中央空调水系统节能检测分析

2015-12-16徐文宇

资源节约与环保 2015年2期

关键词：水流量冷却塔中央空调

徐文宇

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司建筑节能研究所广东广州 510500）

中央空调水系统节能检测分析

徐文宇

（广东省建筑科学研究院集团股份有限公司建筑节能研究所广东广州 510500）

本文通过对中央空调水系统能耗分析，采用一次泵变频调节泵流量的方式，根据冷冻水的回水温度和冷却水的出水温度变化调节相应泵流量，大大降低了泵的功耗。

中央空调；水系统；节能；能耗分析

1 中央空调水系统简介

1.1 中央空调系统的结构

中央空调系统的结构主要包括制冷机系统、冷冻水系统、冷却水系统以及热交换盘管系统等。其制冷原理是制冷机系统通过消耗电能对制冷剂进行压缩和膨胀，当制冷剂经节流元件膨胀时，通过热交换会吸收循环水的热量；当制冷剂被压缩时，会放出自身热量给循环水。通过这一系列连续的压缩和膨胀过程便实现将热量从室内释放到室外。

1.2 水系统的组成及任务

空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统，两者起着热量载体的作用。从制冷原理上可以看出：在制冷剂膨胀过程中，冷冻水系统通过冷冻水泵使水循环与制冷剂进行热交换，热交换后的水被吸走热量成为冷冻水，经冷冻水泵输送到风口处盘管再与空气进行热交换以吸走室内热量而实现降温。在制冷剂压缩过程中，冷却水通过冷却水泵使水循环与制冷剂进行热交换，热交换后的水被吸走热量，经水冷却塔将高温的水冷却至常温。

2 中央空调水系统节能检测及分析

为了避免能量损耗，大多空调水系统采用水泵变频调流量系统，因此需对水系统中的一些参数进行检测，如流量，水的回水温度等，然后将信号传输给变频器来控制泵流量。

2.1 冷冻水系统检测及能耗分析

冷冻水系统主要对水的回水温度进行检测，防止出现大流量小温差的现象，导致冷冻水泵不必要的大转速运行所造成的能量损失，即当温差较小时，减小冷水泵转速以降低流量。另外，冷冻水作为室内冷源，其输送管道结构复杂、管网遍布整栋建筑，不同位置环境不同并且冷冻水完成一次换热循环可能需较长时间，因此综合考虑以能耗最低的形式对冷冻水的回水温度进行设定。

对于一次泵变频调流量系统中冷冻水泵的能耗

其中Qmax是冷冻水泵最大流量；N1对大流量下对应的轴功率；LCHW是冷冻水流量率。

从上述公式可以看出，冷冻水泵的能耗是冷冻水流量率的函数，因此对冷冻水系统能耗的分析应从冷冻水流量率出发，在满足空调负荷的情况下，应以低流量循环冷冻水。

2.2 冷却水系统检测及能耗分析

冷却水系统包含冷却水循环系统和冷却塔系统。因此情况较为复杂，需要检测的参数较多，如冷却水出水温度、水流量、冷却塔风量、以及泵和风机的转速等。在冷却水系统中同样会遇到大流量小温差的现象，同样需要监控冷却水的出水温度。

对于一次泵变频调流量系统中冷却水泵的能耗

其中Qmax是冷却水泵最大流量；N1对大流量下对应的轴功率；LCHW是冷却水流量率。

从上述公式可以看出，冷却水泵的能耗是冷却水流量率的函数，同样对冷却水系统能耗的分析应从冷却水流量率出发，在满足空调负荷的情况下，通过减小冷却水泵和风机转速，降低流量和减小风量达到节能的目的。

3 中央空调水系统节能优化措施

在大多数情况下，中央空调都不是以满负荷状态运行，一天之中大约有4h左右的时间是高负荷运行，因此如果以高负荷状态下的水流量进行循环，那么低负荷状态下都在进行能量损耗。随着中央空调节能的研究，水系统的变频调节是运用较多的方法之一。

3.1 优化冷冻水泵控制

为了实现冷水流量大小随空调负荷的浮动而改变，避免出现负荷较小时冷冻水流量相对较大而造成能量损失的情况，可以对冷水泵采用恒温差变频控制来解决这个问题。即设定冷却水的进水温度和回水温度之间差值，通过温度传感器对冷冻水的回水温度进行监控，将信号反馈给变频器以调节冷却泵转速控制流量。如果低于设定值，则说明空调负荷较小，需减小冷冻水泵的转速以降低流量，满足室内冷量的需求。

3.2 优化冷却水泵控制

当环境温度发生变化，冷却水的进水温度也会随之变化，则会出现空调负荷较小，只需少量的冷却水便可将热量移走。在满足空调负荷的情况下，若流量相对较大则会造成冷却水泵的能耗增大。为了解决这个问题，采用冷凝温度变频控制法，即通过温度传感器监控冷却水与冷凝器换热后的出水温度。如果温度低于设定值，则说明换热较少，需减小冷却泵转速以降低流量，便于充分换热。

3.3 优化冷却塔风机控制

冷却塔是冷却水系统的核心，是将与冷凝器换热后的高温冷却水冷却到常温。除对风机采用变频控制以随温度变化调节风量大小外，还采用多台并联方式，既可以充分利用冷却塔冷却面积，又可以防止冷却水旁流，提高了冷却塔的降温效率。