楊君（大慶油田設(shè)計院有限公司）

中央空調(diào)系統(tǒng)以其經(jīng)濟節(jié)能、環(huán)保、節(jié)約空間、個性化、簡化管理、提升檔次和投資方便等優(yōu)點在油田生產(chǎn)辦公系統(tǒng)、賓館樓宇得到大量推廣應(yīng)用[1-3]。中央空調(diào)所具有的主機體積小，不設(shè)機房，無需占用設(shè)備層，減少公用設(shè)施和土建投資。室內(nèi)末端暗藏在吊頂內(nèi)，極易配合屋內(nèi)裝修；室內(nèi)末端安裝采用暗藏方式，不影響室內(nèi)的審美觀，不占據(jù)室內(nèi)空間，適應(yīng)用戶的個性化需求。采用不同區(qū)間單獨控制系統(tǒng)為用戶所有，產(chǎn)權(quán)關(guān)系明確，可簡化空調(diào)設(shè)施管理。整個系統(tǒng)為密閉式管路系統(tǒng)，可避免霉菌、灰塵等雜質(zhì)對系統(tǒng)的污染，使環(huán)境清新優(yōu)美。中央空調(diào)主機可以避免破壞樓體的整體外觀，使用戶充分享受高檔綜合環(huán)境的同時，提升產(chǎn)品質(zhì)量及量販檔次等優(yōu)點已被廣泛認(rèn)可。中央空調(diào)系統(tǒng)特別適于高檔別墅、高級公寓與寫字樓辦公場所的使用，它以區(qū)間為單元，可以滿足用戶不同區(qū)間需求。但油田早期投入使用的部分中央空調(diào)系統(tǒng)，由于受當(dāng)時技術(shù)條件的限制和設(shè)備老化的影響，經(jīng)過多年的運行，存在能源利用效率下降、電動機功率配置不合理、能耗高等問題。以D油田某辦公區(qū)域為例，該辦公區(qū)域中央空調(diào)系統(tǒng)投產(chǎn)運行已超過16 年，經(jīng)系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測存在能源利用效率下降、電動機功率配置不合理、能耗高等諸多問題[4]。為此，在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出了《中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)改造》這一技術(shù)應(yīng)用攻關(guān)課題，并取得了良好的技術(shù)改造效果。

1 中央空調(diào)系統(tǒng)組成及工作原理

1.1 中央空調(diào)系統(tǒng)組成

中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷壓縮機系統(tǒng)、冷媒（冷凍和冷熱）循環(huán)水系統(tǒng)、冷卻循環(huán)水系統(tǒng)、盤管風(fēng)機系統(tǒng)、冷卻塔風(fēng)機系統(tǒng)等組成（圖1）。

圖1 中央空調(diào)系統(tǒng)工藝流程示意圖

1.2 工作原理

制冷壓縮機系統(tǒng)通過壓縮機將制冷劑（冷媒介如R134A、R22 等）壓縮成液態(tài)后送入蒸發(fā)器中，冷卻循環(huán)水系統(tǒng)通過冷凍水泵將常溫水泵入蒸發(fā)器盤管中與冷媒進行間接熱交換，這樣原來的常溫水就變成了低溫冷凍水，冷凍水被送到各風(fēng)機風(fēng)口的冷卻盤管中吸收盤管周圍的空氣熱量，產(chǎn)生的低溫空氣由盤管風(fēng)機送到各個用戶房間，從而達到降溫目的。冷媒在蒸發(fā)器中充分壓縮并伴隨熱量吸收過程完成后，再被送到冷凝器中去恢復(fù)常壓狀態(tài)，以便冷媒在冷凝器中釋放熱量，其釋放的熱量通過冷卻循環(huán)水系統(tǒng)的冷卻水帶走。冷卻循環(huán)水系統(tǒng)將常溫水通過冷卻水泵泵入冷凝器熱交換盤管后，再將這已變熱的冷卻水送到冷卻塔上，由冷卻塔對其進行自然冷卻或通過冷卻塔風(fēng)機對其進行噴淋式強迫風(fēng)冷，與大氣之間進行充分熱交換，使冷卻水變回常溫，以便再循環(huán)使用。在冬季需要制熱時，中央空調(diào)系統(tǒng)只需要通過冷熱水泵（在夏季稱為冷凍水泵）將常溫水泵入蒸汽熱交換器的盤管，通過與蒸汽的充分熱交換后再將熱水送到各樓層的風(fēng)機盤管中，即可實現(xiàn)向用戶提供采暖熱風(fēng)。

2 中央空調(diào)系統(tǒng)存在的問題

D 油田某辦公區(qū)域中央空調(diào)系統(tǒng)投產(chǎn)于2003 年，采用1臺螺桿式壓縮機，壓縮機額定功率為185 kW，額定總制冷量達到940 kW，制冷總面積達6 700 m2，應(yīng)用R22 制冷劑和水冷冷卻方式。經(jīng)油田節(jié)能專業(yè)技術(shù)部門檢測，其機組負荷率僅為26.3%，制冷系統(tǒng)能源利用率僅為68.32%[5]。主要存在以下幾個方面的問題：

