空调系统的能耗主要由两部分构成,一是为了供给空气处理设备所需冷量和热量而产生的冷热源能耗,如压缩式制冷机的电耗,吸收式制冷机的蒸汽或燃气消耗,锅炉的燃煤、燃油、燃气或电能消耗等;一是风机和水泵为房间送风和输送空调循环水时消耗的电能。
通过楼宇自动化系统(BAS)实现对空调末端设备的节能自动控制——当空调负荷发生变化时,采集相关参数值并代入运算,根据运算结果改变冷水机组工作状态、冷冻(温)水和冷却水流量以及冷却塔风机的风量,确保冷水机组始终工作在效率最佳状态,使主机始终处于高转换效率的最佳运行工况,可以达到节能的目的。
另外,通过BAS对中央空调系统末端的新风机、空调机乃至风机盘管等装置进行状态监视并进行“精细化”控制,也就是利用DDC(直接数字控制器)对检测的相关量值进行PID(比例、积分、微分)运算,实现对上述设备的PID控制,也可收到一定的节能效果,同时创造舒适的环境。
本文将介绍Delta controls根据多年建筑节能及能源管理的施工、调试的经验总结出的一套行之有效的空调系统控制中的节能措施,为建筑节能乃至全社会的可持续发展提供助力。
1 供回水温差控制
令冷水系统或热水系统保持供回水处于大温差(避免温差过小)状态是一项具备明显经济优势的节能措施。中央站(冷水机组、锅炉或板换)冷水或热水的供应流量会因空调末端负荷大小的变化而变化,空调末端负荷大小的变化受温差(室外温度与空调送风温度)的影响较为明显。定流量空调系统中该“因变而变”的现象且较为显著。事实上,为了适应末端流量变化的需求,往往出现冷水或热水会一如既往的经供水管道、风机盘管、回水管道流走。但是,大部分时候,这些冷水或热水是过量的,也就是说,中央站(冷水机组、锅炉或板换)并没有进行应有的减小流量方面的调节。这样的话,定流量空调系统中,中央站(冷水机组、锅炉或板换)缺少应有的节能措施,从而难以制造相应的节能效益。变流量空调系统正是为了解决上述中,定流量系统难以根据末端负荷的变化调节流量而造成的能源浪费,这一问题而被设计出来并得到应用的,但是现在已经有针对该问题进行有效解决的设备和设计方案。
(1)去除空调水的供回水旁通支路设计
在当下这个网络数字DDC控制和VFD控制盛行的时代,当今的冷水机组和热水锅炉已具备视负荷大小进行功率调整的能力,空调水系统无需考虑旁通设计。如设备选择合理,完全可以消除供水系统和回水系统混合的现象,保证所有的空调供水在任何时间只进入负载设备。
(2)水泵分组
去除供回水旁通支路并不意味着只需一组冷冻水泵即可完成工作。在大型的供水系统中采用一次泵/提升泵成组设计将会使系统非常高效,并且可以大幅降低备份系统建设的实施成本;同时,现代化的基于网络的控制系统将使泵组的运行得到有效的控制。
(3)对每个负载进行温差监测
一旦空调分水支路或三通阀门已经安装,造成低温差问题的唯一源头就只能是HVAC末端冷冻水的供水直接流进回水。要解决这一问题,需在空调设备的回水管路安装温度传感器,并使用回水温度做为阀门控制的条件参数;如果回水温度接近设定值,即对阀门的开度加以限制。如此不但可有效解决低温差的问题,同时还对提高设计人员阀门规格选择的灵活性有所帮助。