中央空调水系统的节能改造技术与实践探索

中央空调水系统的节能改造技术与实践探索

冯伟斌

（广州索电贸易有限公司）

摘要：随着科学技术的不断发展和进步，中央空调的性能也越来越完善，成为社会生产生活中必不可少的重要组成部分，极大地提升了人们的生活质量。在我国中央空调的需求量不断上升的当下，如何在中央空调中应用节能技术，成了提升社会资源利用率的重要问题。生产企业应当积极探索相关技术，增强中央空调的节能性，这是实现环境保护和生产和谐发展的重要工作。通过对于水系统进行节能改造，能够有效降低中央空调能耗，提升资源利用率。本文将分析中央空调水系统的节能改造技术与实践。

关键词：中央空调；水系统；节能改造；技术；实践

在经济的发展过程中，可持续发展理念越来越重要，成为指导我国社会生产的重要理念。空调系统的能源消耗巨大，如何做好其节能改造，是保障绿色生产的重要问题，国家和企业应该共同提高重视程度。中央空调系统在空调系统的能源消耗总量中占18%左右，其节能改造技术的应用，能够大大降低空调系统的能源消耗，实现绿色生产。这是我国经济发展的要求，也是实现环境保护和企业生产经营和谐发展的关键工作。在目前中央空调的冷热源系统中存在着很多问题，比如中央空调冷热源机房容量过大、缺少低负荷运行小机组、离心机组喘振、水泵扬程选择过大等等，这都是影响中央空调水系统实现节能改造的关键因素。为此，必须积极探索中央空调水系统的节能改造技术，比如冷源改造技术、循环泵改造技术，提升其节能性能。

一、冷源改造技术

（一）制冷机的性能系数COP

通过某市对于大型公共建筑以及国家政府机构的调查，计算并得出制冷机的性能系数COP，通过分析数据可以看出公共建筑的强制执行标准依然要高于机组COP。

在某办公楼，共有3台500RT的离心式冷水机组被投入使用，具有340KW的压缩机功率。其基本的使用状况为，通常情况下只开1台离心式冷水机组，在天气炎热的情况下开2台离心式冷水机组。通过调查显示，其制冷机组COP在3.51——4.12之间，相对于公共建筑的强制性标准而言比较低，相对于设计工况的COP而言也比较低。

在对某酒店的COP研究中，工频离心式机组是其制冷机组的主要组成部分，机组组成形式为4×400USRT，同时运行2台工频离心式机组是其最大负荷，其设计能效比为5.43。通过对其制冷机组运行参数的检测，1#机组的负荷率在40%——74%之间，其制冷机的性能系数COP在3.35——4.28之间，这相较于公共建筑的强制性标准而言比较低；在对2#机组的调查中，其负荷率在37%——85%之间，制冷机的性能系数COP大约在2.84——4.60之间，相较于公共建筑的强制性标准而言也相对较低【1】。

（二）制冷主机COP节能改造

部分负荷是冷水机组的主要运行工况，恒速离心机是其重要的组成部分，能够在调节机组输出冷量的过程中通过调节导流叶片来完成，70%——80%的负荷是其最高效率点，当其负荷率处于40%左右时，制冷机性能系数COP大约在5.1左右；当其负荷率处于80%左右时，制冷机的性能系数COP大约在5.89左右；当其负荷率处于100%左右时，制冷机的性能系数COP大约在5.33左右。当负荷随时间降低时，其冷量能耗逐渐增加。图1为COP与负荷率的关系。

图1.COP与负荷率的关系

通过图中可以看到，变速运行制冷机最高效率点能够在负荷下，为了提高机组的功率因素，可以通过控制机组变频的方式完成，能够使得机组启动性能得到提升，减少喘振，大大增强整个机组的可靠性。

