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中央空调水系统节能技术分析

发布时间:2015-12-17 21:13

在当前世界出现“能源”紧缺的时刻,“节能”问题已成为我国政府最关心的问题,欧洲发达国家已非常注重节能环保产品的使用,我国已占到世界总能耗的22%之多,推动节能产品刻不容缓。作为能耗大户,空调的节能设计颇受关注,空调中水系统中央空调作为最佳节能和舒适的空调类型,已逐步进入各类商业或别墅家用领域,然而, 空调水系统仅仅考虑在设计工况满负荷条件下运行时的能耗指标是很不够的, 还应注意部分负荷下运行时的“节能”问题。选择设计方案是工程在实际运行中能否“ 节能” 的关键因素, 但它又与设备选型、系统划分、选用设备数量和配套等情况有关。具体如何做到最佳的节能设计,利普思小编为你分析解答。
 

 

空调水系统节能途径可主要归纳为以下两个方面。一是系统自身, 即在建造方面采用合理的设计方案并正确的进行安装. 二是依靠科学的运行管理方法。使空调系统真正地为用户节省能源。
 
1 空调水系统概述
空调水系统是一个大型的热交换装置, 它以水作为介质, 在建筑物内部或建筑物之间传递冷量或热量。如图所示, 冷源以适当的流量供冷冻水到末端装置, 以满足末端冷负荷的需求。空调水系统分为冷冻水系统和冷却水系统。 
1.1 冷冻水系统
由集中的冷冻站或冷水机组对各分散的空调用户供应冷量。以冷水作为输送冷量的介质, 由泵及管道输送至各用户点, 使用后的回水经管道返回冷水机组的蒸发器中, 如此循环, 构成冷冻水系统。
1.2 冷却水系统
是冷冻站或冷水机组的冷凝器的冷却用水。在机组运行时, 经过冷凝器后水温将升高, 经水泵及管道输送至冷却塔, 经冷却塔冷却后水温下降, 然后经管道重新返回主机组冷凝器中利用。如此循环, 构成一个冷却水系统。

 

 

2 空调水系统节能意义及节能途径
一般空调水系统的输配用电, 在冬季供暖期间约占整个建筑动力的20-25%, 夏季供冷期间约占12-24%, 这是一个可观的数字。如图是某饭店空调系统各设备耗电量比例, 从空调系统能耗分配情况来看, 输送动力能耗约占整个空调系统能耗的50%以上, 如何降低这部分能耗是空调节能的重要环节之一。因此空调水系统的节能具有重要意义, 对其能耗进行考察和评价是空调系统节能的重要方面。空调水系统设计时, 冷冻水系统和冷却水系统可以设计成不同的类型。我们应该从节能的角度出发, 综合考虑设计中各个方面的问题, 包括系统的流量控制, 循环水泵的节能途径及冷却水系统中冷却塔的节能等。
目前, 空调水系统存在着许多问题, 如有些设计者选择水泵是按设计值查找水泵样本的铭牌参数确定, 而不是按水泵的特性曲线选定水泵型号有些设计者不对每个水环路进行水力平衡计算, 对压差相差悬殊的回路也未采取有效措施。因此水力、热力失调现象严重大流量、小温差现象普遍存在。设计中供、回水温差一般均取5℃ ,但经实测夏季冷冻水系统供回水温差较好的为4℃ , 较差的只有2-2.5℃ , 造成实际水流量比设计水量大1.5倍以上, 使水系统电耗大大增加。水系统节能应从如下方面着手设计人员应重视水系统设计, 认真进行水系统各环路的设计计算, 并采取相应措施保证各环路水力平衡。认真核对和计算空调水系统相关系数, 切实落实节能设计标准的要求值, 积极推广变频调速水泵和冬、夏两用双速水泵等节能措施。

3 空调水系统的节能方法
在水系统设计中, 冷冻水泵的容量是按照建筑物最大设计负荷选定的, 但是实际空调负荷在全年的绝大部分时间内远比设计负荷低, 绝大多数时间是在部分负荷下运行, 而且负荷率在以下的运行时间要占一半以上。部分负荷时运行调节的传统方法是采用质调节定流量, 调节温度。在定流量水系统中, 没有任何自动控制水量的措施, 系统的水量变化基本上由水泵的运行台数决定, 如图所示。这种方法存在的问题是随着负荷的减少不仅不能减低系统的能耗, 而且当存在再热、混合等损失时, 能耗反而增加。与之相对应的量调节变流量调节不仅可防止或减少运行调节的再热、混合等损失, 而且由于流量随负荷的减少而减少, 使输送动力能耗大幅度降低。

图表示的是某一周边区空调系统采用不同变流量控方法的节能效果闭。从图中可以看出任何形式的变流量系统都要比定流量系统节省电力。
通常所说的变流量水系统是指在水路系统空调末端使用电动二通调节阀, 根据室温的变化调整其开度或状态, 从而引起冷水系统流量的变化。它是与水路系统空调末端使用三通控制阀的“ 定流量系统” 相对而言的。所谓变流量与定流量均是指输送冷冻水的水路系统的流量, 而不是通过末端的流量, 经过末端装置的流量在上述两种方式下均是变化的。变流量的目的是要使由冷源输出的流量, 其所载冷量与经常变化着的末端所需冷量相匹配, 从而节约冷源输送动力和冷源的运行费用。工程设计中, 经常采用的变流量水系统包括单级泵变流量水系统、二级泵变流量水系统。 

水泵是空调系统中的重要组成设备, 也是重要的用电设备。采用变频调速装置, 通过改变水泵电动机转速, 使之在任何情况下都使其工况点落在高效运行区域内, 从而获得较大节能目的。此外, 以前变频调速装置价格较贵, 从而初期投资较高, 但日前我国已经可以独立生产, 且生产商逐年在增多, 变频调速装置价格已经能使我们所承受, 而且从长远来看, 变频调速装置所产生的节能效益在短期内可以回收设备投资, 具有很大应用实际应用意义。

4 结论
1 由于空调系统在绝大部分时间内在部分负荷下运行, 空调水系统采用变频调速装置在技术上和经济上都是合理的, 其节能效果显著, 从工程实例也可看出投资回收期较短, 一般在一年左右。
2 水泵电机功率越大, 运行时间越长, 节能效果越明显。
3 空调制冷系统的冷冻水、冷却水变流量系统可使冷水机组在部分负荷下运行带来显著的节能效果。