中央空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計中的若干技術(shù)問題

王偉釗

摘 要：中央空調(diào)系統(tǒng)是現(xiàn)代公共建筑中必不可少的組成部分，在抵消室內(nèi)環(huán)境冷、熱負荷中，發(fā)揮著十分關(guān)鍵的作用。而其中的中央空調(diào)水系統(tǒng)具有復(fù)雜的組成，它直接關(guān)系著中央空調(diào)系統(tǒng)的整體運行效果。但是，在現(xiàn)代中央空調(diào)的水系統(tǒng)設(shè)計中，卻還存在一些技術(shù)問題，亟待解決。基于此，本文深入研究了中央空調(diào)的水系統(tǒng)設(shè)計，并針對其中的有關(guān)問題，提出了一些解決策略，僅供參考。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào)；水系統(tǒng)；設(shè)計

本世紀以來，隨著中國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展以及城市化進程的持續(xù)深入，大部分現(xiàn)代化公共建筑都采用了中央空調(diào)系統(tǒng)來對室內(nèi)空氣環(huán)境的冷熱負荷進行調(diào)節(jié)。而相較于建筑給水系統(tǒng)以及消防水系統(tǒng)，中央空調(diào)水系統(tǒng)具有自身的一些特點。冷卻與冷凍水系統(tǒng)組成了中央空調(diào)的水系統(tǒng)，其中的冷卻水系統(tǒng)的作用是利用管道，通過水泵將空調(diào)制取冷量時的熱量傳給冷卻塔，并排入大氣；而冷凍水系統(tǒng)的作用是利用管道將制冷主機制取的冷量傳給空調(diào)的末端設(shè)備。根據(jù)空調(diào)負荷，確定了制冷機后，也就確定了冷卻與冷凍水量。

1 概述中央空調(diào)水系統(tǒng)

對于中央空調(diào)，冷熱水機組基本承擔了室內(nèi)的全部負荷。通過水管，空調(diào)的末端設(shè)備聯(lián)通了冷熱水機組，溫度的調(diào)節(jié)是通過冷熱水來實現(xiàn)的。水系統(tǒng)的布置以及獨立調(diào)節(jié)性等都直接影響著供冷（熱）的效果，同時還密切關(guān)系著各分機的獨立運行。

2 優(yōu)化管道的管徑和流速設(shè)計

應(yīng)基于對初投資以及運行費用平衡的綜合考慮，來確定合理的管道流速。流速越大，則選用的管徑可越小，可降低初投資，而水泵的揚程卻應(yīng)適當增大，運行費用也相應(yīng)地會有所提高，反之亦然。從理論上看，最佳的管道流速為初投資與運行費用和的值最小時確定的流速?；谶@個原則，設(shè)計手冊或規(guī)范中也都給出了流速的一個具體范圍。在設(shè)計空調(diào)水系統(tǒng)的過程中，應(yīng)取上限值，第一，空調(diào)系統(tǒng)很少實施滿負荷運行，通常運行都處于部分負荷下，在使用空調(diào)的季節(jié)，負荷率通常都低于70%，而一般是根據(jù)滿負荷流量來確定管道的管徑和流速的，因此，系統(tǒng)運行中的管道內(nèi)流速通常都不會太高，尤其是主管道。第二，現(xiàn)代建筑具有較多的功能以及建筑內(nèi)管線，且要求高。比如，空調(diào)房間的天花中，一般都有消防水管、電線槽以及空調(diào)的冷凍水管、送風管、新風管、冷凝水管、排風管等，部分還有排、給水管，而且管線的交叉現(xiàn)象十分普遍，致使所占空間變得更大。為了減少初投資費用，適當增大實際使用面積，建設(shè)企業(yè)希望管線所占的平面及空間不能太多，所以，管徑需要盡量小一些。3 合理控制變流量

