但作为大型的建筑“体温调节器”而言,中央空调的带来的舒适的环境就必然要付出能耗的代价。如数据所示,建筑的总的能耗中暖通空调系统的占比已超60%,其中中央空调的能耗更是占据了着重要的份额,的确已构成建筑能耗的“巨头”。用户常问:“哪些设备最费电?”本文结合技术原理与实际运行,拆解核心能耗设备,为节能改造提供方向。
而中央空调的“心脏”无疑就是那一台压缩机,其工作的好坏直接关系到整个空调系统的运行的效能和能耗的高低都直接取决于这台“心脏”的工作水平。它的主要作用是压缩制冷剂(如R22等),通过高压、高温的制冷剂与低温低压的冷冻水/冷却水进行热交换,实现热量的转移——这是中央空调制冷或制热的关键环节。
由于中央空调的全建筑的供冷/供热的巨大制冷/制热的负荷,其所对应的压缩机的长期高的负荷运作直接将对其的寿命造成了较大的威胁。此外,对于既能应对极端的天气又能满足突发冷/热需求的系统,其系统的设计往往都会在“富裕量”的基础上再将其“加一把油”地预留出较大的“富裕量”,从而使得压缩机大部分的运转时间都并非满负荷地运转,而是处于一种“大马拉小车”的低效的状态,从而进一步的加大了能耗。
针对压缩机的节能改造,可通过变频技术调整其转速,使其与实际负荷精准匹配。例如,万林科技研发的变频压缩机控制系统,能根据室内温度、人数等实时数据动态调节功率,避免频繁启停造成的能量浪费,节能率可达20%-30%。
中央空调的循环系统依赖冷冻泵和冷却泵驱动。冷冻泵负责将主机产生的低温的冷冻水通过冷冻泵的输送至各楼层的风机盘管,通过风机盘管与空气的不断的换热,有效的降低了室内的温度,而将主机排出的高温的冷却水又通过冷却泵的送回主机,通过冷却塔的不断的散热,形成了一个既能降低室内的温度,又能将热量将其有效的外排的冷却循环系统。
不管空调系统处于什么状态,它的两套泵组都始终处于“辛勤的工作”中,持续地将水介质的热能“输送”出系统中。尤其在长距离输送(如大型建筑的多楼层布局)中,管道阻力会增加能耗;而实际运行中,系统多处于部分负荷状态(如夜间低人流时段),泵组的流量和扬程需求降低,若仍以额定功率运行,能量损失便十分显著。
对冷冻泵和冷却泵实施变频调速改造是关键。借助精巧的将变频控制器的“智慧”运用到泵的调速上,就可以根据实际的需冷/热量的多少对泵的转速进行相应的调整,从而大大地减少了“小马拉大车”的无效的能耗。万林科技的智能解决方案,结合楼宇能源监测系统,能实时反馈泵的运行状态,动态优化功率,节能效果提升可达15%以上。
风机盘管是中央空调的“末端出口”,直接面向各个房间或区域,通过风机驱动空气流动,与冷冻水换热后送出冷/热风。它看似“小”,却是能耗的“波动开关”——其能耗占比可达系统总能耗的30%-40%,主要因以下两点:
其一,多台风机盘管并行运行时,总能耗随开启数量线性增加。若管理不当(如未及时关闭闲置房间的盘管),会造成“空转耗电”;其二,风机盘管的能效比(EER)受负荷影响大,低负荷运行时(如仅需微调温度),风机仍以高转速运转,能耗效率骤降。
通过智能温控与分区域控制优化风机盘管的运行。例如,万林科技为风机盘管加装智能传感器,可实时监测室温、人员密度等数据,自动调节风机转速和启停状态;同时,采用高效离心风机替代传统轴流风机,在低负荷时降低转速,兼顾舒适性与节能性。
冷却塔为中央空调的“散热中枢”,通过将高温的水与空气的直接接触将冷却泵泵出的高温的水迅速的冷却后再将其循环的利用的到。其能耗主要源于蒸发散热过程——水的蒸发需吸收大量热量,而蒸发效率受水温、湿度、风速等因素影响。
主要的问题在于系统协同性不足:许多建筑的冷却塔群控策略落后,仍采用“定频启停+固定台数”传统的模式。像在夜间或过渡季节,室外湿球温度较低,自然冷却能力显著提升,理论上可减少风机转速甚至关闭部分塔体,但若缺乏智能感知与联动控制,冷却塔仍全功率的运行,就会造成大量“耗电”。还有就是填料老化、布水不均、结垢堵塞等问题都会显著降低换热效率,迫使系统提高水泵扬程或延长风机运行时间,间接推高能耗。
(1)变频群控与气象联动
引入基于室外温湿度实时数据的动态调控系统,根据湿球温度自动调节风机转速和启停组合。
(2)高效填料与清洗维护机制
更换亲水性强、耐腐蚀的新型填料材料,并配备在线清洗装置,保持换热面洁净,避免因污堵导致的效率衰减。
(3)余热回收潜力挖掘
在某些特定场景下(如医院、酒店),可结合热回收型冷却塔,在散热的同时提取低品位热能用于生活热水预热,实现能源梯级利用,进一步提升系统综合能效。
然而,仅靠简单的“关空调”、“调高温度”这样的粗放之举就想对“巨兽”般的建筑空调的能耗的治理就显的过于简单了。真正的节能之道,在于让每一台设备都在正确的时间、以正确的强度、做正确的事——即实现“负荷需求”与“能量供给”的精准匹配。
但更重要的是还需要对核心的技术装备做一系列的升级,如变频的压缩机、高效的水泵、智能的盘管等同时也更依赖系统的集成与对其的智能的管控的顶层的设计。未来,随着数字孪生、物联网、边缘计算等技术的深入应用,中央空调将逐步从“耗能机器”演变为“智慧能源节点”,在保障舒适性的同时,成为建筑减碳的核心引擎。