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一、機房空調(diào)行業(yè)現(xiàn)狀
受益于我國宏觀政策對于公共基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)力度加大以及機房空調(diào)企業(yè)的強勢擴張，近三年我國機房空調(diào)市場走出一個“持續(xù)上揚”的“大陽春”。市 場調(diào)查數(shù)據(jù)顯示：自2009年以來我國機房空調(diào)市場保持著平均30%左右的高速增長，一直以“高利潤、高門檻、大產(chǎn)業(yè)”著稱，機房空調(diào)市場作為未來重要的 利潤增長點，成為中外企業(yè)在奪得家用空調(diào)市場之后的新戰(zhàn)略高地。2011年，我國機房空調(diào)市場的總體銷售額約為540億元，同比2010年增長了 28.6%。2012年上半年，我國機房空調(diào)市場銷售額繼續(xù)攀升，全國總?cè)萘砍^300億元。據(jù)業(yè)界預(yù)計，未來國內(nèi)機房空調(diào)市場仍將以年均約20%的速度 增長。
隨著建筑業(yè)、工業(yè)廠礦的發(fā)展及生活質(zhì)量的提高，人們對機房空調(diào)產(chǎn)品的需求日益加大，需求范圍和需求層次也呈現(xiàn)復(fù)雜化和多樣化的發(fā)展趨勢。同時， 機房空調(diào)已開始在多聯(lián)機、輕型商用機、水源熱泵系統(tǒng)、地燃熱泵系統(tǒng)、精密空調(diào)以及智能網(wǎng)絡(luò)控制等系列產(chǎn)品上的系統(tǒng)布局。同時還實現(xiàn)從傳統(tǒng)建筑市場向地鐵高 鐵、電信基站、化工行業(yè)、精裝修住宅、政府采購、賓館酒店等細分市場的多元化拓展。目前機房空調(diào)正面臨著產(chǎn)品革新引發(fā)的新一輪市場競爭，而節(jié)能環(huán)保的低碳 產(chǎn)品將在未來的機房空調(diào)市場中占據(jù)主流地位。如何從技術(shù)層面實現(xiàn)低碳節(jié)能，是當下機房空調(diào)生產(chǎn)商以及相關(guān)企業(yè)們面臨的一致問題。到目前，國內(nèi)機房空調(diào)品牌 廠商以及機房空調(diào)節(jié)能自控企業(yè)以低碳環(huán)保為理念不斷創(chuàng)新。技術(shù)、品牌與節(jié)能概念成為廣大廠商的廣泛共識。
二、機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高。機房空調(diào)的應(yīng)用越來越廣泛，其耗電量也越來越大，一些大中城市機房空調(diào)用電量已占城市總用電量的 20%以上，占建筑物耗能的70％以上。目前，機房空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計時必須按天氣最熱、負荷最大時設(shè)計，且留有10%-20%左右的設(shè)計余量，而實際上在一年 中，滿負載下運行最多只有十多天，甚至十多個小時，幾乎絕大部分時間負載都在低負荷下運行，而與主機相匹配的冷凍泵、冷卻泵、空氣處理機組送風機幾乎長期 在100%負載下運行，不能自動調(diào)節(jié)負載，造成了能量的極大浪費造成很多能源浪費。機房空調(diào)系統(tǒng)存在巨大的節(jié)能空間。
2012年5、6月份以來，節(jié)能環(huán)保相關(guān)政策密集出臺，政策利好不斷，空調(diào)市場情緒持續(xù)升溫?！?ldquo;十二五”節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》指出，目前我國節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達2萬億元，從業(yè)人數(shù)2800萬人。預(yù)計到2015年，節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值達到4.5萬億元。
機房空調(diào)是建筑節(jié)能的最重要環(huán)節(jié)，機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能市場將迎來巨大發(fā)展機遇， 能夠分食節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)這一市場蛋糕毫無疑問成為相關(guān)企業(yè)必爭之地。