變流量控制技術(shù)廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代中央空調(diào)系統(tǒng)中，它主要用于控制一次泵系統(tǒng)中的冷凍水泵、冷卻塔風機與水泵以及中央空調(diào)系統(tǒng)的一、二次回風系統(tǒng)、變風量系統(tǒng)以及新風系統(tǒng)等的變流量。以上變流量控制系統(tǒng)通常采用通用變頻器和自動控制技術(shù)，來完成對風機和水泵等的控制，并實時控制運行頻率，進而實現(xiàn)控制變流量以及節(jié)能的目的。冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能方法主要有：①優(yōu)化管網(wǎng)以及管路的設(shè)計；②優(yōu)化水泵系統(tǒng)的控制。但是，建成一個建筑以后，將會較難優(yōu)化已經(jīng)和建筑合為一體的管路與管網(wǎng)系統(tǒng)。相對來說，與管網(wǎng)系統(tǒng)管路的優(yōu)化相比，優(yōu)化控制水泵系統(tǒng)將會簡單得多。優(yōu)化控制水泵系統(tǒng)一般是為了保證水泵的流量可以適應(yīng)中央空調(diào)冷負荷的變化。在智能建筑實驗室中的冷凍水系統(tǒng)屬于有代表性的二次泵變水量系統(tǒng)，冷水機組和其一次泵進行聯(lián)動，變水量運行不太適合，因此，只可以優(yōu)化控制二次泵組?？梢岳瞄y門來調(diào)節(jié)變水量系統(tǒng)的流量，是通過管路特性曲線的改變來實現(xiàn)的，通過節(jié)流閥能夠?qū)⒐苈纷枇υ龃?，以便將流量減少。但是，該調(diào)節(jié)方法顯然不經(jīng)濟，隨著管路阻力的增加，管路損耗也會增大，所以，在降低了流量之后，功率卻并沒有顯著減小。調(diào)節(jié)水泵吸入側(cè)閥門的過程中，還存在氣蝕缺陷，因此，應(yīng)盡量減少對其的使用。

4 優(yōu)化變頻控制

通過比較空調(diào)水系統(tǒng)的幾種控制方式以及變負荷特性可知，一般情況下，針對舒適性空調(diào)，使用定壓差控制方法就可以很好地達到要求，而針對控制精度高的復(fù)雜系統(tǒng)，則需要利用變設(shè)定壓差控制，尤其適用于相對復(fù)雜的用戶端系統(tǒng)。而空調(diào)水系統(tǒng)具有變負荷特性，采用定壓差控制，則會導(dǎo)致水泵控制帶出現(xiàn)問題，從而會降低水泵工作點的穩(wěn)定性。所以，考慮到空調(diào)水系統(tǒng)存在非比例負荷變化，故系統(tǒng)運行工況點形成的不是控制曲線，而是控制帶。如果流量需求相同，則流量需求會隨對應(yīng)的用戶負荷分布而變化，控制帶的形狀也會隨管網(wǎng)形狀的大小而變化。

5 優(yōu)化設(shè)計冷、熱水循環(huán)泵

水泵的能耗是整個中央空調(diào)系統(tǒng)總能耗的20%左右，故具有較大的節(jié)能潛力?，F(xiàn)今，部分工程在冬、夏兩季共用一個循環(huán)水泵，而其水流量會隨供、回水溫差的提高而變小，隨負荷的增加而變大。在中國的夏熱冬冷區(qū)域，夏季空調(diào)冷負荷一般比冬季熱負荷大，而夏季和冬季中央空調(diào)的供、回水溫差分別為5℃和10℃，所以，夏季的水流量遠遠大于冬季的。水泵功率和揚程與水流量的乘積是正比例關(guān)系，所以，夏季水泵功率明顯大于冬季。若夏、冬兩季共用一臺水泵，既浪費電能，又會造成冬季的水泵運行和系統(tǒng)不符，導(dǎo)致水泵運行不在高效區(qū)，或運行為小溫差大流量而浪費電能。所以，應(yīng)分開設(shè)置夏、冬兩季的循環(huán)水泵。

6 結(jié)語

總之，中央空調(diào)一般用于營造建筑內(nèi)恒溫，使生產(chǎn)、生活環(huán)境更加宜人，故得到了廣泛的應(yīng)用。中央空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計既影響著空調(diào)的管理、運行、控制、維護和安裝，又影響著工程造價等。所以，應(yīng)針對水系統(tǒng)設(shè)計中的技術(shù)問題，優(yōu)化設(shè)計其水系統(tǒng)，以便提高中央空調(diào)系統(tǒng)的效果。

參考文獻

[1]張琦.基于STM32的中央空調(diào)水控制系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D].西安建筑科技大學，2017.

[2]林湛超.南京市環(huán)保局監(jiān)察技術(shù)綜合樓中央空調(diào)節(jié)能方案設(shè)計[D].華南理工大學，2017.

[3]劉敏層，張峰.基于PLC和組態(tài)王的中央空調(diào)水控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用[J].現(xiàn)代建筑電氣，2017，8（01）：19-22.

[4]李建維.中央空調(diào)水系統(tǒng)節(jié)能運行優(yōu)化技術(shù)研究[D].西安建筑科技大學，2016.

（作者單位：廣東華方工程設(shè)計有限公司）