维普资讯 http://www.cqvip.com 函经验交流 酒店空调系统节能技术 郭泽宜张艳芳 （广东省科学院自动化工程研制中心） 摘要：介绍酒店空调系统节能技术的实现方式，分析了空调系统冷源设备群控及优化运行，通过采取 相应的节能措施，使之提高节能效果。 关键词：空调：节能：变频控制：群控：优化运行 １引言 随着国民经济的发展，高层建筑以及大型宾馆酒 店越来越多，这些建筑的能耗和维护费用巨大，城市 用电也因此急剧增长，研究这些建筑的节能具有重要 的意义。在建筑能耗中暖通空调的能耗约占５０％，根 据我们对广东某酒店的统计数据表明在一年的室内 主要制冷期间（每年４月至１１月），空调系统耗电 占平均耗电的４５％，上限为５３％，其下限不低于４２ 。因此空调系统的节能控制对降低空调系统的运行 费用、以至降低整个建筑的能耗至关重要。 酒店空调的节能是一个综合性的技术，它包 括建筑物本身、空调系统设备的节能和运行优化三部 分，在建筑物本身已不能改变的前提下，后两部分是 建筑物节能的主要途径。 ２空调系统的工作原理 空调的基本工作原理如图ｌ所示，系统有三 个热交换过程：第一个过程是空气热交换过程，由于 风机的作用，室内空气不断流入冷却盘管，高温空气 和冷却盘管的冷冻水间接进行热交换，从盘管出来的 空气温度变低，空气不断循环使室内空气温度降低。 第二个过程是冷冻水热交换过程，在冷却盘管热交换 后的温度升高的冷冻水流回冷水机组，经机组重新冷 冻后再供给冷却盘管，冷冻水不断进行热交换和重新 冷冻的过程。另一个过程是冷却水热交换过程，冷水 机组在冷却冷冻水的同时，吸收大量的热量，这些热 量被冷却水带走，冷却水被送到冷却塔降温，降温后 的冷却水再回到冷水机组吸收热量。 ［＝＝＝＝］ 新 风机 图１空调系统工作原理 ３空调系统的节能分析 该酒店空调系统设有２台（１用１备）３００吨冷 量的开利主机、３台冷却泵和３台冷冻泵（２用１备）， 具体系统结构如图２所示。 抽ｔ－￣ｔｇｔ 嗣嗣 开利主机 备用主机 控制眦 变频器１ ｌ变频器２鱼ｌ变频器３礴Ｉ变频器４ ＩｌｌＩ变频器５睦ｌ变频器 Ｌ！ 匾 图２某酒店空调系统结构图 系统中通过主控计算机直接控制空调主机，通过 ＰＬＣ和变频器实现对冷却泵和冷冻泵的控制；同时通 过采集的数据计算出最节能的控制方式，在空调运行 过程中不断修正，实现节能的功能。 ２００６年第１期广东自动化与信息工程４１ 维普资讯 http://www.cqvip.com 下面介绍实现空调系统的节能的具体措施和方法。 ３．１空调系统的变风量运行 空调系统的送风量是根据满负荷计算确定的，再 根据送风量选择风机。如果空调系统的送风量不能随 负荷下降而变化，室内出现过冷，造成能源浪费。 （１）风柜风机采用变频控制改变风机风速。风 机的风量、功率与转速有以下变化关系： Ｑｏ／Ｑ１＝Ｎｏ／Ｎ１ Ｐｏ／Ｐｌ＝（Ｎｏ／Ｎ１）。 式中：Ｑ０设计工况下风机的风量，ｒｎ３／ｌｌ； Ｐ０设计工况下风机的功率，ｋｗ； Ｎ０设计工况下风机转速，ｒ／ｍ； Ｑｌ风机的实际风量，ｍ ； Ｐ。风机的实际功率，ｋＷ； Ｎ。风机的实际转速，ｒ／ｍ； 从式中可以看出，当风机的实际风量Ｑｌ＝０．８ Ｑ０ 时，风机实际的功率Ｐｌ＝（０．８） Ｐ￣－－０．５１２Ｐｏ，风量下降 ２０％，功率可减少５０％。在同样情况下我们实际测得 的数据为功率减少４６％，与理论计算值接近。 （２）对于多台风机组合式的风柜，根据回风管 道的温度传感器反馈的实际室温，通过ＰＬＣ（可编程 控制器）根据实际负荷的变化增减风机的运行台数、 控制每台风机运行的风量。 ３．２冷冻泵、冷却泵的变频控制 空调系统的外部热交换由两个循环水系统来完 成，循环水系统的回水与出水温度之差，反映了需要 进行热交换的热量。因此根据循环水的回水与出水温 度之差来控制循环水的流速即控制泵的转速，泵的供 水量、功率、转速之间的关系与上面提到的风机的风 量、功率与转速的关系相同。 正常情况两台水泵供水，每台泵的电机功率是 Ｐｏ＝４（）ｋＷ，每台水泵全速时的供水流量为Ｑｏ，空调系 统每天的平均流量为Ｑｌ＝１５０％Ｑｏ。 每台泵的空载损耗约为ｐｏ￣１５％Ｐ￣－－－０．１５× ４０ｋＷ＝６ｋＷ。所以全速时实际用于水泵的功率为Ｐｐ＝ Ｐｏ－ｐｏ￣３４ｋＷ。