智能建筑是社會信息化與經(jīng)濟全球化的必然產(chǎn)物，是多學科、高新技術(shù)的巧妙集成。近年來隨著自控技術(shù)的不斷發(fā)展和硬件成本的持續(xù)下降，計算機自控 在暖通空調(diào)領(lǐng)域有了更多應(yīng)用。妥善地將自控技術(shù)運用于暖通空調(diào)系統(tǒng)的控制管理中，可以有效地改善系統(tǒng)運行品質(zhì)，節(jié)省運行能耗，提高管理水平，并減少運行管 理勞動強度，取得良好的經(jīng)濟效益和社會效益。
1、節(jié)能原理
1）、循環(huán)泵節(jié)能原理
由于機房空調(diào)設(shè)計是按照滿足建筑物的最大負荷設(shè)計，運行時，水循環(huán)系統(tǒng)幾乎長期在大流量、小溫差的狀態(tài)下運行。根據(jù)流體力學理論，水泵的流量與 水泵的轉(zhuǎn)速成正比，功率則與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此：當系統(tǒng)實際所需的供水流量降低時，可以相應(yīng)地降低水泵的轉(zhuǎn)速，而水泵的功耗以三次方的指數(shù)關(guān)系降 低。如下表：
毫無疑問，水泵變頻時，水泵是節(jié)能的，按照為了滿足空調(diào)主機最低開機需要的35HZ以上來考核，水泵的最大節(jié)電率可達到65.7%。
2）、主機節(jié)能原理
大型機房空調(diào)主機一般都有多級壓縮機設(shè)計，多級壓縮機都可以獨立運行，其同時開機數(shù)量是根據(jù)用戶側(cè)能源消耗量來控制。
在機房空調(diào)系統(tǒng)實際應(yīng)用中，用戶側(cè)的能源消耗量的大小，是通過空調(diào)水系統(tǒng)的流量和溫差來體現(xiàn)，通過檢測水系統(tǒng)供回水流量機溫差，把采集參數(shù)輸送給空調(diào)主機，主機預(yù)設(shè)程序會根據(jù)參數(shù)來調(diào)節(jié)壓塑機的開啟臺數(shù)。
當流量不變時，溫差過小，說明能源供給過剩，空調(diào)主機程序會自動停止部分壓縮機，減少主機耗電量，從而達到提高主機能效比、節(jié)能降耗的目的。
3）、冷卻塔節(jié)能原理
根據(jù)冷卻水出/回水溫度的變化來確定冷卻塔風機、風扇的運行臺數(shù)、運行頻率，在滿足要求的情況下盡量減少設(shè)備的運行臺數(shù)，既達到節(jié)能的目的又減少了設(shè)備的損耗。
冷卻塔效率的定義是：
其中：Tlcw為冷卻塔進水溫度（冷機冷凝器出水溫度）；Tecw為冷卻塔出水溫度（冷機冷凝器回水溫度）；Ts為室外濕球溫度。
氣水比的定義是：
其中：ma為經(jīng)過冷卻塔風扇的空氣質(zhì)量流量（kg/s）；mw為冷卻水量（kg/s）
從上圖曲線可以看出：氣水比在0.8以下，氣水比越大，冷卻塔效率越高，達到0.8以上效果不是太明顯。我們可以通過此規(guī)律，來改變冷卻塔的運行臺數(shù)和風扇電機的頻率，來實現(xiàn)冷卻塔效率和電能消耗比的最大值，從而達到延長設(shè)備壽命、降低能耗的目的。
2、機房空調(diào)節(jié)能措施
1）、空調(diào)建筑的節(jié)能
（1）、合理設(shè)計圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。建筑物內(nèi)的冷熱量可以通過房間的墻壁、門窗等傳遞出處，因此建筑物圍護結(jié)構(gòu)保溫性能在建筑的節(jié)能中起著很重要的作用。
（2）、提高門窗氣密性。比如，設(shè)計中可采用密閉性良好的門窗。加設(shè)密閉條是提高門窗氣密性的重要手段。
（3）、對于供冷負荷較大的建筑物，其表面顏色以淺色為好。建筑物的外圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計時要把熱容量大的材料放在外圍護層的室內(nèi)側(cè)，而把熱容量小的保溫材料放在外側(cè)以減少圍護結(jié)構(gòu)的蓄熱負荷。
2）、合理利用環(huán)境因素
室外溫度較低時（尤其在夜間），注意房間的通風、白天注意采用遮陽措施、空調(diào)運行時盡量關(guān)閉門窗等都是節(jié)約能耗的有效措施。
