韓鵬

【摘要】商場隨著經(jīng)濟的發(fā)展在城市中如雨后春筍般快速發(fā)展，但與此同時，商場數(shù)量和規(guī)模的不斷增大，商場中的能源消耗也與日俱增，其中，中央空調(diào)的能源消耗占據(jù)了總能源消耗的一半以上。于是，根據(jù)商場本身的特點，對商場中的中央空調(diào)系統(tǒng)的冷源系統(tǒng)進行能效優(yōu)化，可以為商場節(jié)省大量的能源。本文通過結(jié)合某商場示例，對現(xiàn)運行情況出現(xiàn)的問題進行分析，并給出合理的優(yōu)化建議以供參考。

【關鍵詞】商場；中央空調(diào)冷源系統(tǒng)；運行能效優(yōu)化；群體控制

一、引言

隨著空調(diào)的普及，其能源消耗量大的問題也日益突出。在公共建筑中，中央空調(diào)更為常見，冷源系統(tǒng)作為中央空調(diào)系統(tǒng)消耗能源最大的部分，它并不能隨著建筑內(nèi)的動態(tài)進行自我調(diào)節(jié)，因此冷源系統(tǒng)的運行效率也普遍偏低，會造成能源的浪費。所以中央空調(diào)的節(jié)能問題成為了亟待解決的首要問題。解決冷源系統(tǒng)能耗大，提高其運行效率，進行能效優(yōu)化對于商場這類大型公共建筑的運行成本的控制有積極的意義。

二、中央空調(diào)冷源系統(tǒng)

中央空調(diào)冷源系統(tǒng)是向建筑內(nèi)制造冷空氣的設備，現(xiàn)下冷水機組一般作為中央空調(diào)的的冷源系統(tǒng)，有很明顯的幾個缺點：1）冷水機組與空調(diào)系統(tǒng)同時運行，電網(wǎng)負荷的波峰和波谷之間的差距增大；2）冷水機組按照最高的冷負荷設計，而空調(diào)本身的冷負荷是波動的，所以當空調(diào)的冷負荷很低時，冷水機組的運行效率很低，浪費能源情況嚴重?？梢允褂眯罾湓O備與空調(diào)的冷水機組一起使用，兩個裝置同時使用來作為空調(diào)的冷源系統(tǒng)。當夜間氣溫較低時，冷水機組在制冷的同時蓄冷設備將制得的冷量存貯，而當在需要開啟空的白天，蓄冷設備可以將黑夜所存貯的冷量釋放，在白天可以代替冷水機組的運行，這樣可以降低資源的消耗，還可以規(guī)避白天的用電高峰期。中央空調(diào)系統(tǒng)的冷源系統(tǒng)可以采用以下幾種設備配合方式：

1.普通的單獨冷水機組

在當前的大部分公共建筑內(nèi)的中央空調(diào)都采用的是這種冷源系統(tǒng)，它的缺點十分明顯，已在前面討論過就是浪費能源，而優(yōu)勢就是相比于其他新興技術(shù)更加的成熟，更加節(jié)省空間。

2.冷量由蓄冷設備和冷水機組共同提供

該方式也是在前面討論過的，其特點就是冷水機組避開用電高峰期，在夜間制冷，蓄冷設備存儲冷量，在白天需要空調(diào)開啟是，冷水機組和蓄冷設備一起供冷，但同時又以冷水機組為優(yōu)先供冷的設備，蓄冷設備作為補充，超出冷水機組的冷量由蓄冷設備提供。這種方式一般用來降低冷水機組的負荷最大值，冷水機組相比于一般的冷水機組規(guī)模更小，從而節(jié)省該項工程在最初的投資。

3.冷量全部由蓄冷設備提供

這種方式相較于前一種更加徹底，冷水機組只在黑夜制冷，并由蓄冷設備存儲所有的冷量，在白天空調(diào)運行時，蓄冷設備供冷而冷水機組不工作，該項方案是蓄冷設備的優(yōu)先級更高，一般是在冷水機組制冷的消耗高于蓄冷設備的消耗，在電網(wǎng)處于波谷時用電可以在很大程度上節(jié)省能源的消耗，減少成本。

三、冷源系統(tǒng)可行的節(jié)能方案

當前，中央空調(diào)的冷源系統(tǒng)在節(jié)省能耗時一般采用的自動群控的控制方式，換句話說，就是利用特定的數(shù)字控制器和冷水機組進行信息交互，依據(jù)實際的當前負載以及其他等來控制冷水機組的運行與否，其他的一些輔助裝置也有直接的數(shù)字控制器來一起控制。

