办公建筑空调制冷系统节能改造

谢皓星

【摘要】：近年来，空调在办公建筑中的应用越来越多，为了提高空调的节能型，对空调制冷系统进行节能改造具有十分重要的现实意义。本文首先对空调耗能的原因进行了分析，并对办公建筑空调制冷系统节能改造的方法进行了一定的探讨。

【关键词】：办公建筑；空调制冷系统；节能改造

【分类号】TU831

1.引言

随着现阶段经济发展水平的不断提升，在办公建筑中，对于空调的应用越来越多，而且由于国家对于能源问题的不断重视，节能省电的空调逐渐成为人们的最佳选择。因此，如何更好地将现阶段的制冷系统进一步的节能改造，怎样最大限度的对现阶段的制冷系统进行完善等，都是现阶段空调研发面临的问题。下面笔者就对于现阶段的问题做一个介绍，希望能对大家有一定的帮助。

2.当前办公建设空调耗能的原因

2.1内部压力和温度

随着我国经济的飞速发展，人民生活水平的提高，大家对生活服务业质量的追求也越来越高，对制冷设备的需求量也就随之增大。制冷设备广泛应用的同时不可避免的引起能源的消耗。内部压力与温度成为空调耗能的原因之一。制冷系统内部的工作原理较为简单，其结构主要如下图1所示，主要利用液体气体固体三台之间的变化实现吸热预防热的目的。首先，制冷剂气体在高温高压条件下会经由管路流入到冷凝器中，冷凝器具有冷凝的作用，气体在冷凝器内散热，降温，冷凝成高温高压状态下的液态制冷剂，高温高压的液态制冷剂再经管路流入干燥储液器内，液态制冷器会在干燥储液器中被干燥，过滤，被干燥过滤后的液体会流进膨胀阀，经过节流变成低温低压的液态制冷剂，然后进入蒸发器内，在蒸发器内吸热，从而使空气温度降低，吹出冷风，达到制冷效果，这就是空调制冷的一个工作循环，此时制冷剂吸收热量变成低温低压气态制冷剂，压缩后变成高温高压状态，如此循环工作。正是因为压缩机反复对低压低温气体进行连续循环压缩工作，久而久之，机组内部压力减小，温度调节功能降低，机组工作效率降低，相同的功耗，工作效率的降低使得空调功耗加大，能源就会消耗增多。

2.2膨胀阀开启度的影响

膨胀阀开启度是影响空调节能的重要因素，膨胀阀的开启度应该适当，如果开启度过大会不但会影响空调正常的工作效果，还会造成能源大量损失。通常膨胀阀在保证压缩机回气过热度稳定的基础上，为蒸发器提供适量的冷凝剂，以达到增强制冷的效果。然而随着空调

使用时间的增长膨胀阀会因为磨损而发生内部结构的改变，影响其原本的工作质量。工作人员必须定期对膨胀阀进行检查，在检查时应该关闭系统，使系统停止工作，将温度表插入回气口保温层，温度稳定后记录数值，在对出气口测量完毕后开机运行，当系统运行状态稳定后，一般在开机运转15分钟后认为状态稳定，进行高压测量，压力值若与标准值一致则认为系统正常运行。反之，则需要进行调整。

3.空调制冷系统节能改造的方法

3.1利用自动控制技术

通常对空调末端进行控制时会利用设备自动控制技术，通过自动控制系统对空调末端的新风机、回风机、变风量风机、风机盘管等设备的运行状态进行监控和控制，已到达当任何一个部位出现过多能源消耗时被及时发现，避免过多的电力消耗。该技术的原理是利用数字控制器将获取的数值进行数学运算而实现数字化控制，从而达到节能改造的目的。