3）、應(yīng)用智能節(jié)能自控技術(shù)
應(yīng)用智能節(jié)能自控技術(shù)對機房空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能控制，是目前較為有效的電子控制手段。特別是智能集成控制系統(tǒng)模塊的出現(xiàn)，降低了技術(shù)應(yīng)用門檻，一 般應(yīng)根據(jù)建筑耗能的實際情況，采用不同的智能集成系統(tǒng)控制解決方案達到節(jié)能目的。它能夠依據(jù)空調(diào)的實際運行情況，而自動的對空調(diào)的運行參數(shù)進行自適應(yīng)的最 優(yōu)調(diào)節(jié)，達到降低能耗的目的。
同時，隨著智能建筑的發(fā)展，建立與之配套的空調(diào)智能自控系統(tǒng)也是不可缺少的，它對空調(diào)系統(tǒng)的運行起著關(guān)鍵作用。空調(diào)自控系統(tǒng)雖然增加了投資，但 可以在保持良好的室內(nèi)環(huán)境的基礎(chǔ)上節(jié)省運行費用。一個設(shè)計合理和運行管理良好的自控系統(tǒng)既可以大幅度地節(jié)省運行費用，使業(yè)主在較短的時間內(nèi)收回投資，也可 以提高自動化服務(wù)質(zhì)量，降低對外部環(huán)境的影響。
三、機房空調(diào)節(jié)能自控技術(shù)應(yīng)用
機房空調(diào)節(jié)能自控系統(tǒng)是利用系統(tǒng)集成的方法，將智能型計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)與建筑技術(shù)有機結(jié)合，通過對設(shè)備的自動監(jiān)控、對信息資源的高效管理、對使用者提供充足的信息服務(wù)，給建筑物提供安全、高效、舒適、節(jié)能、便利和靈活的優(yōu)質(zhì)環(huán)境。
通過節(jié)能自控技術(shù)的用用，實現(xiàn)對能源中心機電設(shè)備、空調(diào)（新風）機組以及末端風機盤管的調(diào)節(jié)和控制，在滿足用戶使用要求前提下，最大限度的減少機電設(shè)備的耗電量，從而達到機房空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的目的，同時最大限度的減少建筑物的使用能耗。
1、能源中心設(shè)備的全面調(diào)節(jié)與控制
目前，主機系統(tǒng)帶有以微處理器為核心的單元控制器，該單元控制提供有關(guān)蒸發(fā)器及冷凝器的進出口溫度、水流開關(guān)壓縮機的進出氣壓力及溫度等。
（1）、機組采用群控方案，完成對熱泵自動連鎖控制，完成對目標的監(jiān)視、查詢和報警。在機組正常運行時，系統(tǒng)積累運行時間，機組發(fā)生故障時，可及時在主控制器顯示、報警。
（2）、系統(tǒng)通過采集空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)供回水溫度、壓力、流量值，計算全樓的總負荷及空調(diào)水循環(huán)量，根據(jù)空調(diào)水總供應(yīng)量、回水壓差，自動調(diào)節(jié)冷凍水旁通閥以保證管內(nèi)壓力的穩(wěn)定。
（3）、根據(jù)工作時間的安排，改變系統(tǒng)的設(shè)定數(shù)值。如在白天辦公時間段設(shè)定值與夜間無人時間段不同。
（4）、可根據(jù)命令啟停壓縮機，根據(jù)冷凍機房出口設(shè)定值調(diào)整壓縮機入口導(dǎo)葉閥等，并可設(shè)定冷凍水出口溫度等。安裝水溫傳感器，流量傳感器等以監(jiān)視這些主機的工作狀態(tài)。
2、空調(diào)（新風）機組的全面調(diào)節(jié)與控制
在機房空調(diào)系統(tǒng)中，為了提高室內(nèi)舒適度及空氣新鮮度、潔凈度等，需補充適量新風，并且新風量在空調(diào)冷熱負荷中所占比重很大。
在新風空調(diào)機組的風道及典型區(qū)域的送風道上安裝溫濕度傳感器，通過調(diào)節(jié)機組盤管水流量和加濕法進行流量控制，使溫度符合要求，每臺新風、空調(diào)機組的表冷器盤管上和加濕蒸汽管上的電動調(diào)節(jié)閥及執(zhí)行機構(gòu)接受附近配置的控制器控制，實現(xiàn)一對一集散式控制；