1.根據(jù)負荷和供回水溫差控制機組數(shù)量

當許多臺冷水機組并聯(lián)在一起同時運行時，最主要的節(jié)能方案就是要盡可能的使冷水機組保持滿負荷量的狀態(tài)運行，這就是對于冷水機組的數(shù)量控制，也是前面提到的群控的重點。

下面的圖一是對冷水機組數(shù)量控制的方案。該方案的中心思路是使冷水機組的制冷量與用戶所需的冷量相匹配。所以，想要采用這種方案，必須在使用前實際的測量出用戶所需的冷量來確定所需的冷水機組的數(shù)量。

當前比較常用的控制機組數(shù)量的方法有：測量負荷法、測量負荷以及供水和回水的溫差法、測量負荷和供冷水溫度再設等。第二種方法（具體見圖一）應該是最為合適的，它測量了負荷并了解到供回水之間的溫度差，更能具體的體現(xiàn)出用戶對中央空調(diào)冷量的需求，用它來作為控制機組數(shù)量的標準。圖中的頭機指的是每一天第一臺啟動的冷水機組，△t1、△t2和機組的負荷的確定可以由商場內(nèi)的具體情況來進行適當?shù)母膭?。值得一提的是，其中供回水溫差指的是每個冷水機組的供回水溫差，而并非是總水管的供回水溫差，這樣做的原因是其他并聯(lián)的未啟動的冷水機組并不會對公會水溫度的測量產(chǎn)生誤差，同時也能減少由冷水機組到總水管時水的能量損失，這樣能讓數(shù)據(jù)更加準確說明問題。

2.利用機組信號和反饋信號進行控制

圖二所示的控制流程圖中與一般的控制流程圖的最大區(qū)別就是關閉電動蝶閥這一步驟放置在了停止水泵步驟之后。這樣做的主要原因是在空調(diào)運行的實際過程中，先停止冷卻水泵再關閉電動蝶閥，能起到保護電動蝶閥并且避免對管道造成很大壓力的作用。在并聯(lián)的多臺冷水機組同時運行時，應按照順序依據(jù)冷水出水溫度依次對每臺機組調(diào)整負荷冷水出水溫度，其中的一臺機組的冷水出水溫度調(diào)試到合適值的時候，應給予該主機一個間歇停止工作的時間，若在該時段內(nèi)負荷一直保持較小的狀態(tài)，則不用再開啟這臺機組，同時可以通過機組的關閉信號，在有一段延遲后，控制關閉水泵等輔助設備以及關閉電動蝶閥。如果一臺冷水機組由于設備問題而導致停止工作時，要考慮到的第一個問題就是設備可能因為低溫超過允許值而導致停機，這種情況下，出于保護蒸發(fā)器的緣故，水泵不會停止工作，不是因為該問題而出現(xiàn)故障的話，配套的水泵等設備也會停工。與前面只控制機組數(shù)量的方案相比，該方案還考慮到水泵等設備，更加周到，不僅節(jié)省能源還能保護整體的系統(tǒng)。

四、具體案例分析

1.案例概述

下面根據(jù)某商場的中央空調(diào)系統(tǒng)的具體情況討論具體的能效優(yōu)化方案。某商場的中央空調(diào)冷源系統(tǒng)采用三臺冷水機組進行供冷，機組的具體情況為電制冷機組、冷凍水泵系統(tǒng)、冷卻水泵系統(tǒng)各三套，電制冷機組為離心式冷水機組，設計供回水溫為12℃/6℃，制冷量780Rt，電動機輸入功率443kW，電壓390V；冷凍水泵系統(tǒng)電動機額定功率160kW，功率因數(shù)0.87-0.89，水泵額定流量908m3/h，揚程48m；冷卻水泵系統(tǒng)電動機額定功率132kW，功率因數(shù)0.88-0.89，水泵額定流量908m3/h，揚程32m。冷源系統(tǒng)已經(jīng)在2003年投入使用，截止到目前已經(jīng)工作了13年，三臺冷水機組的使用情況是兩臺使用，一臺備用。參照本商場的營業(yè)時間是從上午七點到下午八點，在需要供冷的季節(jié)冷水機組要連續(xù)運行的時長為13時，即從上午六到下午七點。