来源：暖通君工作室
中央空调的主要构成和节能要点
一
中央空调系统的分类
空调系统是指由主机和末端系统按负担室内热湿负荷，按所用的介质可分为全空气系统、全水系统、空气-水系统、制冷剂系统。
按空气处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。
按被处理空气的来源可分为封闭式、直流式、混合式(一次回风、二次回风)。
主要组成设备有空调主机(冷热源)、风柜、风机盘管等。
二
中央空调节能要点
中央空调系统包括：冷水机组、冷冻水循环系统、空气处理系统、冷却塔系统、新风处理系统。
空调工程的节能主要包括：节电、节水、节省冷量和热量。
空调制冷系统的能耗考核已占空调工程能耗的一半以上，中央空调系统有主机和末端系统。
中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统，中央空调系统在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时，又消耗掉了大量的能源。
中央空调系统节能技术总结
一
磁悬浮空调技术
磁悬浮空调是以磁悬浮离心压缩机为核心技术的高效节能中央空调。
磁悬浮压缩机的技术基础是磁悬浮轴承技术，通过永磁与电磁相结合，能够使转轴处于一个较为完美的六面凌空状态。
由于磁悬浮技术的应用，压缩机的各项性能得到显著提升，压缩机的转速可达到48000r/min的极高转速，压缩机的整体体积和质量也显著下降；同时消除了润滑油的回油问题，实现了无级变速，使磁悬浮中央空调相对于传统空调机组节能50%。
另外其极低的启动电流、超高的系统稳定性及长达30年的使用寿命使其成为中央空调节能改造中最受欢迎的改造形式。
磁悬浮离心式压缩机和普通离心式压缩机的区别
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项目 |
传统离心式压缩机 |
磁悬浮离心式压缩机 |
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轴承 |
滑动轴承或者滚动轴承 |
磁浮轴承 |
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驱动装置 |
多为增速齿轮+电机 |
变频电机直联 |
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驱动方式 |
交流感应电动机 |
变频电机 |
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油路系统 |
供油+冷却+分离+控制 |
无 |
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转速 |
低 |
高 |
案例 【以高效设备为主】 （一）改造前项目用能存在问题：制冷主机功率大，用电耗能占比大。 （二）节能技术应用： 中央空调系统制冷主机及附属冷冻、冷却水泵整体更换：主机设计按照“3大+2小”配置，总制冷量 3900RT，包括 3台1000RT离心式冷水机组及2台450RT离心式冷水机组；冷冻、冷却水系统则按照大主机、小主机分别配置一套系统。 1.设备选型上：制冷主机为磁悬浮变频离心式压缩机，采用高速无油润滑磁悬浮轴承、航空级高强度合金双级叶轮、双级压缩技术、高速永磁同步电机直接驱动、变频无级调节。换热器为壳管式换热器。冷凝器采用无油专用布管技术、多级过冷流程设计。蒸发器采用降膜式蒸发器，高效对流传热。 2.运行管理上：水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔一一对应连锁运行，根据系统冷负荷变化，自动或手动控制冷水机组的投入运转台数以及运行参数（包括相应的冷水泵、冷却水泵、冷却塔）
（三）案例实施后，制冷主机总装机功率降低32%，有效降低空调电耗。
螺杆压缩机组与磁悬浮离心压缩机组性能对比情况
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指标项目 |
磁悬浮机组 |
螺杆机组 |
比较结果 |
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制冷量(RT) |
200 |
200 |
— |
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IPLV |
8.82 |
6.21 |
42.03% |
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全年运行时间(h) |
1440 |
1440 |
— |
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电机功耗(kW) |
79.73 |
113.24 |
-29.59% |
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设备能耗(万kWh/年) |
11.48 |
16.31 |
-29.61% |
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电费(万元/年) |
11.48 |
16.31 |
-29.61% |
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运行费用(万元) |
287.02 |
407.65 |
-29.59% |
二 蓄冷技术 蓄冷中央空调由冰或冷水提供冷源，利用电网低谷电力储存冷量，电网高峰时段释放冷量，有效转移空调用电高峰负荷，缓解电力供需矛盾，减缓发电厂的建设，从宏观上实现了节能。
