集中空调系统节能运行策略研究
2025-11-12

随着城市化进程的加快和人民生活水平的提高,建筑能耗在社会总能耗中的比重持续上升,其中暖通空调系统(HVAC)是公共建筑中最大的能源消耗部分之一。特别是在大型写字楼、商场、医院和机场等场所,集中空调系统的运行时间长、负荷大,其能耗占建筑总能耗的40%~60%。因此,研究集中空调系统的节能运行策略,对于降低建筑能耗、实现“双碳”目标具有重要意义。

集中空调系统通常由冷热源设备、空气处理机组、水系统及末端设备组成,其运行过程涉及复杂的能量转换与传输。传统的运行方式多依赖人工经验或固定控制逻辑,难以适应动态变化的室内外环境和使用需求,导致能源浪费严重。为此,科学合理的节能运行策略应从系统优化、智能控制、设备匹配以及运行管理等多个方面入手。

首先,优化冷热源配置与运行模式是节能的基础。在实际运行中,应根据建筑负荷特性合理选择冷水机组类型,如离心式、螺杆式或磁悬浮机组,并采用多台机组并联运行的方式,通过“大小搭配”实现变负荷下的高效运行。例如,在低负荷时段启用小容量高效率机组,避免大机小用造成的能效下降。同时,推行“主机优先启停”策略,依据实时负荷预测决定开启台数,减少不必要的设备空转。

其次,水泵与冷却塔的变频调控对系统整体能效提升至关重要。传统系统中水泵常以定频运行,导致水流量过剩,造成“大流量、小温差”现象,严重影响输送效率。通过加装变频器,根据末端需求动态调节水泵转速,可显著降低输配能耗。研究表明,水泵能耗可随流量的立方关系下降,因此即使小幅降低流量也能带来可观的节电效果。冷却塔方面,应结合湿球温度和冷凝温度进行风机变频控制,保持最佳冷却效率,减少冷却水温度过高导致的主机能耗增加。

第三,智能控制系统与数据驱动决策的应用正在成为节能运行的核心手段。现代集中空调系统可通过楼宇自动化系统(BAS)集成温度、湿度、CO₂浓度、人流等多维数据,实现精细化调控。例如,利用预测控制算法(MPC),基于天气预报和历史负荷数据提前调整供冷量,避免滞后响应带来的过度制冷。此外,结合物联网技术,实现远程监控与故障预警,及时发现阀门泄漏、过滤器堵塞等问题,保障系统始终处于高效状态。

再者,末端设备的合理调节与分区控制也不容忽视。不同区域的使用时间和热负荷差异较大,若统一送风将造成能源浪费。应实施分时分区控制策略,如办公区在非工作时间自动调高设定温度或关闭空调;会议室在使用前预冷,使用后及时停止。同时,推广使用变风量(VAV)系统,根据实际需求调节送风量,避免定风量系统常年满负荷运行的问题。

最后,运行维护管理的规范化是节能策略落地的重要保障。许多空调系统虽具备先进设备,但因缺乏专业运维而效率低下。应建立完善的运行记录制度,定期清洗换热器、更换滤网、校准传感器,确保设备性能不衰减。同时,开展能耗审计与能效对标,识别能耗异常环节,持续优化运行参数。

综上所述,集中空调系统的节能运行是一项系统工程,需从设备选型、运行控制、智能管理到维护保养全过程协同推进。未来,随着人工智能、大数据和数字孪生技术的发展,空调系统将朝着更加智能化、自适应化的方向演进。通过构建“感知—分析—决策—执行”的闭环控制体系,真正实现按需供能、精准调控,不仅能够大幅降低能源消耗,还将提升室内环境品质,推动绿色建筑的可持续发展。在政策引导和技术进步的双重驱动下,集中空调系统的节能潜力必将得到更充分的释放。

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