中央空調(diào)系統(tǒng)附屬設(shè)備節(jié)能控制分析

1、中央空調(diào)系統(tǒng)附屬設(shè)備節(jié)能控制分析好享舒適家摘要：主要介紹了中央空調(diào)系統(tǒng)附屬設(shè)備即冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風(fēng)機(jī)在節(jié)能運(yùn)行 控制上的重要意義和控制方法。關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；節(jié)能0引言中央空調(diào)系統(tǒng)全負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其附屬設(shè)備冷水泵、冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)耗電約占中央 空調(diào)總耗電量12%15%。根據(jù)美國(guó)空調(diào)制冷學(xué)會(huì)（ARI）統(tǒng)計(jì)；一般空調(diào)設(shè)備有90%的時(shí)間運(yùn)行在 70%的負(fù)荷一下，因此在部分空調(diào)負(fù)荷時(shí)，冷水泵、冷卻水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)耗電量所占比例將會(huì) 更高。目前中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制大都針對(duì)冷水主機(jī)，很少針對(duì)附屬設(shè)備中冷水泵、冷卻水泵 及冷卻塔風(fēng)機(jī)做研究，雖然中央空調(diào)系統(tǒng)水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)已漸采用變頻節(jié)能控制，但

2、變頻實(shí) 施后節(jié)能效果不一，不少空調(diào)散熱系統(tǒng)中冷卻塔與冷水主機(jī)之間節(jié)能運(yùn)行存在著顧此失彼，因 小失大的問(wèn)題，影響了系統(tǒng)的運(yùn)行和節(jié)能的效果?？照{(diào)系統(tǒng)的節(jié)能傳統(tǒng)的做法是以降低設(shè)備中 最大的驅(qū)動(dòng)電機(jī)（冷水主機(jī)的電機(jī)）耗電為方向，不過(guò)這跟最佳化節(jié)能目標(biāo)有相當(dāng)?shù)钠?，?調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率系依冷卻水泵、冷卻水塔的選擇、冷水主機(jī)型式、空調(diào)負(fù)荷，以及環(huán)境濕球溫 度而定。滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)，若減少冷卻水量將得不償失，而在部分負(fù)荷時(shí)，適當(dāng)調(diào)節(jié)冷卻水流量卻可 以達(dá)到某種程度的節(jié)能。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的大樓或工、商業(yè)等一定規(guī)模的中央空調(diào)系統(tǒng)中，普遍采用有較遠(yuǎn)運(yùn)行效率的 水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)，但其冷卻散熱系統(tǒng)的冷卻水泵和冷卻塔皆最大空調(diào)負(fù)荷匹配

3、設(shè)置，當(dāng)空 調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷時(shí)，由于制冷量小，冷凝熱負(fù)荷也小。因此，冷卻散熱系統(tǒng)的冷卻水泵、冷 卻塔風(fēng)機(jī)就不需全量投入運(yùn)行以節(jié)約耗能。為了進(jìn)一步提升中央空調(diào)整體效率，還要針對(duì)中央 空調(diào)散熱系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)（冷卻水溫度）進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)使得整體耗能（包括冷水主機(jī)、冷卻 塔風(fēng)機(jī)、冷卻水泵的耗能）達(dá)到最小。使空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能工作盡可能做到完美無(wú)缺、獲得 最大的節(jié)能效果。1冷卻水溫度最佳化控制針對(duì)冷卻水溫度對(duì)于冷水主機(jī)的冷卻塔的綜合耗能的影響分析冷卻水溫度控制、以及冷 卻塔風(fēng)機(jī)的變頻調(diào)速控制。對(duì)大中型空調(diào)系統(tǒng)而言，水冷式冷水機(jī)組是采用得最為普遍的冷源。目前國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)都把冷卻水供、回水溫度定義為32