系統(tǒng)根據(jù)室內(nèi)溫濕度值，計算溫濕度負荷，自動決定風機轉(zhuǎn)速的檔位，進行風量控制，滿足室內(nèi)外舒適的要求。機組工作時，根據(jù)室內(nèi)外溫濕度及設(shè)定的 溫濕度，決定新風閥的開度，聯(lián)動控制排風閥、旁通閥的開啟，實現(xiàn)節(jié)能運行，機組停止工作時，新風閥、排風閥保持關(guān)閉狀態(tài)，回風閥保持全開狀態(tài)。
通過對節(jié)能自控技術(shù)的應(yīng)用，能源中心機電設(shè)備控制，在滿足用戶使用要求前提下，最大限度的減少機電設(shè)備的耗電量。
3、風機盤管的監(jiān)測與控制
在機房空調(diào)系統(tǒng)中，冷暖設(shè)備除新風機組和空調(diào)機組外，還大量使用風機盤管。它的作用類似于空調(diào)機組。
目前，市場上有兩種控制器，一種是盤管控制器為DDC控制，并具備與主機通訊功能。這種控制器可通過中心控制，并可調(diào)節(jié)冷水及冷機，但價格較 貴，使用不多。另一種是不具備通訊功能的盤管控制器，可按照水系統(tǒng)的連接情況，將風機盤管分為若干組。每組的支路入口處安裝流量計、供回水壓差變送器及供 回水溫度傳感器。本樓采用后一種控制。
四、鄭州春泉機房空調(diào)節(jié)能自控系統(tǒng)應(yīng)用特點
鄭州春泉暖通節(jié)能設(shè)備有限公司自主研發(fā)生產(chǎn)的CZK機房空調(diào)節(jié)能自控管理系統(tǒng)，其由機房空調(diào)末端能耗監(jiān)控系統(tǒng)和能源中心集中監(jiān)控系統(tǒng)兩部分組 成，利用現(xiàn)場計量、采集、分析、控制、反饋等自動化采集裝置，通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對建筑內(nèi)機房空調(diào)系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)匯總、統(tǒng)計分析。通過優(yōu)化計算對相關(guān)能耗設(shè)備 進行集中自動控制，從而實現(xiàn)能耗統(tǒng)計、能源審計和建筑節(jié)能的目的。
1、末端能耗監(jiān)控系統(tǒng)
為機房空調(diào)末端風機盤管研發(fā)設(shè)計的CFP-J201型能耗監(jiān)控器，可把末端風機盤管組成一個整體的、可控的有機整體，對其進行科學的管理，實現(xiàn)末端設(shè)備耗能的減少，同時提供節(jié)能數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計、分析和審計的依據(jù)。其主要特點為：
1）、溫度控制節(jié)能
根據(jù)國家相關(guān)政策，公共建筑內(nèi)房間溫度設(shè)定，冬天不能超過20℃，夏天不低于26℃。根據(jù)測算，建筑物內(nèi)房間溫度夏天每降低1℃，空調(diào)系統(tǒng)增加 耗能20%～40%，相反設(shè)定溫度每提高1℃，系統(tǒng)將節(jié)能20%～40%。本產(chǎn)品具有溫度控制功能，根據(jù)節(jié)能和環(huán)境需要設(shè)定不同的溫度。
2）、時間控制節(jié)能
本系統(tǒng)具有定時開關(guān)機和分時段實用功能。定時開關(guān)機可設(shè)在上班前下班后的最近的一個時間點，這樣即可防止提前開機的浪費，又可杜絕下班后忘關(guān)空調(diào)長時間開機的浪費。據(jù)統(tǒng)計這種空調(diào)使用浪費現(xiàn)象可節(jié)約30%以上。
3）、區(qū)域監(jiān)控節(jié)能
可根據(jù)不同區(qū)域使用情況，進行末端風機盤管的分區(qū)管理，通過對公共區(qū)域（如走廊、前廳、衛(wèi)生間、會議室、公共教室等）的指定運行，達到按需使用的目的。
4）、管理模式節(jié)能
本產(chǎn)品提供多種管理方式，能夠?qū)δ┒嗽O(shè)備進行集中管理、遠程管理、細化管理，通過一臺電腦管理系統(tǒng)內(nèi)所有末端設(shè)備，克服了粗放式管理所造成的應(yīng)用浪費，方便運行管理。同時，通過技術(shù)手段促進行為節(jié)能，提高節(jié)約意識。
2、能源中心系統(tǒng)