耗用电功率的计算如下： １号泵由工频供电，处于全速运行状态，提供流 ４２ 量为Ｑ０，２号泵由变频供电，只需提供５０％Ｑｏ的流 量，电动机转速粗略地按０．５ Ｎ０计，则两台泵消耗的 总功率Ｐｘ＝（３４＋６）ｋＷ＋（３４×０．５３＋６）ｋＷ＝５０．２５ｋＷ 可见，采用变频控制比两台泵全部工频运行节能效果 非常明显，实际测得数据也与计算值接近。 同时采用变频控制，可以使电机实现软启动，减 少启动电流对电网电压的影响；还可以减少启动时对 机械连接轴的冲击，延长机械设备的寿命。 ３．３控制最佳新风量 在满足卫生、补偿新风、稀释有害气体、保证室 内正压的前提下，根据室内人员变动及相应新风量需 求的变化，通过检测室内ＣＯ２的浓度，最佳控制室外 新风量。我们采用在回风道上设置Ｃ０２检测器，根据 回风中ＣＯ２气体浓度自动调节新风门的开度。使用自 动控制ＣＯ 浓度的方法，根据我们实际测得数据大概 可减少１５％～２０％的空调负荷。 ３．４空调冷源设备群控及优化运行控制 对于空调系统来说，有多台的水泵、风机、 阀门和冷冻机组，各个设备如何配合运行，存在一个 最优控制的问题。要使空调系统处于一个最佳的运行 状态，必须综合多方面因素。 各种环境参数，比如空气中的ＣＯ２含量、室内温 度、室外温度等作为参考值，各种输入经过运算后， 得出运算结果，控制系统会把最终运算结果输送到执 行机构上。 具体内容从以下几个方面实施： （１）通过ＰＬＣ自动化系统对空调冷源设备进行 群控传统的设计，由于没有足够和准确的依据来科学 核定空调系统热效率和能源损耗，因而造成设计中带 来一定的设备容量和动力冗余，造成能源的浪费，而 这种冗余是很难用人工监控的方法克服的。 通过ＰＬＣ系统对空调设备优化运行，运用机电 设备自动化系统的节能控制算法和群控模式，根据末 端设备所需冷量负荷，自动调节冷水机组的制冷量， 以最佳组合的方式控制设备的起停。合理利用冷机的 交换能量，同时减少水泵的动力消耗。保证冷量供求 平衡，让冷源设备运行在最高效率的特性上，避免大 维普资讯 http://www.cqvip.com 郭泽宜张艳芳：酒店空调系统节缝技术 马拉小车，有效克服由于暖通设计带来的设备容量和 数字控制将各楼层新风机的出口温度控制在设定值 Ｔ±０．５℃，以最小的能耗保证舒适性。 动力冗余而造成的能源浪费。 （２）设置合理而有效的空调系统 根据人体的舒适性要求，合理依据室外的温湿度 设定室内温度设定值。例如：大堂的温度设定值一般 比室外温度低２度：当室外温度高于３０度时，大堂 的温度设定值比室外温度低３度。各楼层走廊的温度 设定值始终比大堂低２度。各房间的温度由用户根据 自己的舒适性需求自行设定。通过上述方式重新设定 室内温度设定值，可随着室外温度增高，适当提高温 度设定值，每提高１℃，可减少９％的能耗。 （３）提高室内温湿度控制精度。 酒店内温湿度的变化与其节能有着紧密的相关 性，据美国国家标准局统计资料表明，在夏季将设定 值温度下调１℃将增加９ 的能耗。在冬季将设定温 度上调１℃，则增加能耗为１２％。因此，通过精密的 ４结语 从空调系统末端设备到冷源系统全面优化，根据 物业管理的模式确定空调系统的优化方式，从系统整 体而不是局部进行全面分析，找出能耗较大的主要设 备及问题所在，有针对性的采取节能措施，分系统、 分设备的采用相应的节能方法，就可以取得较明显的 节能效果。广东某酒店在空调系统改造前后经比较， 节能效果为２７．７ ，效果明显。 参考文献 【ｌ】钱以明．高层建筑空调与节能一Ｅ海：同济大学出版社， １９９２ ［２１ ＧＢ５０１８９—９３．旅游饭店建筑热工与空气调节节能设计标准 Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｔｈｅ ＨＶＡＣ Ｓｙｓｔｅｍ Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ ｉｎ Ｈｏｔｅｌｓ Ｇｕｏ Ｚｅｙｉ Ｚｈａｎｇ Ｙａｎｆａｎｇ （Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ＆Ｍ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ＨＶＡＣ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｉｎ ｈｏｔｅｌｓ，ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｓ ｔｈｅ ｇｒｏｕｐ－ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｉｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｗａｙｓ ｏｆ ｌｉｆｔｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＨＶＡＣ；Ｅｎｅｒｇｙ Ｓａｖｉｎｇ；Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｇｒｏｕｐ—ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｏｐｔｉｉｚｅｄ ｍＯｐｅｒａｔｉｏｎ 作者简介：郭泽宜，女，１９７６年生，工程师，研究方向：楼宇自动化、弱电系统及工业自动化。 （上接第３页） Ｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｉｎｅａｒ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ ｏｆ ｍｅｔｒｏ ｖｅｈｉｃｌｅ Ｌｉｕ Ｍｉｎｊｉｅ Ｗａｎｇ Ｚｈｉｐｉｎｇ （１．Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｍｅｔｒｏ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｓｔｏｃｋ Ｒ＆Ｄ Ｃｅｎｔｅｒ） （２．Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｒ＆Ｍ Ｃｅｎｔｅｒ．Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｈｅ ｔｌｉｎｅａｒ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ（ＬＩＭ１ ｒｕｎｎｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｉｔｃｓ ｏｆ ｈｅ ｔｍｅｔｒｏ ｖｅｈｉｃｌｅ，ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｂｅ ｌｉｎｅａｒ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ ｍｏｔｏｒ ｉｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｓｃｈｅｍｅｓ ｏｆ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｒｅ ｇｉｖｅｎ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＴＭＳ３２０Ｆ２８ １２ ｃｈｉｐ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｌｅ ａｎａｌｙｚｅｄ，ｗｈｉｃｈ ｆｕｒｔｈｅｒ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｒａｃｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｔ ｈａｓ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｖａｌｕｅ ｆｏｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｉｎｅａｒ Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｏｔｏｒ（ＬＩＭ）；ＴＭＳ３２０ｆ２＇８１２；Ｔｒａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ 作者简介：刘敏杰，男，１９７２年生，电子信息工程师，工学硕士，主要从事城市轨道车辆控制及检测系统的研究与开发ａ ２００６年第１期广东自动化与信息工程４３