4、C、37C的運(yùn)行范圍。這是因?yàn)槲覀儗?duì)冷水機(jī)組性能測(cè)定 是在冷卻水溫度32C進(jìn)入冷凝器，37C流出冷凝器的條件下定義的。但冷水機(jī)組在實(shí)際使用時(shí)， 有90%以上的時(shí)間運(yùn)行在非設(shè)計(jì)條件（部分負(fù)荷）下。此時(shí)，不但冷水機(jī)組的工作負(fù)荷與設(shè)計(jì) 負(fù)荷有偏差，而且由于室外氣候條件的變化，冷水機(jī)組的工作點(diǎn)也與設(shè)計(jì)工作點(diǎn)有很大的不同。 在各種不同的空調(diào)條件下需要進(jìn)行冷卻水溫度的最佳化控制才能使得整體冷水機(jī)組的耗能最 低。對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)械式的冷卻塔，其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高，冷卻水的溫度就會(huì)越低，此時(shí)冷卻塔的耗 電越大；但是對(duì)于冷水主機(jī)來(lái)說(shuō)，冷卻水溫度越低，冷水主機(jī)的耗電越少。反之，若冷卻塔速 越低，冷卻水的溫度就越低高，這樣冷卻

5、塔的耗電越少。但對(duì)于主機(jī)來(lái)說(shuō)，由于進(jìn)入冷凝器的 水溫升高，相應(yīng)的主機(jī)耗電會(huì)增加。這里顯然存在一個(gè)最佳化控制的問(wèn)題。實(shí)際上，冷水主機(jī)和冷卻塔的整體最低耗能并非確定在某一個(gè)固定的冷卻水溫度上，它 會(huì)隨著室外濕球溫度、冷水主機(jī)的負(fù)荷的變化而變化。因此，若能在冷卻水系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中， 及時(shí)計(jì)算出該時(shí)刻的冷卻水最佳化溫度，提供給冷水主機(jī)的冷凝器，則將減少冷水主機(jī)與冷卻 塔的整體耗能。冷卻水溫的調(diào)節(jié)有許多方法，有冷卻水系統(tǒng)的旁通泵變頻控制，也有冷卻塔風(fēng)機(jī)的兩段 風(fēng)速控制，還有冷卻塔風(fēng)機(jī)的無(wú)段變頻控制。采用多部冷卻塔并聯(lián)，對(duì)風(fēng)機(jī)采變頻調(diào)速控制， 多部冷卻塔并聯(lián)且以較低轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)冷卻塔節(jié)能的一個(gè)較好方法。空調(diào)

6、系統(tǒng)部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)普遍被忽視。如果根據(jù)實(shí)地測(cè)試和計(jì) 算機(jī)分析，提出空調(diào)系統(tǒng)部分負(fù)荷時(shí)，冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)原則，可指導(dǎo)既有空調(diào)系統(tǒng)的節(jié) 能調(diào)節(jié)和新設(shè)空調(diào)裝置的最佳化設(shè)計(jì)。影響空調(diào)系統(tǒng)冷水主機(jī)性能的一個(gè)主要因素是冷凝溫度。對(duì)于采用水冷式冷凝器的空調(diào) 系統(tǒng)冷水主機(jī)，冷卻水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)直接影響到冷凝溫度。當(dāng)蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度升高時(shí)， 冷媒循環(huán)的壓縮比增大，效率降低，壓縮機(jī)的耗功增加。在部分負(fù)荷時(shí)，由于制冷量小，冷凝熱負(fù)荷也小。因此，部分負(fù)荷時(shí)水泵和冷卻塔就不 需全量投入運(yùn)行。另一方面，如果投入量不足，冷凝條件惡化，冷凝溫度（壓力）上升。在壓 縮式冷媒循環(huán)中，蒸發(fā)溫度不變而冷凝

