空调知识及节能控制知识
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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
主要节能策略
设备改造
蓄冷蓄热
水泵变频
冷水机组群控
冷冻水系统控制
冷却水泵控制
冷却塔群控
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
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
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。
影响能耗因素 - 冷却水回水温度
换热器
热水锅炉
中央空调运行示意图
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。
D. 客户收益
E. 案例分析
建筑中中央空调主要用能问题
冷机长期低负荷运行
夏季室内温度过低
冷冻水泵输送系数低
冷却水”大流量小温差”
冷却塔不合理旁通水
冷机不合理旁通水
冬季室内温度过高
冷水机组COP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
中央空调节能控制基本知识
Air Condition Intelligent Control & Management System
A. 中央空调基本原理 B. 中央空调能耗
目录
CONTENTS
C. 节能控制原理及策略 D. 客户收益
E. 案例分析
中央空调基本组成
冷水机组
冷却水泵
冷却塔
冷冻水泵
末端设备
运行
复杂
中央空调节能难点
• 系统涉及到载冷剂（冷冻水）、制冷剂、冷却剂 （冷却水）三种冷媒的循环运行，涉及到空调末 端装置、制冷机组蒸发器、制冷机组冷凝器以及 冷却塔装置等四个热交换过程，涉及到系统的负 荷及实际工况，运行情况复杂，制约因素很多。 • 通常的中央空调系统中，冷冻水循环周期长达十 几分钟至几十分钟，而系统的温度，压力，流量 等传感器通常安装在冷冻机房内，当末端的空调 负荷发生变化时，机房侧探头所测得的系统信号 往往是若干时间以前的负荷变化；同时水系统的 惰性大，反应慢，所以，其动态特性不易掌握。
系统复杂性
动态滞后性
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
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
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
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
冷机群控
启停
• 及时启动冷机，满足末端负 荷要求，增加舒适度 • 及时停止冷机，减少不必要 的能耗
• 冷机负荷较低时，提高冷冻 水的出水温度，提高冷机效 率，减少能耗
变水温
冷机群控
• 冷冻水供水温度偏离（高）一定范围（可设置） • 上一个启动的冷机运行一定时间（可设置） • 当前运行的冷机负荷率大于设定值（90%~95%） • 冷水机组的温度降低速度小于0.3℃/分钟 • 以上条件满足一定时间（防止条件波动） • 冷水机组运行台数大于一台 • 当前运行机组负荷率小于设定值（65%~69%） • 冷冻水温度偏离（低）一定范围（可设置） • 以上条件满足一定时间（防止条件波动）
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% ×(115%)- 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=730KW 1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
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。
A. 中央空调基本原理
wk.baidu.com
目录
CONTENTS
B. 中央空调能耗 C. 节能策略及原理
冷机加载
冷机卸载
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。
中央空调节能空间大原因
• 设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并 且留10-20％设计余量 • 中央空调系统各部分分别来自不同厂家，存在一定匹配问题
设计
安装
• 缺少必要阀门，多余限流装置
• 部分运行管理人员对系统缺乏深入了解 • 缺少系统重要运行数据的记录和分析 • 中央空调系统是一个不断变化的系统，人工无法精准控制 • 中央空调系统涉及子系统过多，运行会相互作用
冷却塔散热原理
其他设备
A. 中央空调基本原理
目录
CONTENTS
B. 中央空调能耗 C. 节能控制原理及策略
D. 客户收益
E. 案例分析
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%；
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
主要节能策略
设备改造
蓄冷蓄热
水泵变频
冷水机组群控
冷冻水系统控制
冷却水泵控制
冷却塔群控
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
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
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。
影响能耗因素 - 冷却水回水温度
换热器
热水锅炉
中央空调运行示意图
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。
D. 客户收益
E. 案例分析
建筑中中央空调主要用能问题
冷机长期低负荷运行
夏季室内温度过低
冷冻水泵输送系数低
冷却水”大流量小温差”
冷却塔不合理旁通水
冷机不合理旁通水
冬季室内温度过高
冷水机组COP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
中央空调节能控制基本知识
Air Condition Intelligent Control & Management System
A. 中央空调基本原理 B. 中央空调能耗
目录
CONTENTS
C. 节能控制原理及策略 D. 客户收益
E. 案例分析
中央空调基本组成
冷水机组
冷却水泵
冷却塔
冷冻水泵
末端设备
运行
复杂
中央空调节能难点
• 系统涉及到载冷剂（冷冻水）、制冷剂、冷却剂 （冷却水）三种冷媒的循环运行，涉及到空调末 端装置、制冷机组蒸发器、制冷机组冷凝器以及 冷却塔装置等四个热交换过程，涉及到系统的负 荷及实际工况，运行情况复杂，制约因素很多。 • 通常的中央空调系统中，冷冻水循环周期长达十 几分钟至几十分钟，而系统的温度，压力，流量 等传感器通常安装在冷冻机房内，当末端的空调 负荷发生变化时，机房侧探头所测得的系统信号 往往是若干时间以前的负荷变化；同时水系统的 惰性大，反应慢，所以，其动态特性不易掌握。
系统复杂性
动态滞后性
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
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
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
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
冷机群控
启停
• 及时启动冷机，满足末端负 荷要求，增加舒适度 • 及时停止冷机，减少不必要 的能耗
• 冷机负荷较低时，提高冷冻 水的出水温度，提高冷机效 率，减少能耗
变水温
冷机群控
• 冷冻水供水温度偏离（高）一定范围（可设置） • 上一个启动的冷机运行一定时间（可设置） • 当前运行的冷机负荷率大于设定值（90%~95%） • 冷水机组的温度降低速度小于0.3℃/分钟 • 以上条件满足一定时间（防止条件波动） • 冷水机组运行台数大于一台 • 当前运行机组负荷率小于设定值（65%~69%） • 冷冻水温度偏离（低）一定范围（可设置） • 以上条件满足一定时间（防止条件波动）
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% ×(115%)- 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=730KW 1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
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。
A. 中央空调基本原理
wk.baidu.com
目录
CONTENTS
B. 中央空调能耗 C. 节能策略及原理
冷机加载
冷机卸载
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。
中央空调节能空间大原因
• 设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并 且留10-20％设计余量 • 中央空调系统各部分分别来自不同厂家，存在一定匹配问题
设计
安装
• 缺少必要阀门，多余限流装置
• 部分运行管理人员对系统缺乏深入了解 • 缺少系统重要运行数据的记录和分析 • 中央空调系统是一个不断变化的系统，人工无法精准控制 • 中央空调系统涉及子系统过多，运行会相互作用
冷却塔散热原理
其他设备
A. 中央空调基本原理
目录
CONTENTS
B. 中央空调能耗 C. 节能控制原理及策略
D. 客户收益
E. 案例分析
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%；