機房空調(diào)功率占建筑總能耗的70％以上，對機房空調(diào)系統(tǒng)進行集中監(jiān)控，實現(xiàn)機房空調(diào)運行自動化，根據(jù)用戶的機房空調(diào)需求量實時調(diào)整機房空調(diào)主機的能量供應(yīng)，是建筑節(jié)能的所在。
由于機房空調(diào)設(shè)計時通常按極端環(huán)境條件設(shè)計和受設(shè)備選型影響，存在較大設(shè)計冗余，又由于氣候環(huán)境條件和使用時間、室內(nèi)人數(shù)、電器使用情況、系統(tǒng)效率等多種因素的變化，造成末端負荷的實際需求變化幅度很大。
而傳統(tǒng)機房空調(diào)系統(tǒng)的負荷控制以機房空調(diào)的供回水溫度為依據(jù)的余量自控方式，運行采用壓差旁通管方式恒流量運行，無法跟蹤末端負荷變化，產(chǎn)生大流量小溫差現(xiàn)象，主機效率（COP值）下降，輔機系統(tǒng)仍大負荷運轉(zhuǎn)，浪費大量能量。
我們公司研發(fā)生產(chǎn)的能源中心節(jié)能自控系統(tǒng)針對傳統(tǒng)機房空調(diào)系統(tǒng)運行中存在大量耗能問題而研制開發(fā)的高科技產(chǎn)品，利用機房空調(diào)計費系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù) 和機房空調(diào)能量中心設(shè)備的運行特性，采用負荷隨動跟蹤方式，依據(jù)機房空調(diào)計量裝置實時采集的機房空調(diào)末端需求負荷的變化，運用計算機和變頻技術(shù)，根據(jù)末端 負荷的變化，采集多種變化參數(shù)，經(jīng)過負荷隨動優(yōu)化計算，運用多種變化參數(shù)自動對冷凍水泵，冷卻水泵，冷卻塔風機等設(shè)備進行實時優(yōu)化控制，使得主機和系統(tǒng)跟 隨末端負荷變化而變化，確保機房空調(diào)系統(tǒng)滿足舒適的前提下，機房空調(diào)主機運行能效實現(xiàn)最大化，大幅度的降低系統(tǒng)能源消耗。其主要特點為：
1）、負荷隨動，同步調(diào)節(jié)
能源中心供給的能量和末端消耗的能量不對等，中心共多少，末端就用多少，供能平衡往往很難達到。因為平衡調(diào)節(jié)是靠值班人員觀察中心回水溫度來決 定是否增加或減少設(shè)備開停數(shù)量，但是這種平衡調(diào)節(jié)過程十分漫長，往往需要1～2個小時，當系統(tǒng)好不容易達到相對平衡時，已經(jīng)快要下班關(guān)機了。能源浪費了， 舒適的工作環(huán)境也沒有達到。
我們公司通過專有的負荷隨動、同步調(diào)節(jié)技術(shù)，通過管理平臺即時采集到的末端風機盤管開啟數(shù)量、耗能情況，進行統(tǒng)計和分析，數(shù)據(jù)同步提供給能源中 心節(jié)能自控系統(tǒng)，用于對機房設(shè)備的開啟數(shù)量、輸送比例及能源生產(chǎn)量調(diào)節(jié)的依據(jù)。因為本系統(tǒng)共用一個管理平臺，數(shù)據(jù)采集、設(shè)備調(diào)節(jié)幾乎沒有時間差，系統(tǒng)平衡 調(diào)節(jié)時間短，基本可視為同步調(diào)節(jié)。這樣，工作區(qū)域溫差變化不大，辦公環(huán)境非常舒適，能源中心設(shè)備開啟合理，避免能源浪費。
2）、延長設(shè)備使用壽命
系統(tǒng)自動統(tǒng)計單臺設(shè)備的開機時間，達到設(shè)定值后自動切換到同類備用設(shè)備，使能源中心設(shè)備運行時間保持平衡，避免單臺設(shè)備的過度開機造成的設(shè)備故障或損壞，致使維修成本增加，供能的中斷，甚至減少系統(tǒng)的使用壽命。
通過合理開機設(shè)定，減少設(shè)備開機次數(shù)，避免頻繁開機造成對設(shè)備的沖擊損害。
3）、提前預(yù)知設(shè)備故障
通過系統(tǒng)設(shè)定對需要定期保養(yǎng)的設(shè)備的運行時間，提醒工作人員定期對設(shè)備進行保養(yǎng)，做到防范于未然。否則等到發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障時，已經(jīng)需要對設(shè)備進行大修甚至報廢。