制冷空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水節(jié)能運行研究

吳叢 劉昭

摘要：近年來，隨著我國經(jīng)濟發(fā)展，中央空調(diào)系統(tǒng)已廣泛應用于賓館、飯店、寫字樓、商場、醫(yī)院、地鐵站、文化娛樂設施等各類民用建筑，空調(diào)能耗增長很快，空調(diào)耗電占大型公共建筑總耗電量的50%以上，空調(diào)冷凍泵、冷卻泵耗電約占建筑空調(diào)耗電的20%左右，但國內(nèi)建筑物單位面積的耗電量約為國外同等規(guī)模同檔次建筑物耗電量的兩倍，節(jié)能潛力很大，分析、研究空調(diào)冷卻水泵變頻節(jié)能智能控制，不僅有利于保障空調(diào)冷凍機正常運行工況，而且可以大大降低空調(diào)水泵自身的運行能耗和整個系統(tǒng)的綜合能耗，降低建筑空調(diào)能源消耗和運營。對整個社會的節(jié)能和環(huán)保都具有非常重要的現(xiàn)實意義。

關鍵詞：制冷空調(diào);冷卻水;節(jié)能

目前，空調(diào)冷凍機一般都可以按照冷凍水出水溫度設定，根據(jù)負荷變化自動加載或減載，窄調(diào)冷凍水泵變頻調(diào)節(jié)也已廣泛應用，具有較為靈活的調(diào)節(jié)性能。但因涉及到空調(diào)冷凍機運行控制和冷凝器、蒸發(fā)器運行保護及冷卻塔運行要求，受以往技術和傳統(tǒng)設計觀念所限.冷凍機側的冷卻水泵變頻調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)分析研究和應用較少，絕大部分仍采用傳統(tǒng)的定頻冷卻水泵，不能隨負荷和天氣變化相應調(diào)整運行工況，無論季節(jié)、天氣和負荷變化，都在工頻狀態(tài)下全速運行，能量的巨大浪費是顯而易見的，節(jié)能潛力很大，而且。當冷卻水溫較低時，還會影響冷凍機正常運行工況給系統(tǒng)運行安全帶來隱患。

一、慨 述

據(jù)有關資料，建筑能耗中的 2/3～3/4 是可以通過正確、合理的措施節(jié)省下來的，此舉將對建筑物整體能耗的大幅度降低，特別是使用能耗的降低起到?jīng)Q定性作用。在中央空調(diào)系統(tǒng)中如何進行節(jié)能，空調(diào)系統(tǒng)通常以流體（如水）為工作介質(zhì)，通過電源啟動泵類在管道系統(tǒng)中循環(huán)，通過壓縮機、蒸發(fā)器、冷凝器、水泵、風機等進行各種形式的能量轉換，達到調(diào)節(jié)區(qū)域空氣的目的。水系統(tǒng)包括冷熱水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和冷凝水系統(tǒng)等。在中央空調(diào)系統(tǒng)中水作為重要的媒介承擔的作用是：將冷熱源的冷熱量輸送到末端。整個過程就是通過消耗能源而達到空調(diào)的目的，水在運行過程中承擔著非常重要的作用。因此加強對中央空調(diào)水系統(tǒng)的管理對節(jié)能具有重要的意義。

作為一名參加過多次中央空調(diào)工程施工技術人員，從節(jié)能角度考慮，分析歸納水系統(tǒng)及其運行的規(guī)律，有針對性的作好對中央空調(diào)水系統(tǒng)的運行管理，熟悉了解正確掌握相關設備、閥門等的性能特點與操作規(guī)律，有效彌補設計和施工的缺陷和不足，確保系統(tǒng)運行符合規(guī)范要求，合理降低運行成本，有效節(jié)約能源。作為工程承包方有義務對建設方運行人員進行正確操作的理論闡釋;并指導運行管理人員正確操作。節(jié)能表現(xiàn)在以下方面：保持水泵等設備合理負荷運行;冷水機組的無級啟停;自動末端機組自動調(diào)節(jié)開停機;利用冷卻塔免費供冷;冷卻水系統(tǒng)合理補水，以便節(jié)水;科學控制冷卻水溫度，節(jié)能效果明顯。

二、制冷空調(diào)系統(tǒng)的冷卻水節(jié)能運行

1、中央空調(diào)冷熱水系統(tǒng)

（1）從節(jié)能角度，以價值工程觀點，重視設計工作在系統(tǒng)類型選擇上的重要作用。根據(jù)供回管路的連接情況，典型類型、特點。常見兩管制系統(tǒng)。對任一末端設備自身不帶冷熱源，只設一根供水管和一根回水管，夏季供冷，冬季供熱，冬夏季的工況切換在機房內(nèi)進行。構造簡單，初始投資少。其缺點是過渡季節(jié)空調(diào)房間效果不能個性滿足。

根據(jù)水系統(tǒng)循環(huán)路徑是否向大氣開放，可將水系統(tǒng)劃分為閉式與開式。閉式系統(tǒng)冷熱水在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)密閉，不與大氣相接觸。其優(yōu)點：水泵揚程易于準確計算，故系統(tǒng)能耗小;水不易污染，對管路腐蝕程度低;不用投資設置開式水池。其缺點需要高處設膨脹水箱;系統(tǒng)本身不蓄冷?？照{(diào)末端布置在各空調(diào)房間，按照并聯(lián)于供回管路循環(huán)路徑是否相等，分為同程式與異程式。高層建筑多采用同程式。變水量系統(tǒng)。保持供回水溫差不變，改變負荷側的水流量適應房間負荷變化。管路上安裝電動兩通調(diào)節(jié)閥。系統(tǒng)水泵輸水量隨負荷變化而變化，其能耗在負荷運行時隨負荷的減小而降低，降低了水泵的運行成本。在冷水機房分水器與集水器之間設置旁通管路。包括壓差控制器和電動二通閥。此裝置多數(shù)情況下與變水量系統(tǒng)配合使用。

