效果的情況。另外由于冷凍泵軸輸送的冷量不能跟隨系統實際負荷的變化，其熱力工況的平衡只能由人工調整冷凍主機出水溫度，以及大流量小溫差來掩蓋。這樣，不僅浪費能量，也惡化了系統的運行環境、運行質量。特別是在環境溫度偏低、某些末端設備溫控稍有失靈或靈敏度不高時，將會導致大面積空調室溫偏冷，感覺不適，嚴重干擾中央空調系統的運行質量。

　　2中央空調系統原設計存在的問題

　　以我公司的中央空調為例，其主機為開利直燃式機組，該機組冷暖兩用，夏天制冷，冬天采暖。經本人在現場實地勘測和對收集的中央空調運行參數進行的詳細分析,發現該中央空調系統變頻系統存在著以下兩個方面的弊端:

　　(1)該套變頻控制系統采用的是1臺45KW的SEIMENS-430變頻器控制3臺45KW冷凍水泵的運行，而另一臺45KW的SEIMENS-430變頻器只是切換使用。1臺55KW的SEIMENS-430變頻器同時控制3臺55KW的冷卻水泵，而另外一臺55KW的變頻器只是切換使用。該套變頻控制系統采用PLC自動控制，它的控制邏輯是:當中央空調運行時,通過變頻器啟動1臺冷凍水泵和冷卻水泵在變頻的方式下運行.(比如4月份,中央空調的負荷量較小,運行一臺冷凍水泵和冷卻水泵就能滿足負荷要求時,冷凍水泵和冷卻水泵在變頻方式下運行,這能達到節能的目的).而當天氣變熱,空調負荷變大時,就會出現運行1臺冷凍水泵和1臺冷卻水泵的時候,冷凍水和冷卻水的流量略顯不足,而同時運行2臺冷凍水泵和2臺冷卻水泵時循環水流量明顯過多而造成電能大量浪費的現象。這時節能控制系統中PLC的控制方式是把剛才變頻運行的1#冷凍水泵和1#冷卻水泵轉換在工頻狀態下運行,同時再變頻啟動2#冷凍水泵和2#冷卻水泵,用變頻的方式調節2#冷凍水泵和2#冷卻水泵的循環水流量。通過中央空調系統負荷量的變化來合理調節冷凍水和冷卻水的實際需求量,以此達到最大限度的節約電能的目的.想法是好的,但嚴重違背了流體力學的一個基本理論常識。根據流體力學理論,水的流量與水泵的轉速一次方成正比,水的壓力與水泵轉速的平方成正比,水泵的揚程也與水泵轉速的平方成正比。當兩臺循環水泵并聯組成一個水循環系統時,如果一臺水泵工頻運行,另外一臺水泵在變頻的方式下運行,由于兩臺水泵轉速不同,那么兩臺水泵的流量、水的壓力、水泵的揚程大小也會不同。這將導致變頻水泵和工頻水泵沒有相同的壓力和共同的揚程點,會出現流量大、壓力高的工頻水泵擠壓流量小、壓力低的變頻水泵的現象。如果變頻水泵的頻率過低,會出現變頻水泵不出水的情況。為了克服工頻水泵的壓力和揚程,必須調高變頻水泵的運行頻率,使之和工頻水泵的壓力和揚程保持平衡，這樣變頻水泵幾乎也會在工頻狀態(50HZ)下運行,變頻器并沒有達到節能的目的.

　　(2)由于該節能控制系統采用的是1臺變頻器控制3臺水泵，利用循環水壓差的變化來控制冷凍水和冷卻水的流量，而不是利用冷凍水和冷卻水進出水溫差的方式來控制冷凍水和冷卻水的流量。一旦中央空調系統負荷增大，變頻器將迅速啟動2#、3#循環水泵運行，反之當中央空調末端負荷減少時將按照順序停止相應的水泵運行。如果空調負荷變化較大時,將造成水泵電機的頻繁起動,電機的頻繁起動也會導致循環水壓差的頻繁變化,使PLC控制系統很難找到一個穩定的工作點,中央空調的循環水系統也很難在一個相對穩定的流量和壓力下運行。同時過大變化的流量和壓差也會對管道和閥門造成沖擊，增加中央空調循環水系統的維修費用和維修工作量.

　　綜上所述，該中央空調系統只起到了電機軟啟動的作用，除了在空調負荷量極低的情況下可以節約一部份電能以外，全年絕大部分運行時間里不但達不到節能的目的，反而在消耗能量(因為變頻器運行本身也要消耗能量)。

　　3 我司中央空調技改方案及節能經濟評價

　　3.1我司中央空調技改方案

　　采用西門子公司的PLC技術,充分利用它原來的變頻器設備和一些控制軟件，對該套控制系統重新編程，把原來的壓差控制方式改為溫度控制方式，對變頻器采取二控三的控制方式，使變頻器和循環水泵實行一一對應，即啟動1臺水泵運行1臺變頻器，設定單臺循環水泵的運行時間，輪流控制備用水泵的切換運行，以此達到最科學，最節能的運行方式。

　　根據我們從現場收集的設備運行工況數據分析，我公司的中央空調系統在工頻下運行時具有以下特點：一是空調設備絕大部分時間內在遠低于額定負荷的情況下運轉;二是空調水系統供回水溫差遠低于空調系統的溫差，無法進行有效的質調節;三是工程設計必須考慮富余量，以保證在實際情況發生各種變化時，系統仍可達到要求的參數，但在實際運行時，為了消除這些富余量又要靠閥門去調整，由此造成浪費。該中央空調的年實際平均負荷率只有額定負荷的60%左右，負荷利用率很低，存在很大的節能空間，我公司的這套自動化變頻器節能控制系統經過技術改造，將有40%左右的節能空間，每年會給我司節約很大一筆電費開支。考慮到變頻器本身也要消耗很少一部分能量和設備在運行過程中的實際情況和一些不確定因數，我們就以最保守的計算方法來分析2臺冷凍水泵和2臺冷卻水泵采用變頻方式調速后，水泵流量為額定流量80%時所節約的能耗。

　　3.2我司中央空調技改方案節能經濟評價

　　近幾個月電表的實際監測，空調運行期間實際每月節約電費1.25萬元，效果顯著。

　　4 總結

　　根據筆者對本市大部分已使用中央空調系統新建辦公大樓的考察，僅15%左右的大樓使用節能效果較好，30%的大樓處于未使用變頻器采用手工啟動調節的方式，55%的大樓采用了變頻器使用方式基本和筆者單位改造前一致。本市中央空調節能減排的空間非常大。筆者分享以上經驗希望各單位中央空調技術人員能充分認識到中央空調水系統能源的浪費問題，為國家的節能減排盡一份力。

　　參考文獻：

　　[1]趙波.大型建筑空調節能設計的幾點體會[J].暖通空調,2001,3:31.

　　[2]劉濤. 中央空調節能措施探討[J].中國科技信息，2005,21:89.

　　[3]王祥. 淺談中央空調系統節能措施[J].科技資訊，2008,8:76.

　　[4]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].中國建筑工業出版社(上冊),2008,5:99-101.