摘要：本文通过对空调水系统设计存在主要问题进行分析，发现空调水系统的节能存在巨大的空间，通过探讨空调水系统的节能空间，提出了空调水系统节能设计的基本设计办法，为空调水系统节能设计提供参考。
关键词：空调水系统；变流量；节能措施
引言：随着经济和社会的发展，中央空调在商业和民用建筑中的应用越来越广泛，中央空调是现代建筑中不可缺少的能耗运行系统。中央空调系统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。随着设备功率和数量的增加，其能耗也不断增大。据统计，我国建筑物能耗约占能源总消耗量的30%。在设有中央空调的建筑物中，中央空调的能耗约占总能耗的 50~60%，而空调水系统的能耗占整个空调系统的能耗70%左右，水泵的能耗占整个空调系统的能耗25%以上。探讨中央空调水系统节能技术，优化空调水系统具有重大的意义。
1．空调水系统主要存在的问题
笔者对所接触的项目空调水系统做了必要的研究，空调水系统或多或少地存在设计保守、系统和设备选型不合理等问题。笔者对这些问题做了分析，得到造成这些问题的主要原因有以下几点：
（1）空调冷热负荷计算偏大或是在选取水泵的时候采用了较大的安全系数，造成空调水流量过大，温差偏小，造成水泵能耗增加。
（2）对水泵的扬程选择偏大，当空调系统实际阻力小于水泵的扬程时，造成流量偏大，流量严重偏大将烧掉电机。
（3）大部分水泵在低效率下运行。
（4）没有考虑条件限制，一律都采用了定流量系统，增加了水泵运行时的能耗。由于水泵的能耗占整个空调系统能耗25%以上。因此，采用变流量系统对中央空调水系统进行节能具有十分重要的意义。
（5）没有进行每个水环路的水力平衡计算，对与一些压差相差悬殊的回路也没有及时的采取有效的措施，因此，导致了水力及热力失调现象非常严重。
（6）串联设置平衡阀。设计人员为了能够达到设计要求，在空调水系统中大量串联使用平衡阀，使水系统阻力的增加，从而造成水泵能耗的增加。
2．水系统的节能空间
中央空调系统中各部分都离不开管路系统，管路系统庞大而复杂，它主要是指冷冻水系统、冷却水系统。这些系统需要消耗水泵较大的输送能量。空调管路系统应具备足够的输送能力，管道的布置应合理，在保证输送设计流量时，使阻力损失和水流噪声小，以获得经济合理的效果。通过以上空调水系统存在问题的分析，由于空调冷负荷数值偏大，造成管道输送系统加大，冷温水泵功率容量加大，输送管道加大。在传统运行方式下，只要起动水泵，就会在50Hz满负荷状态下运行，无论季节、昼夜和用户负荷怎样变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行。由于水泵和管道加大的结果，水系统将处于大流量小温差的状态下运行，形成很大的水系统节能空间。
传统的中央空调系统，大多采用二管制，冷热水泵合用。由于夏季、冬季空调水系统流量及系统阻力相差很大，一般按系统的供冷运行工况选择循环水泵，供热时往往水泵不在高效率区运行或系统为大流量小温差运行，形成很大的水系统节能空间。
3.空调水系统节能措施
根据上述的分析，可见空调水系统节能具有巨大的空间，探讨空调水系统的节能设计，具有重大的经济意义。
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（1）严格按照规范相关条文对空调负荷进行计算
在设计中央空调系统时，因为往往不进行详细的负荷计算，而是采用负荷指标进行估算，并且出于安全的考虑，指标往往取得过大，结果造成了系统的冷热源、能量输配设备、末端换热设备的容量都大大的超过了实际要求，因此从实际负荷需求出发，对设计负荷精计算不仅可以节省初投资，更是运行节能的重要前提。
（2）实现变流量控制
针对空调水系统存在的耗能问题, 经过分析，在符合空调主机运行工况和满足舒适性的前提下， 增大冷冻水供回水温差和冷却水的进出水温差，就可以降低冷冻水泵和冷却水泵的转速，减少冷冻水和冷却水的流量，降低管道的损耗，节约能源。
将定流量控制系统改为变流量控制系统。将传统的空调主机供水定流量控制的方法，改变成满足空调主机运行工况的变流量控制，这样就有可能实现冷温水系统跟踪末端负荷的变化，末端需要多少冷热量就供给多少冷热量，实现最佳的节能。同时，冷却水系统和冷却塔风机系统也实现变流量运行，节约大量的电能。
实时控制冷却水系统，优化制冷机组的运行工况。冷却水系统按照设置的进水温度和出水温度, 采用变流量运行方式，使冷却水系统实时跟踪制冷机组发热量的变化，按照需要散发热量，提高空调主机的热交换效率，控制制冷机组COP值，使其处于较佳状态。
（3）选择水泵在高效率下运行
在空调水系统中，水泵若是定水量运行，几乎所有水泵处在超流量状态。水泵特性曲线越平坦，管路阻力很少量的减少，就会使水流量增加很多，水泵的超流量现象就越严重。因此，用于空调系统中的水泵，应要求其性能曲线尽可能陡些。在选择泵时，还应使设计点位于水泵最高效率点的上方，这样可使其在大多数时间内位于最高效率区运行。
（4）冷却塔风机变频调速
冷却塔风机变频调速控制方法与水泵的控制方法略有不同，其只采用1台变频器同时控制冷却塔风机的转速，还有就是仅以冷却水的进水温度作为控制的依据，通常设定值为32℃。当进水温度大于32℃时，控制系统升高变频器输出频率，使风机转速增加，直到进水温度等于32℃，建立新的平衡；当进水温度小于32 ℃时，控制系统降低变频器输出频率，使风机转速减小，直到进水温度等于32℃，重新建立新的平衡。当风机转速已经很低，例如低于20Hz时，冷却水进水温度仍然低于设定值并继续下降, 这时控制系统将停止风机运行, 直到冷却水进水温度高于设定值时，才重新起动风机。当冷却水泵和冷却塔风机的转速都是50Hz,但出水温度和进水温度仍高于设定值，就应该增加冷却塔风机运行的台数。
（5）合理布置管路
合理布置空调水管走向，尽量做的每个环路满足设计要求，平衡阀只能作为水力平衡的辅助措施，不用把平衡阀作为主要水力平衡措施，减少平衡阀等耗能部件的设置，特别是串联设置平衡阀。
结语：对中央空调水系统采用最佳的节能方式，不仅对自身是一种节约，更是对国家的资源的一种节约，应该引起暖通空调设计人员的高度重视。在对中央空调水系统节能分析的基础上，笔者提出了一种通过变频调速对空调水系统进行变流量控制、选择水泵高效率的运行工况及冷却塔风机进行变频调速等方法进行空调水系统的节能设计，实践证明，在空调水系统的运行达到节能的效果，具有较大的经济效益。
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论文作者:陈升帅
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/20
标签：系统论文; 水泵论文; 节能论文; 冷却水论文; 流量论文; 风机论文; 冷却塔论文; 《基层建设》2016年第34期论文;