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機在節(jié)能運行 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)全負荷運行時，其附屬設(shè)備冷水泵、冷卻水泵及冷卻塔風機耗電約占中央 空調(diào)總耗電量12%15%。根據(jù)美國空調(diào)制冷學會（ARI）統(tǒng)計；一般空調(diào)設(shè)備有90%的時間運行在 70%的負荷一下，因此在部分空調(diào)負荷時，冷水泵、冷卻水泵及冷卻塔風機耗電量所占比例將會 更高。目前中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能控制大都針對冷水主機，很少針對附屬設(shè)備中冷水泵、冷卻水泵 及冷卻塔風機做研究，雖然中央空調(diào)系統(tǒng)水泵及冷卻塔風機已漸采用變頻節(jié)能控制，但

2、變頻實 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之間節(jié)能運行存在著顧此失彼，因 小失大的問題，影響了系統(tǒng)的運行和節(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)動電機（冷水主機的電機）耗電為方向，不過這跟最佳化節(jié)能目標有相當?shù)钠?，?調(diào)系統(tǒng)運行效率系依冷卻水泵、冷卻水塔的選擇、冷水主機型式、空調(diào)負荷，以及環(huán)境濕球溫 度而定。滿負荷時，若減少冷卻水量將得不償失，而在部分負荷時，適當調(diào)節(jié)冷卻水流量卻可 以達到某種程度的節(jié)能。國內(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，普遍采用有較遠運行效率的 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)負荷匹配

3、設(shè)置，當空 調(diào)系統(tǒng)在部分負荷時，由于制冷量小，冷凝熱負荷也小。因此，冷卻散熱系統(tǒng)的冷卻水泵、冷 卻塔風機就不需全量投入運行以節(jié)約耗能。為了進一步提升中央空調(diào)整體效率，還要針對中央 空調(diào)散熱系統(tǒng)的運行參數(shù)（冷卻水溫度）進行最佳化調(diào)節(jié)使得整體耗能（包括冷水主機、冷卻 塔風機、冷卻水泵的耗能）達到最小。使空調(diào)系統(tǒng)的變頻節(jié)能工作盡可能做到完美無缺、獲得 最大的節(jié)能效果。1冷卻水溫度最佳化控制針對冷卻水溫度對于冷水主機的冷卻塔的綜合耗能的影響分析冷卻水溫度控制、以及冷 卻塔風機的變頻調(diào)速控制。對大中型空調(diào)系統(tǒng)而言，水冷式冷水機組是采用得最為普遍的冷源。目前國內(nèi)的設(shè)計標 準都把冷卻水供、回水溫度定義為32

4、C、37C的運行范圍。這是因為我們對冷水機組性能測定 是在冷卻水溫度32C進入冷凝器，37C流出冷凝器的條件下定義的。但冷水機組在實際使用時， 有90%以上的時間運行在非設(shè)計條件（部分負荷）下。此時，不但冷水機組的工作負荷與設(shè)計 負荷有偏差，而且由于室外氣候條件的變化，冷水機組的工作點也與設(shè)計工作點有很大的不同。 在各種不同的空調(diào)條件下需要進行冷卻水溫度的最佳化控制才能使得整體冷水機組的耗能最 低。對于傳統(tǒng)機械式的冷卻塔，其風機轉(zhuǎn)速越高，冷卻水的溫度就會越低，此時冷卻塔的耗 電越大；但是對于冷水主機來說，冷卻水溫度越低，冷水主機的耗電越少。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。但對于主機來說，由于進入冷凝器的 水溫升高，相應的主機耗電會增加。這里顯然存在一個最佳化控制的問題。實際上，冷水主機和冷卻塔的整體最低耗能并非確定在某一個固定的冷卻水溫度上，它 會隨著室外濕球溫度、冷水主機的負荷的變化而變化。因此，若能在冷卻水系統(tǒng)的運行過程中， 及時計算出該時刻的冷卻水最佳化溫度，提供給冷水主機的冷凝器，則將減少冷水主機與冷卻 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，也有冷卻塔風機的兩段 風速控制，還有冷卻塔風機的無段變頻控制。采用多部冷卻塔并聯(lián)，對風機采變頻調(diào)速控制， 多部冷卻塔并聯(lián)且以較低轉(zhuǎn)速運行時冷卻塔節(jié)能的一個較好方法?？照{(diào)

