探析中央空调水系统的节能技术措施

杜恒

招商局重工（深圳）有限公司518000

摘要：中央空调作为建筑能耗消耗的重要组成部分，其能耗问题成为我国可持续发展道路，节能减排的阻碍，从实际调研数据来看，目前国内许多大型建筑使用的传统中央空调水系统的能耗占空调系统总能耗的比平均达到15%~20%，而总的能耗数字更是惊人。中央空调的节能改造是一个多途径的系统工程，本文仅以水系统节能改造为切入点重点分析中央空调的节能改造方法和措施。

关键词：中央空调；水系统；节能技术

1.中央空调水系统节能的必要性

一般中央空调系统能耗占整个建筑能耗的50-60%左右，如果能有效地降低建筑空调能耗，那么将获得巨大的经济效益。由于中央空调系统是一个复杂的系统工程，要实现中央空调系统的最佳运行和节能，从局部去解决问题是不可能办到的，必须针对空调系统的各个环节统一考虑，全面控制，使整个系统协调运行，才能实现最佳综合节能。空调节能的目的是有效利用能源，以最小的能耗创造出一个适合人居住、工作的室内环境。空调水系统实现节能运行可以有效地减少空调系统能耗和建筑总能耗，提高能源利用率，对减少温室气体排放，减轻环境污染，实现人类社会的可持续发展有着积极的意义。

2.中央空调水系统的节能技术

2.1中央空调水系统的节能空间

要实现中央空调水系统的节能目标，就需要掌握好其节能空间的实际情况。在中央空调系统中的各个部分都离不开管路系统，该系统较为复杂，主要就是指冷却水系统和冷冻水系统。这些系统在运行的过程中需要消耗水泵较大的输送能量，所以说对于管路来说需要具有足够量的运输能力，并且在进行运输设计的过程中要尽量的减小阻力的损失和水流的噪音，这样能够更好的实现节能的目标和经济效益。

空调冷负荷的数值较大，这样就会使得管道的输送系统加大，冷温水泵功率的容量也会增加。在传统运行模式的带动下，水泵运行就会在50Hz的满负荷状态下进行运行，不管季节和负荷如何的变化，电机将会长期的处在固定工频状态下实现全速运行。管道和水泵加大，空调的水系统就会处在大流量小温差的状态下，从而形成很大的水系统节能空间。

2.2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，应贯彻执行相关要求：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1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。

2.3变流量的控制措施

2.3.1水泵的变频控制

水泵变频调速控制法是实现节能目标的一个重要措施。随着技术的发展，不同类型的冷水机组都配有较为完善的控制装置，并且能够根据负荷的变化自动的对蒸发器以及冷凝器中的冷媒循环流量进行调节，这样就会为中央空调水系统的变流量运行提供了条件，打下了坚实的基础。空调水系统中的冷水系统变流量的调节范围能够控制在70%到100%之间，这样在用户负荷发生变化的时候，供水量也会同样发生变化，这样就能够直接通过水泵的变频调速对流量进行控制，从而实现节能的目标。

2.3.2冷却塔风机变频调速

冷却塔风机变频调速控制的方式和水泵变频调速控制的方式有所不同，该方法只是采用一台变频器对冷却塔风机的转速进行控制，并且将冷却水的进水温度作为控制的依据，一般情况下水文为32度。当该温度比32度低的时候，控制系统将会降低变频器输出的频率，这样风机的转速就会减小，直到温度上升到32度为止；但是如果温度开始时大于32度，控制系统就需要升高变频器输出频率，使得风机的转速增加。使用该方法进行控制，能够更好的降低能耗，达到节能的目标。

3.某大厦中央空调水系统的节能改造措施

某大厦中央空调为一次泵系统，该大厦冷冻水泵和冷却泵电机全年运行，冷冻水和冷却水温差约为2度，采用继电接触器控制。

3.1系统存在的问题

3.1.1水流量过大使循环水系统的温差降低，恶化了主机的工作条件，引起主机热交换效率下降，造成额外的电能损失。

3.1.2水泵采用自耦变频器启动，电机的启动电流较大，会对供电系统带来一定冲击。

3.1.3传统的水泵起、停控制不能实现软起、软停，在水泵启停时，会出现水锤现角，对管网造成较大冲击。

3.2节能改造措施

3.2.1由于系统中冷却水泵功率为75KW，占主机功率的30%，故对冷却水系统和冷冻水系统进行变流量改造，在保证机组安全可靠运行的情况下，取得最大化的节能效果。

3.2.2冷冻水系统的控制方案采用温差控制方法，因为冷冻水系统的温差控制适宜用于一次泵定流量的改造，施工较容易，将冷冻水的送回水温差控制在4.5~5.0度。具体做法是，PLC通过温度传感器及温度模块将冷冻水的出水温度和回水温度读入PLC，根据回水和出水的温度差来控制变频器的转速，从而调节冷冻水的流量，控制热交换的速度。温度大，说明室内温度高，应提高冷冻泵的转速，加快冷冻水的循环速度以增加流量，加快热交换的速度；反之温差小，则说明室内温度低，可降低冷冻泵的转速，减少冷冻水的循环速度以降低流量，减速缓热交换的速度，达到节能的目的。

3.2.3冷却水系统的控制方案也采用定温差控制方法。因为冷却水系统定温差控制的主机性能优于冷却水出水温度控制，将冷却水的进出水温差控制在4.5~5.0度，控制过程也冷冻水类似。

3.2.4两台冷却水泵M1、M2和两台冷冻水泵M3、M4的转速控制采用变频器改造。正常情况下，系统运行在变频节能的状态，其上限运行频率为50Hz，下限为30；当节能系统出现故障时，可启动原水泵的控制回路使电机投入工频运行；在变频节能状态下可以自动调节频率，也可以手动调节频率。两台冷冻水泵（或冷却水泵）可进行手动轮换。

结束语：中央空调水系统的节能设计，在整个中央空调的节能设计当中，有着非凡的地位。中央空调的水系统的节能设计，能够很大程度上影响整个中央空调的能量损耗。现代社会一直在提倡节能、环保，各种各样的节能理念，节能措施不断的更新换代。因此，在今后的研究探讨中，应当立足于现实生活，在生活中多观察，多体会，本着节能的基本原则，发展思维，争取能让空调水系统的节能领域推向更高点。

参考文献

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[3]高飞.中央空调水系统节能分析[J].科技资讯.2011.