中央空调系统的冷水机组，在低谷电时段蓄水或冰，其他时段根据负荷需求由蓄冷系统供冷，实现用电的移峰填谷，为用户节省运行费用。
案例 【以蓄冷技术为主】 （一）改造前项目用能存在问题：空调能耗占全厂用能60%以上，空调用电负荷以白天用电高峰阶段为主，改造前空调设备较老旧、低效。 （二）节能技术应用： 1.制冷与用冷相分离，错峰用电。在夜间用电低谷、电价低时段，将冷量存储在水中，在白天用电高峰、电价高时段使用储存的低温冷冻水提供空调用冷。
2.冷水主机上下游串联逆流运行。 采用每组两台900冷吨的永磁同步变频离心式冷水机上下游机串联逆流，共两组（共四台）并联的方式运行，换热强、效率高，设计工况（冷冻水4℃/15℃,冷却水30.5℃/35.5℃）下机组能效稳定达到1级能效。
3.制冷主机为高效永磁同步变频离心机，采用永磁同步电机及其驱动系统、高速电机直驱双级叶轮、全工况“宽频”气动技术等提高能效。 （三）案例实施后：在高效制冷机房的基础上错峰用电，全年错峰制冷节省电费达100万元。
三 变频技术
当中央空调的冷机系统“大马拉小车”或冷负荷需求波动时，冷冻水循环泵采用自动变频调速控制，实现节能运行。
同样，冷水机组的变频技术、变风量空调系统、变风量通风系统的应用都能大幅节省空调通风系统的运行能耗。 变频技术可根据室内温度的需求进行智能调速。
具体操作过程如下： 1.感应器探测：空调内部感应器会持续监测室内温度，并将数据传送给变频控制系统。 2.变频控制系统分析：控制系统会根据室内温度数据分析需求，判断压缩机应该运行的速度。 3.调整压缩机转速：根据分析结果，变频控制系统会发送信号给压缩机的电机，调整其转速，以满足室内温度需求。 4.室内温度稳定：通过精准调整压缩机的转速，空调能够使室内温度保持在目标范围内，提供舒适的环境。
案例 【调整运行为主】 （一）改造前项目用能存在问题： 一是档案库房及特殊业务区间的新风摄入量过大，同时存在分配不均衡的现象。 二是档案库房及特殊业务区间专用恒温恒湿空调机自身控制机制有缺陷，在降温、除湿、加热、加湿四个工艺环节经常发生超调和互相抵消的现象，造成冷量和电量的增长。 三是档案库房、办公区域、公共区域空调设备人工手动操作，难以实时准确把握实际供冷状况和节能控制。
（二）节能技术应用： 1.档案库房新风按需摄入。 空调回风管道加装CO2传感器和TVOC传感器，实时监测库房内的空气品质；对应的新风阀加装电动驱动器，并接入控制箱；电动风阀的开启/闭合状态通过物联网共享到对应的转轮除湿新风机的控制箱。 2.优化档案库房恒温恒湿空调机的运行方式。 针对广州市常年温度高、湿度大的气候特征，档案库房及特殊业务区间配备的恒温恒湿空调机加装风机变频器，配合冷冻水比例及风阀，使设备增加了“低风速+低表冷器温度”的除湿工况，机组的加热段和加湿段投入运行时间减少95%以上，恒温恒湿机组能耗下降90%以上。 3.全建筑全部风机盘管集成管理。 风机盘管的控制器更换成物联网型控制器，实现全部风机盘管集成联网，统一控制，并部署针对性的控制策略，在不影响正常办公和运营的前提下，减少人为疏忽而造成的设备空转。 4.末端设备物联组网，并共享运行数据至冷源控制系统，冷源控制系统的运行工况可匹配末端供冷需求。冷源系统运行工况及参数根据当日时间、室外气候、室内温湿度、末端空调机组参数等因素进行调节。 5.自建冷源系统的冷冻水管路上增加一套具有一定容量的保温水箱，以大幅增大冷冻水体容量，从而加大冷冻水体的热容，减少因制冷机组配备过大而造成的频繁启停。
（三）案例实施后：据检测报告，空调节电率达40%以上。
四 自然冷源利用技术 应用自然冷源技术原理是当室外空气温度低于室内温度一定程度时，通过相应的技术手段将室外冷源引入机房内，把机房的热量带走，达到降低机房温度的目的，从而减少机房空调的使用时间，节约电能。 利用自然冷源的方式主要有4种： 直接引入式新风系统； 热回收式新风换气机新风系统； 采用热管技术； 干冷器热交换系统。
五 热泵技术
热泵技术是一种利用低温低水平热源的技术，采用热泵原理，通过少量高能量输入将低水平热能传递给高水平热能，主要包括空气源热泵技术和水(地)源热泵技术。它可以为建筑物提供供暖和制冷，有效降低建筑物供暖和制冷的能耗，减少区域环境污染。
六 余热回收技术
新风负荷通常占建筑总负荷的约30%-40%。 改变新风量所需的冷却能力比固定的最小新风量小约20%。如果新风量可以从最小新风量变为新风量，春季和秋季可以节省近60%的能耗。 空调房间的排气和新鲜空气之间的热量和湿度交换由全热交换器进行。空调系统的余热回收可以通过对空调房间的废气进行冷却和除湿来实现。
工艺废热余热回收：
七 喷淋式液冷技术
采用高效节能的喷淋冷却方式进行替代，即直接将绝缘、非导电和环保的液体工质精准喷淋到服务器内部的发热器件或与其接触的散热器上，通过扩展表面使得冷却液与换热器或器件进行充分热交换。
案例 【数据中心液冷替代传统冷却】 （一）改造前项目用能存在问题：采用传统风冷冷却方式，冷却效率低且用电量大。
（二）节能技术应用： 1.采用喷淋式液冷技术，不对数据中心的基础设施进行大幅度的改动，只需在喷淋模块调整喷淋头，实现喷淋设备与服务器的精准对应。与传统风冷服务器相比，其可以有效降低器件所产生的热量，从而控制数据中心运行的温度。喷淋式液冷服务器是整个喷淋系统的主要内部器件，凭借其高性能、低能耗、高可靠运行的特点，有效降低数据中心能耗。
2.改造后数据中心PUE可达1.1-1.2；芯片温度比风冷状态下的温度低10-20度，延长设备使用寿命，提高资源利用效率；节约占地面积约50%，提高数据中心空间使用率。 （三）案例实施后：显著提高冷却效率。据技术单位测算，案例年节电量约为176.6万千瓦时。