（三）水蓄冷改造

在改造水蓄冷的过程中，需要在常规冷水机组的基础上进行改造。蓄冷容器的选择可以是地下室、消防水池、蓄水设施等等，此外还应该增设充冷泵、放冷泵和板式换热器设备。水蓄冷改造具有很大的节能优势，大大增加了系统的高负荷运转时间，能够提升5%——8%的制冷效率；此技术还能够增加经济效益，使得资金问题顺利得到解决；还能够增加社会效益，能够对电网负荷起到平衡作用，使得环境得到保护，提升社会的资源利用率；此外，此技术的安全性能够得到保障，促使系统安全运行。

（四）增设小容量机组

在某办公楼的制冷机组设计中采用的是“三大一小”的模式，但是为了降低运行成本，将机组模式改为了只有3台大机组，这就使得在运行的过程中出现喘振甚至无法启动的问题，通过增设2台风冷热泵机组，有效的缓解了这个问题，使得办公楼的供冷能够更加可靠【2】。

二、空调循环泵改造技术

2.1空调循环泵改造的基本内容

在科学技术的不断发展中，空调循环泵的改造需要在计算机网络技术的支持下，实现智能变频控制，在此过程中需要用到高科技控制软件、只能自控技术和网络通讯技术等等。在进行改造的过程中，其主要目标是减少冷却水和冷冻水量；降低能耗和运行成本；减少振动和磨损，保障设备的使用质量；实现“软停机”“软启动”；还应该对于电机和冷却塔的噪音进行降低。

2.2实例分析

对某市写字楼进行空调循环泵改造。写字楼3.8万㎡，2台600RT离心式冷水机组是其中央空调冷热源的主要组成方式，还包括冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔等辅助设备。在7、8月份，设备工况为冷却塔4台、冷冻泵2台、冷却泵4台和主机2台；在5、9月份，设备工况为冷却塔1台、冷却水泵2台、冷冻水泵1台、主机1台。，在进行节能改造时，主要是对于2台冷却泵和2台冷却水泵进行变频调速控制。模糊控制是控制器的算法，界面集中监控的方式应用在中央空调系统和水泵运行状态的参数获取中【3】。

2.3改造结果

改造后系统具有很强的节能性，制冷系统的节电率大约在20%左右，模糊变频控制的应用，使得机组能效比大大提升，对于水泵的用电量也有明显降低；改造后还具有明显的经济效益，每年节约电费大约在10万元左右；还使得冷却温度降低，能够有效保障机组运行的安全性；此外，在室内温度的控制精度和减少水流量以及增加供回水温差等方面也具有很明显的效果。

2.4冷却水系统节能控制方案

首先，应该设置温度传感器，对于出水温度和回水温度信息数据进行采集，为了调节输出频率，需要设置供回水温差变频器。当温度比较高时，变频器的输出频率较高，这时电机的转速就会增加，使得水流量增加；当温差较小时，对于冷却水流量进行降低，输出频率也会降低，这时的水流量会减少。

其次，当回水温度在32℃以上时，变频器的运行频率较高，为了适应实际需要，可以换为工频，实现多台冷却泵运行。

最后，在计量电能消耗时，远传电表的应用能够增加电量统计的效率和精确度，还能够在故障发生时实现自动报警。

结语

为了实现绿色生产的目标，需要对能耗比较大的中央空调水系统进行节能改造，其改造技术主要包括冷源改造技术和循环泵改造技术，其中冷源改造技术又包括了水蓄冷改造、制冷主机COP节能改造和增设小容量机组。两种技术都能够明显减少用电量，实现能耗的降低，符合可持续发展的基本理念。

参考文献：

[1]刘永建.中央空调水系统的节能改造技术实践研究[J].中国战略新兴产业，2017（36）：50.

[2]杨胤保.中央空调系统节能改造技术应用分析[J].科技广场，2012（06）：83-87.

[3]李玉云，高春雪，翁维安.中央空调水系统的节能改造技术与实践[J].节能，2008（10）：34-36+3.