1）中央空調(diào)系統(tǒng)制冷系統(tǒng)能源利用效率為68.32%，電動機負載率為65.96%，機組負荷率僅為26.3%。機組啟動電流大，能量缺乏自動調(diào)節(jié)，電動機負載率低和機組負荷率低，能量優(yōu)化自動調(diào)節(jié)控制能力低。

2）螺桿式壓縮機配套電動機為2000 年生產(chǎn)的Y系列電動機，電動機運行效率低，屬于國家明令淘汰目錄的電動機產(chǎn)品。

3）中央空調(diào)系統(tǒng)電動機額定功率配置較高，電動機負載率低。

4）管路系統(tǒng)經(jīng)過多年運行老化嚴(yán)重，保溫系統(tǒng)效果差，能耗高。

3 應(yīng)對措施

針對某辦公區(qū)域中央空調(diào)系統(tǒng)存在的上述問題，有針對性地提出以下節(jié)能技術(shù)改造措施：

1）推廣應(yīng)用變頻控制系統(tǒng)，采取“按需運行、變頻節(jié)能”控制方案[6-8]。這不僅可以解決壓縮機啟動電流大的問題，也能有效避免壓縮機啟動電流對設(shè)備的沖擊，延長設(shè)備使用壽命，而且可以降低系統(tǒng)運行能耗，進而使系統(tǒng)達到按需運行、變頻節(jié)能效果[9-10]。

2）更換螺桿式壓縮機配套電動機，采用YE3系列高效節(jié)能電動機替代Y 系列高能耗低效電動機。同時，降低電動機額定功率，由原來的額定功率185 kW下降到160 kW，提升電動機的負載率。

3）安裝8 級能量自動調(diào)節(jié)裝置，提高能源利用率，優(yōu)化系統(tǒng)運行。

4）采用玻璃棉保溫材料對管路系統(tǒng)進行重新保溫，改善管路保溫系統(tǒng)效果，降低管路能量損耗。

5）加強系統(tǒng)運行的節(jié)能監(jiān)測。根據(jù)節(jié)能監(jiān)測結(jié)果，合理調(diào)整系統(tǒng)運行各參數(shù)；同時，加強設(shè)備的運行管理，盡最大可能讓系統(tǒng)處于高效區(qū)運行。

4 現(xiàn)場應(yīng)用

4.1 節(jié)能技術(shù)改造實施情況

2019 年5 月，某辦公區(qū)域中央空調(diào)系統(tǒng)實施節(jié)能技術(shù)改造，采取的技術(shù)措施如上所述。中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造前后測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1。

表1 中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造前后測試數(shù)據(jù)統(tǒng)計

由表1可知，采取優(yōu)化調(diào)整和節(jié)能技術(shù)改造措施后，提高了中央空調(diào)系統(tǒng)運行質(zhì)量，優(yōu)化了系統(tǒng)運行，提高了系統(tǒng)運行效率和能源利用效益。系統(tǒng)制冷量能源利用率提高了17.69%，其制冷量由642.21 kW 提高到808.49 kW，系統(tǒng)運行功率由122.566 kW下降到101.788 kW，系統(tǒng)優(yōu)化和節(jié)能降耗效果明顯。同時，通過開展中央空調(diào)系統(tǒng)定期專項監(jiān)測，實現(xiàn)了重點用能設(shè)備的有效監(jiān)控，滿足了集團公司節(jié)能減排的要求，具有良好的社會效益。

4.2 實施效果分析

1）節(jié)能效果好。僅以中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造前后制冷能耗對比分析為例，按中央空調(diào)系統(tǒng)每年運行4 個月122 天計算，則每年制冷能耗節(jié)電量為60 837.984 kWh；若按每0.653 元/kWh 價格計算，則可節(jié)省電費3.972 7萬元。

2）節(jié)能減排效益顯著。對中央空調(diào)系統(tǒng)實施節(jié)能技術(shù)改造，提升了空調(diào)系統(tǒng)的能源利用效率。它與鍋爐房冬季供熱系統(tǒng)相比，具有無排塵排煙、無噪聲、能耗低等優(yōu)點，每年可減少大量的粉塵、二氧化硫、二氧化氮和二氧化碳等污染物的排放，這將有效地改善油區(qū)生態(tài)環(huán)境。

3）節(jié)省運行費用。技改后的空調(diào)系統(tǒng)，自動化程度高，運行穩(wěn)定安全可靠，可以實現(xiàn)遠程控制、無人職守，其綜合運行成本可節(jié)省30%的費用。

5 結(jié)束語

實踐證明，開展中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造效果明顯。通過對中央空調(diào)系統(tǒng)，采取加裝變頻控制系統(tǒng)和8級能量自動調(diào)節(jié)裝置，更換螺桿式壓縮機配套電動機，應(yīng)用YE3系列高效節(jié)能電動機替代Y系列高能耗低效電動機，采用玻璃棉保溫材料對管路系統(tǒng)進行重新保溫，改善管路保溫系統(tǒng)效果等節(jié)能技術(shù)改造措施，提升和改善了中央空調(diào)系統(tǒng)能源利用效率，優(yōu)化了系統(tǒng)運行，降低了系統(tǒng)運行成本，達到了節(jié)能減排的目的。