（2）負荷側分區(qū)兩管制機房四管制水系統(tǒng)。大型空調(diào)系統(tǒng)往往根據(jù)建筑內(nèi)負荷特性對水系統(tǒng)進行分區(qū)，當朝向?qū)ω摵捎绊戄^大時，按照朝向進行分區(qū)，各朝向內(nèi)水系統(tǒng)仍未兩管制，但主環(huán)路均應設置獨立供冷供熱總管。這樣可保證不同朝向的房間各自分別進行供冷供熱。

（3）系統(tǒng)定壓補水。空調(diào)系統(tǒng)正常運行，必須動態(tài)維持一定的運行壓力。在閉式系統(tǒng)中必須設置定壓裝置。定壓裝置常用三種，高位膨脹水箱，隔膜式氣壓罐和變頻補水泵。

（4）水泵。水泵是中央空調(diào)系統(tǒng)中的重要輔助設備。水泵的耗電量約占整個系統(tǒng)耗電量的 23～30%。因此安裝操作人員應該了解掌握水泵性能特點，定期保養(yǎng)，正確及時排除故障，使其處于良性運行狀態(tài)。建議建設單位從設計角度有必要對水泵的自動控制設計成變頻控制，有規(guī)律的運行。

（5）管道及閥類。應嚴格按照設計圖紙要求進行管道的安裝與驗收。如材質(zhì)選擇，內(nèi)外壁的清潔防腐，管道坡度，系統(tǒng)的排空氣。閥門的作用———控制和開閉管路;對管路流量調(diào)節(jié)。平衡閥具有特殊功能的閥門，具有良好的流量調(diào)節(jié)功能，并非常有利于水系統(tǒng)的水力平衡，節(jié)能效果明顯。常用的閥門還有蝶閥、閘閥、截止閥、止回閥、電動調(diào)節(jié)閥等。這些閥門在系統(tǒng)所起作用各不相同，按照設計選型安裝，位置不得隨意調(diào)整，各自有安裝具體要求。

調(diào)試過程中應該將調(diào)試完成的各類閥門標定各自調(diào)節(jié)的標記，作好記錄，嚴格控制關閉或開啟的時間。設計要求安裝的計量裝置必須經(jīng)過檢測與檢定。關于疏水閥。由于蒸汽流速較快，在蒸汽換熱系統(tǒng)安裝的疏水器管道必須保持設計坡度，以利凝結水及時排入凝結干管。系統(tǒng)良好的保溫是減少冷熱損失的重要保障。從節(jié)能角度講，合理的絕熱結構不但可以滿足系統(tǒng)運行的參數(shù)要求，還應符合系統(tǒng)技術經(jīng)濟性能要求。實踐中對此重視的確不夠。比如，閥門和法蘭等直接接觸空氣的部分，夏季易結露，若此處保溫質(zhì)量不合格，空氣就會浸入保溫材料中，產(chǎn)生的后果一是保溫效果明顯下降，二是管道設備容易腐蝕，大大減少投資壽命。

2、中央空調(diào)冷卻水系統(tǒng)常采用循環(huán)水系統(tǒng)。冷卻塔，冷卻水箱，冷卻水泵，冷水機組的冷凝器及其連接管路，控制閥門和儀表。常用系統(tǒng)形式：冷卻塔和冷水機組設置相同的臺數(shù)，共用供回水干管。并且與冷卻循環(huán)水泵電氣連鎖，且一一對應。注意冷卻塔處設置平衡干管，保持各支路水力平衡。冷卻塔免費供冷是一種節(jié)能降耗的空調(diào)供冷方式。在過渡季節(jié)，室外氣溫低于室溫時，適用于內(nèi)室的供冷空間，如計算機房，又如大廈的內(nèi)區(qū)。這種情況下，利用通過冷卻塔產(chǎn)生冷水，直接送入空調(diào)末端制冷，不啟動冷水機組或者減少冷水機組的運行時間。開式冷卻水需要定期補充冷卻水的原因：①蒸發(fā)損失;②飄逸損失;③排污損失。關于排污損失。隨著運行時間的延續(xù)，冷卻循環(huán)水里集聚雜物、水垢，需要定期及時排污，從而減少水量。水是不可再生能源。要盡可能減少補水量，采取下列減少的措施：（1）空調(diào)房間溫度不宜過高過低，減少冷水機的運行時間，或盡量處于非滿負荷運行狀態(tài)，需要冷卻塔降低的熱負荷隨之下降;（2）盡量采用軟化水作為循環(huán)水，排污損失大為減小。（3）嚴格控制冷卻水的溫度。從原理上講，冷水機組運行時，冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之間必須形成一定的壓差。因此機組的冷卻水進出水溫度必須科學嚴格保證，不能過高也不能過低。溫度過低，即機組不需要或者非滿負荷運行。

基于空調(diào)水系統(tǒng)管理是可以有節(jié)能潛力定期檢查冷卻塔運行狀況，保證運行正常，保證冷卻水溫度質(zhì)量。如流量是否正常，水質(zhì)是否清潔，布水是否均勻。

對我國這樣一個資源利用率較低的國家意義巨大，建筑節(jié)能是一項節(jié)約資源、保護環(huán)境、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要工作。

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