中央空调循环水系统节能改造设计
【摘要】循环水系统是中央空调系统的重要组成部分，其耗电量非常大，这也意味着循环水系统具有较大的节能潜力。本文结合工程实例，在介绍空调循环水系统节能改造方案的基础上，提出了具体的节能策略，为空调的节能作参考。
【关键词】中央空调；循环水系统；节能改造；策略
随着我国城市经济建设的快速发展，中央空调系统已广泛应用于工业、高层建筑、政府办公楼和酒店等建筑当中，成为了大型建筑物不可缺少的配套设备之一。中央空调系统主要由制冷主机、循环水系统和冷却塔风机系统等设备组成，具有管理方便、满足客户个性化需要及节约空间等优点，但在中央空调系统中，循环水系统的能耗非常大，约占整个空调系统能耗的50%以上。因此，如何有效地降低中央空调循环水系统的能耗就成为了技术人员亟待解决的
问题。本文通过探讨中央空调循环水系统的节能改造设计工作，提出了一些合理的控制策略。结果表明，改造后的空调系统运行稳定，温度及湿度满足要求，节能效果较为显著。
1、工程概况
某大楼的中央空调机房位于1楼，节能改造的主要对象是该机房的中央空调循环水系统，包括冷水主机、冷冻泵、冷却泵与冷却塔。原工程的中央空调为一次泵定流量系统，采用3台定流量离心式水冷冷水机组、4台（3用1备）冷冻水泵，、4台（3用1备）冷却水泵。空调主机的控制基本依靠主机自带的变负载控制，以及空调
运行管理人员根据空调负荷情况简单控制开机时间，空调水泵与冷却塔风机就地起停手动控制。
改造之后的中央空调为一次泵变流量系统，采用3台变流量离心式水冷冷水机组、4台（3用1备）变频冷冻水泵、4台（3用1备）冷却水泵。建立主机群控系统，根据负荷需求自动调节主机开启数量及运行状态，使各主机最大程度地处于高效运行状态。
2、节能改造方案
2.1 优化管网设计加强管网日常维护
管网布置时，力求简单，合理平衡系统阻力，合理选择设计流速。管道敷设时，尽量避免上下翻转，防止管道集气而减小流通断面，造成系统阻力增大。
阀门、过滤器是空调水管路系统中主要的阻力部件。阀门主要用来调节水量、切断管道，系统实际运行时，大部分阀门均处于全开状态，因而阀门应优先选择流通性能好、关断性能优良的闸阀，同时应尽量减少阀门数量。对于管径dn≤100mm的蝶阀，全开时其阀板占有的断面积约在12﹪以上，管径越小，阀板占有的断面积越大，因而在dn≤100mm的管道上应避免使用蝶阀。过滤器主要用来过滤系统中的杂质，因而应优先选择开孔率高、孔径为
5mm的自动排污过滤器。在空调系统的运行管理过程中，要定期清洗过滤器，如果过滤器被沉淀物堵塞，空调循环水流经过滤器的阻力会增加数倍。
水系统调试时，应认真调节管道阀门，避免不合理地调节阀门开
度，减少系统阻力，从而降低水泵电耗，达到节能的目的。
2.2 合理选择水泵的型号及型式
1.空调系统的工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线
共同决定（见图1）
根据设计流量进行严格的水力计算，计算出在该流量下管路的阻力，确定选用水泵的扬程。在对流量和扬程乘以一定的安全余量后，进行水泵的选型。选型后发现原有水泵比新选水泵大一个型号，若不更改水泵扬程，则实际运行时可能会导致水泵不能满足要求，或者造成运行费用增加，甚至水泵不能正常工作，对此我们进行如下分析：如图2，曲线i为管路的特性曲线，流量qa 是系统设计流量，在此流量下，管路的阻力为ha，即水泵的扬程为ha，应选用性能曲线如图中曲线1所示的水泵，使工作点落在水泵性能曲线1和管路特性曲线i的交点a上。但若选用了额定流量为qc，扬程为hc的性能曲线为2的水泵的话，若不对管路进行调节，则水泵的工作点将移至水泵性能曲线2和管路特性曲线i的交点b处，则此时系统中的水流量将大于设计流量qa，，达到qb，系统中将出现大流量小温差的工作情况；若要保证系统流量与设计流量qa一致，则需要在管路上减小阀门开度人为的增加阻力，使管路特性曲线变为ii，此时水泵的工作点将移至水泵性能曲线2和管路特性曲线ii
的交点c处。由于相同流量下泵2扬程大于泵1，其所配电机功率也大，使得能源消耗增多，运行不经济。
2.选择变频泵：室外空气温度、湿度参数在整个供冷季和供暖季
是在不断变化的，所以空调系统的冷热负荷在一年中也在不断变化，并不是保持一成不变。空调的冷热负荷一年中变化很大，全年大部分时间的负荷只有最大负荷的70﹪左右。当空调冷热负荷变化时，所需要的空调冷热循环水量也随负荷相应变化，使空调系统最大限度的节能。
2.3 增加自动控制系统
1.建立该大楼中央空调系统能效管理中心，实时监控每一台中央空调能耗设备的运行状况及能耗状况，客户现场采集的数据通过网络或无线传输技术传送到技术中心仿真系统中，仿真系统通过分析现场传送的数据，对系统的运行及控制进行优化，从而实现管理节能；同时，采用水泵变频技术，提高部分负荷运行时水系统的输送效率，合理控制供/回水温差，从而提高冷水机组的效率，实现水泵及整个水系统的节能高效运行。
2.建立主机群控系统，根据负荷需求自动调节主机开启数量及运行状态，使各主机最大程度地处于高效运行状态。此处，改造方需协调空调主机供应商提供主机的通信接口。
3.分别加装空调主机计量电表与辅机（水泵与风机）计量电表，完善系统的能耗记录。系统通过节能改造后，能够提高空调系统运行的自动化水平与管理水平，使空调系统的运行情况与负荷需求相匹配，提高水泵及主机的运行效率，从而使整个中央空调水系统高效运行，全面降低系统能耗。
3、结语
综上所述，通过对大楼进行管网改造、对管网进行水力计算，最后对水泵重新选型并增加自动控制系统等改造。结果表明，改造后的中央空调系统运行稳定可靠，室内温湿度均满足要求，并且有利于系统设备使用寿命的延长，优化系统运行的质量，节能效果较为显著。
参考文献：
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[2]柯昌进.对中央空调水系统节能的问题分析[j].中国科技纵横.2012年第23期