3.2利用变频技术

随着空调节能技术的不断发展，更多的新型科学技术在国内空调制造中得到了广泛、有效的应用。在对空调系统中的水泵和风机进行控制时通常采用变频技术，变频器通过对空调系统中的水压差和温度差进行数值采集，通过自身系统的数值分析，将命令传递给变频器，通过变频器对空调系统的水泵和风机进行数字调节以及控制，从而达到节能的目的。变频技术可以快速的对水泵与风机进行调节，具有高效性。

3.3动态变流量技术

通常当空调运转负荷发生超出承受范围之内的变化时，系统会对收集到的一些数据进行模糊粗略的估算，及时对冷水机组和冷却风机的状态参数进行控制调节，从而使冷水机组的工作状态和冷却水流量以及冷却风机的风量达到正常标准，确保机组的工作状态与效率都处于最佳状态。通过对冷水机组运行状态中数值的收集与模糊粗略运算，可以将系统分析得到的参数送到冷水机组、冷冻（温）水的控制子系统、冷却水控制子系统、冷却风机控制子系统，从而保证空调系统能够及时从不良状态转变为运行最佳状态，并且始终处于工作效率最高以及最佳状态。

3.4利用改进之后的人工鱼群算法求解中央空调制冷系统的最小功率

人工鱼群算法是随机搜索算法的一种，这种算法优点很多包括全局收敛性良好，初始值要求低，操作简答易实现等，然而人工鱼群算法也存在一定的缺点，例如后期手链速度慢，寻优精度较低等。对于中央空调来说，制冷系统中的制冷器是其核心耗能设备，由于冷却水的供水温度是制冷剂的优化控制变量，微小的温度就会对制冷剂的耗能产生巨大的影响，因此中央空调制冷系统对制冷剂有着较高的精度优化要求。

改进后的人工鱼群算法有效解决了之前存在的一些缺陷，是算法的后期收敛速度与精度有了很大的提高。改进后的人工鱼群算法能够对空调制冷系统的最小功率进行求解。影响空调制冷系统总耗能量的关键控制变量分别是流入制冷机内冷却水的温度，冷却水流量的大小以及冷却塔的风量。改进后的人工鱼群算法在中央空调制冷系统中的合理应用可以求解最小耗能功率，有效实现了空调节能优化的目的。在求解优化变量当中，将流入制冷机内冷却水的温度设为Twcs，冷冻水的供水温度为Tchws，冷却水的流量为Mw，冷却塔风扇流量为Ma而将人工鱼的状态设为X=（Twcs，Tchws，Mw，Ma），人工鱼数目与尝试数目均设为10，迭代次数n设为60。改进后的人工鱼群算法能够对中央空调制冷系统的最小功率求解的程序流程可以概括为：（1）计算每条人工鱼的使用度值。（2）对最优人工鱼的状态进行记录。（3）计算出人工鱼视野范围的数值。（4）对每条人工鱼进行相应的评价，并对其行为进行选择。具体包括觅食的过程，聚群的过程，追尾的过程以及随机的过程。（5）对新人工鱼的位置进行更新。第六，对最优人工鱼的状态进行更新。第六，判断迭代的次数，不符合继续重复上述过程，达到要求后结束。

4.结语

近年来，我国的经济发展水平有了很大的提高，人们对于节能环保也越来越重视。在办公建筑中，空调的应用十分广泛，因此，对空调制冷系统进行节能改造具有十分重要的现实意义。在对办公建筑空调制冷系统进行节能改造的过程中，应该明确空调产生能耗的原因，并采取科学合理的改造方法，从而为建设资源节约型，环境友好型社会贡献自己的一份力量。

参考文献

[1]王宝龙，石文星，李先庭.制冷空调用涡旋压缩机数学模型[J].清华大学学报：自然科学版，2013（06）：29-30

[2]王志坤.节能空调制冷系统分析[J].黑龙江科技信息，2014（18）：29-30.

[3]韩宝华，马秀力，王成霞，等.国家机关办公建筑能耗现状与节能对策研究[J].建筑科学，2014（02）：68-69.