6、系統(tǒng)部分負荷運行時，冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)普遍被忽視。如果根據(jù)實地測試和計 算機分析，提出空調(diào)系統(tǒng)部分負荷時，冷卻水系統(tǒng)的節(jié)能調(diào)節(jié)原則，可指導既有空調(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。影響空調(diào)系統(tǒng)冷水主機性能的一個主要因素是冷凝溫度。對于采用水冷式冷凝器的空調(diào) 系統(tǒng)冷水主機，冷卻水系統(tǒng)的調(diào)節(jié)直接影響到冷凝溫度。當蒸發(fā)溫度不變，冷凝溫度升高時， 冷媒循環(huán)的壓縮比增大，效率降低，壓縮機的耗功增加。在部分負荷時，由于制冷量小，冷凝熱負荷也小。因此，部分負荷時水泵和冷卻塔就不 需全量投入運行。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，壓縮機的耗功增大，冷水主機的性能下降。冷卻塔雖然是中央空調(diào)系統(tǒng)中的附屬設(shè)備，但它卻擔負著散發(fā)整個系統(tǒng)所吸收的總熱量 的重要任務。因此，對冷卻塔的操作正確與否，直接關(guān)系到整個空調(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量到的參數(shù)為室外干球濕 度和室外空氣相對濕度，而判斷冷卻塔投入運行量的多寡則是利用室外濕球溫度的大小來衡量 的，因此必須從測量到的室外干球溫度ts和室外空氣相對濕度去求出室外濕球溫度，這個求解 過程可由空調(diào)原理來計算。2冷水溫度最佳化控

8、制中央空調(diào)冷水機組在標準條件下系按所規(guī)定的冷水回水溫度為12C，供水溫度7C溫差 為5C的條件下運行的，對于同一臺冷水機組來說，若運行條件不變，外界負荷固定的情況下， 冷水機組的制冷量是一定的。此時，通過蒸發(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。冷水機組規(guī)定冷水供回水溫差5C 這實際上是規(guī)定了機組的冷水流量。這種冷水流量的控制實際上為控制冷水通過蒸發(fā)器的壓力 降。當冷水出水溫度的設(shè)定溫度增加時，冷水主機的耗電量（kW）即可下降，性能系數(shù)（COP） 則將隨之增大，表示冷水主機于設(shè)定較高的冷水出水溫度時，將可活得較佳的節(jié)能效果。但由 于實

9、際應用時，某些應用場合空調(diào)的要求條件較為嚴格，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)計時，將高冷水溫度系統(tǒng)與低冷水溫度需求的系統(tǒng)分別獨立設(shè)計， 以不同的冷水主機供給不同冷水水溫必能大幅度地減少運行成本及能源。3中央空調(diào)系統(tǒng)部分負荷運行的節(jié)能控制我國的工商業(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)通常按滿負荷配備設(shè)備。但是，在實際運行中，部分 負荷運行的時間占很大比例。在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，顯然，按滿負荷配置的冷卻水系統(tǒng)，在部 分負荷時存在著最佳調(diào)節(jié)問題。在部分負荷時，由于制冷量小，冷凝熱負荷也小。因此，冷卻 水系統(tǒng)的水泵、冷卻塔就不需全量投入運行。但是，如果投入量不足，無疑將使冷凝條件惡化， 造成冷凝溫度上升，相應的冷凝壓力上升。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，壓縮機的功耗增大，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