1、 1 第一章 绪论 1.1 中央空调节能研究背景 随着中国经济的发展和人民生活水平的提高，空调作为一款重要的家用电器，在国民经济生产和人们社会生活中扮演的角色也越来越重要。中国空调工业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是空调行业规范标准不健全，生产企业繁多但未能相成规模效应，科研开发能力弱，市场培育能力差，产品的附加值低等导致经营效益不佳，严重制约了行业的进一步发展和品质的提高。 与此同时，我国的建设业保持迅速的增长，平均每年增长 15 20%。 GDP 的增长每年超过 7%。在今后几年里，国外私营资本的继续 不断进入，以及 2008 奥运会和 2010 上海博览会推动了北京和上海的发
2、展，促使中央空调有了较大发展。 因此，中国空调企业必须抓住新的发展形势，加大科技创新，注重空调节能，提高技术含量，加强自主研发能力，打造有效推广策略，对空调行业的国家标准进行统一规划，只有这样才能在新形势下立于不败之地。 1.2 中央空调节能研究意义 我国民用、公用及商用建筑的中央空调普遍存在着能耗高的问题 ,一般中央空调的能耗约占整个建筑总能耗的 50%,而商场和综合大楼更高达 60%以上 1。随着电能紧缺问题的日益严重 ,节能技术已被政府、各行 各业所重视并推崇。现代高层建筑及智能大厦的飞速发展 ,中央空调由于其高能耗性已成为令人最为关注的难题之一 ,其节能技术的研究日益加强。 1.3 中
3、央空调耗能原因 引起水系统高能耗运行的原因有多方面，诸如设计规范、设计计算、水泵质量、工程安装及运行管理等等，主要表现在以下几个方面： 1.系统设计选用的水泵偏大（大马拉小车），引起水泵处于 “ 大流量、低效率、高功耗 ” 的不利工况运行 。 2.对于有多台水泵并联或串联的较为复杂系统，运行配置不合理，增加水送能耗 。 3.系统回路水力严重不平衡，或存在局部阻力偏高的不正常现象， 增加水送能耗 。 4.系统回路漏渗，增加无效流量，增加水泵能耗 。 5.水泵质量偏差，效率偏低，增加能耗 10。 可以通过流体力学计算来说明高能耗的程度及节电潜力。 对闭式循环管路系统，输送能耗可以从水泵轴功率计算得
4、出： N= QH/ =KQ3/367 , (KW) (1-3-1) 2 式中： N 为水泵功率 KW， Q 为扬 程 地流量 m3/h， 为水泵的效率， K 为管路特性阻抗（在管路及阀门开启不变前提下是常数）。由此可以看出，输送能耗完全可以从水泵流 量和水泵效率计算出，与流量的三次方成正比 ,与水泵运行时效率成反比。对开 环 式循环管路系统，计算相仿 8。 举例说明： 100万 kcal/h 氟冷水机冷 冻 水额定流量 200M3 /h，冷却水为 240T/h，选用的水泵名牌流量 Q=200M3/h，最佳工况运行的效率 1=0.75，那么最佳工况运行的水送能耗： N1= KQ3/367 =K2
5、003 / 3670.75 ， (KW) (1-3-2) 如果冷冻水泵选用偏大，按水泵运行性能特性，势必处于大流量、低效率 的 点运行 ，在实际运行当中流量就不是 200M3/h而是 300M3/h，同时引起水泵效率降低到 2=0.6，那么实际运行的水送能耗： N2= KQ3/367 =K3003 / 3670.6 ， (KW) (1-3-3) 两者能耗比为： N2/ N1=30030.75 / 20030.6=4.2 从中可以看出水泵实际运行（ 300M3/ h）的能耗是最佳工况运行（ 200M3 /h）能耗的 4.2倍，即说明有 75%的能耗是白白浪费的，同时也说明节电潜力有 75% 。
6、1.4 中央空调节能原理 解决空调水系统高能耗的主要方法 ： 1.根据电机额定电流，调节水泵出口阀门，单纯地让水泵恢复到额定功率运行。这种方法，尤如 “ 一边踏油门，一边踩刹车 ” ，只能减少过载部分功率，起到保护水泵电机正常运转作用。 2.切割水泵叶轮，直接降低流量、降低运行功率。这种方法只有在过载现象严重情况下使用，但叶轮切割后，水泵效率也随之降低，况且叶轮靠估算切割准确度差，成功率不高。 3.采用变频技术。变频技术根据 “ 频率、转速、流量 ” 三者成线性关系，通过改变频率来调节流量，同时达到降低能耗目的。变频技术应用于末 端流量精确配送，或变流量 的 系统流量微调，作用非常明显。 由
7、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）根据上述原理可知：改变水泵、风机的转速就可改变水泵、风机的功率 18。 例如 ： 将供电频率由 50Hz 降为 45Hz，则 P45/P50=453/503=0.729，即 P45=0.729*P50（ P 为电机轴功率）；将供电频率由 50Hz 降为 40Hz，则 P40/P50=403/503=0.512，即 P40=0.512*P50（ P为电机轴功率）。 在现有的大多数中央空调中 ,由于其中的压缩机自身带有 PLC 可以实现自行控制 ,所以 对中央空调中的其它部分进行控制就是我们所要研究的重点 27，而其它部分如冷冻循环水系统、冷却循环水系统和冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷需求选定的 ,且留有充足余量 26。无论季节、昼夜和用户负荷怎样变化 ,各电机都长期固定在工频状态下全速运行 ,其能量的浪费是显而易见的。所以节约中央空调在低负荷 时冷冻水循环系统、冷却水循环系统和冷却