7、溫度上升時(shí)，壓縮機(jī)的耗功增大，冷水主機(jī)的性能下降。冷卻塔雖然是中央空調(diào)系統(tǒng)中的附屬設(shè)備，但它卻擔(dān)負(fù)著散發(fā)整個(gè)系統(tǒng)所吸收的總熱量 的重要任務(wù)。因此，對(duì)冷卻塔的操作正確與否，直接關(guān)系到整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的制冷效果和節(jié)能。 冷卻塔出水溫度七=頊4們ts為濕球溫度，由冷卻塔出水溫度15C為條件可以推出，室外濕 球溫度ts必須小于11C12C。在自控系統(tǒng)中，現(xiàn)行的溫濕度傳感器測(cè)量到的參數(shù)為室外干球濕 度和室外空氣相對(duì)濕度，而判斷冷卻塔投入運(yùn)行量的多寡則是利用室外濕球溫度的大小來(lái)衡量 的，因此必須從測(cè)量到的室外干球溫度ts和室外空氣相對(duì)濕度去求出室外濕球溫度，這個(gè)求解 過(guò)程可由空調(diào)原理來(lái)計(jì)算。2冷水溫度最佳化控

8、制中央空調(diào)冷水機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)條件下系按所規(guī)定的冷水回水溫度為12C，供水溫度7C溫差 為5C的條件下運(yùn)行的，對(duì)于同一臺(tái)冷水機(jī)組來(lái)說(shuō)，若運(yùn)行條件不變，外界負(fù)荷固定的情況下， 冷水機(jī)組的制冷量是一定的。此時(shí)，通過(guò)蒸發(fā)器的冷水流量與供、回水溫差成反比關(guān)系，即冷 水流量越大，溫差越??；反之，流量越小，溫差越大。所以。冷水機(jī)組規(guī)定冷水供回水溫差5C 這實(shí)際上是規(guī)定了機(jī)組的冷水流量。這種冷水流量的控制實(shí)際上為控制冷水通過(guò)蒸發(fā)器的壓力 降。當(dāng)冷水出水溫度的設(shè)定溫度增加時(shí)，冷水主機(jī)的耗電量（kW）即可下降，性能系數(shù)（COP） 則將隨之增大，表示冷水主機(jī)于設(shè)定較高的冷水出水溫度時(shí)，將可活得較佳的節(jié)能效果。但由 于實(shí)

9、際應(yīng)用時(shí)，某些應(yīng)用場(chǎng)合空調(diào)的要求條件較為嚴(yán)格，不允許隨意提升冷水出水溫度，因此 若能在空調(diào)系統(tǒng)初期規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，將高冷水溫度系統(tǒng)與低冷水溫度需求的系統(tǒng)分別獨(dú)立設(shè)計(jì)， 以不同的冷水主機(jī)供給不同冷水水溫必能大幅度地減少運(yùn)行成本及能源。3中央空調(diào)系統(tǒng)部分負(fù)荷運(yùn)行的節(jié)能控制我國(guó)的工商業(yè)、大樓等一定規(guī)模的中央空調(diào)系統(tǒng)中，廣泛采用水冷式空調(diào)系統(tǒng)，水冷式 空調(diào)系統(tǒng)配備水冷式冷凝器，冷卻水系統(tǒng)通常按滿(mǎn)負(fù)荷配備設(shè)備。但是，在實(shí)際運(yùn)行中，部分 負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)間占很大比例。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，顯然，按滿(mǎn)負(fù)荷配置的冷卻水系統(tǒng)，在部 分負(fù)荷時(shí)存在著最佳調(diào)節(jié)問(wèn)題。在部分負(fù)荷時(shí)，由于制冷量小，冷凝熱負(fù)荷也小。因此，冷卻 水系統(tǒng)的水泵、冷卻塔就不需全量投入運(yùn)行。但是，如果投入量不足，無(wú)疑將使冷凝條件惡化， 造成冷凝溫度上升，相應(yīng)的冷凝壓力上升。在壓縮式冷媒循環(huán)中，蒸發(fā)溫度不變而冷凝壓力（溫 度）上升時(shí)，壓縮機(jī)的功耗增大，循環(huán)性能下降。但水系統(tǒng)的能耗減少。因此，在一定條件下， 減少冷卻水流量可以使總能耗減少，獲得節(jié)能效果。4結(jié)論如前