中央空调水系统节能措施探讨

摘要 中央空调水系统最佳节能方式，不仅要考虑满负荷运行的能耗指标，还应特别注意在部分负荷下运行的节能问题。本文根据实际中央空调工程节能现状，对水系统节能措施进行了阐述。

关键词 空调节能；水系统；水泵选择；节能措施

中图分类号TV7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）46-0086-02

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。

1 水泵的选择

冷水泵和冷却水泵的容量是按建筑物最大的设计负荷选定的，水泵扬程由系统最不利环路沿程阻力和局部阻力之和确定。实际工程因系统管路复杂，阻力计算往往只是粗略计算，而考虑很高的安全系数，这样水泵扬程选择往往偏大，用阀门消耗了大部分扬程的电能，对水泵的节能是极为不利。如果完全打开水阀，减小阀门的阻力，水泵的运行工况不在性能曲线上最佳范围，效率下降，电耗增加，而且可能会比水泵电机的额定功率大很多，这样，就很可能会将水泵电机烧毁。水泵的选择计算，应贯彻执行国家节能设计标准对水系统“水输送系数”的要求：空调供冷的水输送系数不得小于30。同时对系统最不利环路阻力的计算应该力求准确以选择适当水泵扬程使水泵达到经济运行的目的。另外，泵的设置，经常未考虑冬夏季空调水量的差别，冬夏共用l台水泵，冬季大流量小温差，低效运行，电能浪费很大。为此建议冬夏季的冷水循环泵和热水循环泵分别设置。

2 空调水系统节能措施

目前空调冷水系统大都采用 1 级泵定流量系统。水泵容量是按冷水机组最大负荷时选定的，且全年在固定的水流量下工作。当一些空调末端停机时，水阀不能关闭，回水温度随着降低，使得供回水间温差减小。由于季节昼夜和建筑物使用功能的不同，实际空调负荷在一年绝大部分时间内远比设计负荷低（前面也谈到过），全年有60％的时间实际负荷是在设计负荷的50％~70％以下运行，而冷水流量不变情况下，供回水间温差由设计的5℃~7℃降为0.5℃~1.0℃，即系统在大流量小温差的情况下工作，从而浪费了水泵运行的输送能量，且增大了管路系统的冷热量损失。为了较好实现节能目标，虑空调水系统设计为变流量系统。在空调末端设二通阀，依据室内恒温器的信号或送风温度信号，控制二通阀门的开度，改变负荷侧的水流量达到变流量的目的。但在冷源侧，通过冷水机组蒸发器的水流量是不能低于所需水量的额定值的，否则导致冷水温度过低，甚至有结冰危险，所以在供回水干管之间须设置带调节阀的旁通管以保证通过冷水机组蒸发器的水流量的恒定一次泵变流量系统冷源侧常采用多台冷水机组和多台冷水泵（每台冷水泵对应1台冷水机组）的方式。此时，每台水泵水流量不变，冷水泵和相应的冷水机组进行台数控制，以使冷水机组在部分负荷下进行节能运行。对于一次泵变流量系统台数控制方法，很多资料上介绍为压差旁通控制水泵再联锁冷水机组，压差控制即定压控制，根据设定供回水压差上下限来控制水泵的减增。这一传统的控制模式只适用于具有陡降型特性曲线的水泵，这时减泵运行时也存在水泵低效运转的问题。

2.1负荷控制法

如今，由于水泵制造技术的提高，水泵在最高效率附近的特性曲线大多为平坦型。平坦型特性曲线水泵对管道压力变化反应迟钝，影响调节质量。多台水泵并联工作，情况更为严重。因此，压差控制就难以满足要求。针对这一情况，出现流量控制法。而一次泵变流量系统的负荷控制法是较为成熟的控制模式，冷水机组与一次水泵是分别控制的。冷水机组负荷控制原理是：在一次泵的供水干管上安装一个流量检测器，在供回水干管上各安装一个温度检测器，通过测得一次泵环路的供回水温差与供水流量而计算出需冷量。当末端冷量减少时，一次泵环路供回水间的温差随需冷量的减少而减少，经热量计算器计算减少的冷量为l台冷水机 组的容量时，即停开1台冷水机组。反之，当末端需冷量增加，系统所增加的 冷量为1台冷水机组的容量时，即开启l台冷水机组。此时，与之对应的水泵 必须提前运转，即冷水机组必须有水流过才能启动。一次水泵的台数控制则采用流量控制法。其控制原理是：供水总管上流量检测器测得的实际水量，通过变送器将流量信号变成脉冲信号送到台数控制器，控制器按各台水泵预设定的流量范围和变送器送来的信号进行比较，如果实际用水量小于1台水泵的容量时，则停止1台水泵运行；当实际用水量增加时，水泵的加泵过程与此相反。为了保证一次泵流量和冷水机水量恒定，采用负荷控制时，要求在一次泵供回水干管间设置带调节阀的旁通管，并采用固定供回水压差的方法。此处的压差控制只是通过供回水压差调节旁通阀的开启度以控制旁通水量，并不能直接控制水泵的停启。当然，亦可采集旁通水量大小信号来实现水泵的流量台数控制。一次泵台数控制变流量水系统较为简单，选择多台冷水机组可满足全年空调冷负荷的变化要求，又能达到节能运行的目的；且能大幅度减少每台水泵的运行时间，延长使用寿命。只是机组和水泵台数较多，增加机房面积和初投资，对于温控二通阀及旁通控制装置也有很高质量要求，确保系统运行时能够有效动作。

2.2水泵变频调速控制法

随着控制技术的发展，不同类型冷水机组都配置有完善的控制装置，能根据负荷变化自动调节蒸发器和冷凝器中冷媒循环流量，为水系统的变流量运行提供了基础条件。冷水系统变流量的调节范围可控制在70％（或60％）~100％之间。当实际用户负荷变化时，供水量随之变化，可直接通过水泵的变频调速控制达到节能目的。而对于冷水机组的冷却水系统进行变流量运行也是完全可行的，由于冷却水量较冷水流量大20％~30％，其节能效果更加显著。通过水泵的变频调速控制，变频器在1~2年内即可回收投资。

空调水系统采用变流量运行，使输送能耗能随流量的增减而增减，具有显著的节能效益和经济效益。

3 结论

中央空调在给人们提供舒适的生活和工作环境的同时,又消耗掉了大量的能源，且不断增大。我们必须在空调系统中考虑节能控制，针对不同的工程，提出相应的控制措施，使空调系统发挥最佳的运行效用，保证能源的合理利用，实现可持续发展。

参考文献

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