关于中央空调水系统节能措施的几点论述

摘要：本文根据多年的中央空调设计工作经验及结合相关材料，论述了优化水系统的设计和运行管理。降低在中央空调工程水系统中常出现大流量、小温差的情况以增强中央空调水系统节能问题。供同行参考。

关键词：中央空调；水系统；节能；措施；设计；运行管理

Abstract: this paper based on many years of central air conditioning design work experience and unifies the related materials, this paper discusses the optimization design of the water system and operation management. Reduce the central air conditioning water system in engineering often big flow, the small temperature difference to strengthen the central air conditioning system energy saving. Refers for the colleague.

Key words: the central air conditioning; Water system; Energy saving; The measure; Design; Operation management

中图分类号：TE08文献标识码：A 文章编号：

一、引言

中央空调工程在建筑物中的耗能约占建筑物耗能的6成以上。同时大多数中央空调工程中存在浪费很多能源的情况，一般空调水系统的输配用电，在冬季供暖期间约占整个建筑动力用电的20%~25%；夏季供冷期间约占12%~24%，因此水系统节能具有重要意义。本文作者主要提出以水泵变频调速、采用环保型水处理剂、优化水系统的设计及加强系统的运行管理的措施来降低中央空调水系统的能耗。

二、中央空调水系统形式

1一次泵定流量系统

一次泵定流量系统如图1所示。该系统中通常每台机组配有一台水泵，水泵保持定流量运行，水泵与机组联动，当加载一台冷水机组时，其对应的水泵先启动，当减载一台机组时，先关闭机组，然后关闭水泵。用户侧的末端设备上安装电动二通调节阀，根据供回水管之间的压差变化来调节旁通水量的大小。

图1一次泵定流量系统

2二次泵系统

二次泵系统如图2所示。该系统中每台机组同样需要配备一台定速一次泵来维持恒定流量，一次泵与机组联动，系统加减机组的控制原理也与一次泵定流量系统相同。系统末端设备采用二通调节阀调节流量，二次水根据系统最远端的压差变化变频调节二次泵的转速来维持设定的压差值。

图2二次泵系统

3一次泵变流量系统

一次泵变流量系统见图3。该系统采用变频调节，不设定速泵，旁通管上设有压差控制阀，当系统水量降低到单台冷水机组的最小允许流量时，旁通一部分水量，使机组维持定流量运行最小流量由流量计或压差传感器测得。系统末端仍然安装二通调节阀，水泵的转速由系统最远端压差的变化来控制。

图3一次泵变流量系统

三、水泵的变频调速

1水泵变频调速的原理

当中央空调水系统需要的流量减少时，传统的调节方法是在泵的出口处加装阀门，用关小阀门加大系统局部阻力的方法来进行调节。这种方法虽然简单有效，但严重影响了系统得效率。如果用控制水泵的电动机转速来控制流量，根据水泵相似定律，流量Q、扬程H、轴功率P和转速n的关系如下所示：

Q1/Q2=n1/n2 (1)

H1/H2=(n1/n2)2(2)

P1/P2=(n1/n2)3 (3)

由式（1）、（2）、（3）可以看出，泵的轴功率与转速的立方成正比，扬程与转速的平方成正比，流量与转速成正比。转速的降低，在减少流量的同时降低了系统得阻力，还减少了电动机的轴功率，达到节能的效果。交流电动机的转速n与电源频率f之间的关系为：

n=60f(1-S)/M（4）

式中：M——电机的极对数

S——转差率

由式（4）可知，当转差率变化不大时，只要平滑调节电源频率，就能平滑调节电机转速。水泵变频调速的原理就是通过改变电源频率来调节水泵的转速，以使水泵流量随负荷的变化而变化，从而降低轴功率，达到节能的效果。

2水泵变频调速的控制方法

2.1温差控制法

流经末端装置的流量G和空调负荷Q有如下关系：

G=Q·c·ρ·Δt(5)

式中：c—水的比热，kJ/kg·℃；

ρ—水的密度，kg3/m；

Δt—末端装置供回水温差，℃。

温差控制法原理见图4。当空调负荷减小时，若流量不变，则温差就会按比例变小；若温差不变，则流量按比例变小。温差控制法就是通过控制温差不变，使流量随负荷变化而变化。在温差控制法中，一般设定供、回水管温差Δt为5℃，当负荷下降时，流量随之减少，通过温差控制器、变频器，降低水泵转速来减少流量，各末端设备的冷冻水流量需要按比例减少，但是部分房间如厨房等室内的冷（热）负荷占主导地位，其要求冷冻水的供给量基本保持不变，由于实际的供水量下降，将造成冷量不足，从而影响使用效果。因此，温差控制法适用于系统较小，房间功能比较简单的情况。

P—水泵，R—冷水机组，T1，T2—温度传感器

2.2压差控制法

压差控制法的原理见图5。在末端装置的回水管上设置电动阀，当温差改变时，末端装置的温控器通过调整电动阀的启闭度使流量正比于空调负荷的变小，使管路阻力加大，水泵的流量减小，扬程增大。这样，流量的变化引起供回水管压差的变化，将此压力信号输入到变频控制器，与设定值进行比较，从而控制水泵转速。

P—水泵，R—冷水机组，P1，P2—压力传感器

图5压差控制水泵原理图