水冷中央空调系统节能技术浅析

水冷中央空调系统节能技术浅析

应钦

 上海电力能源科技有限公司  上海   200032

摘要：空调作为最常用的降温、升温系统，在为生活带来方便之余同样带来了环境温度上升、能耗损失严重等问题。中央空调系统规模和耗能大，为重要场所提供调温作用，但整个系统随着时间的推移，带来了制冷效果降低、能耗加大等不良现状，为促进空调系统经济合理运行，本文将对水冷中央空调系统提出节能优化方案。

关键词：水冷中央空调；系统节能；节能技术

引言：中央空调系统在运作过程中，为了满足人们对温度和湿度的要求，打造更加宜居的内部环境，这时中央空调会在运作中加大能源消耗。据相关数据分析，中央空调产生的能耗将近二分之一，这就意味着需要加大对中央空调节能控制的研究，在满足能量控制的同时，实现资源的可持续发展。因此，现阶段对中央空调系统方案设计和节能分析进行全面探究，具有至关重要的意义。

1中央空调系统概述

中央空调系统在运作过程中离不开节能控制系统，对于节能控制系统来说，在运作时主要是利用感应器分析外部的温度、湿度，然后使用人工智能管理模式进行模糊计算，满足每个空间的温度需求，从而有效的控制冷冻回路、冷却水速等一系列的内容，打造更加宜居的居住环境。中央空调最主要的组成是压缩机，分析压缩机的各类参数，才能确保系统能够正常运作，充分发挥制冷或者是制热效果，在探究过程中要考虑压缩机的制冷剂、压缩比以及制冷剂注入量。在中央空调系统在设计过程中，无论是冷热源智能控制系统、水泵智能控制系统，还是冷却塔智能控制设计以及能量分项计量设计等一系列的内容，必须要做好全面的管控，保证系统能够正常运作，提高系统在最大范围内实现能耗的节约。

2水冷中央空调系统运行现状

空调系统在运作过程中需要考虑到功能分区、功能形式以及末端等在内的相关内容，尤其是设备在运行环节，针对变频器存在的冷却泵和冷冻泵需要找到软启用的项目。针对负荷发生的改变进行探究，做好相应功率的调整工作，需要安装空调监管系统，实现智能化监管，一旦空调出现故障，它能采取有效的排查和处理，减少不必要的损失。中央空调系统。在运作过程中，使用的是人为调控的方式，可能在某种程度上无法根据负荷的变化自动的调解冷却水温，或者是热水温度系统在运作时大部分时间都处于过于负荷的状态，不能严格地参照负荷变化调整水泵或者冷却塔，这样会加大能源的损耗。

3.水冷中央空调系统节能措施

3.1系统优化设计

以某数据中心中水冷中央空调系统设计为例，设计师首先应该具备中央空调系统的节能思维，在设计前应利用模拟软件对建筑进行建模，模拟建筑的实际动态负荷需求;方案定案前应到现场实际考察，与建设方深度沟通了解建筑的实际功能，空调使用规律及运行时间。充分考虑系统的稳定性，系统末端管路水力平衡是系统稳定运行的关键，系统设计时，取消末端的平衡阀，确保末端管路采用同程设计，保证系统的水力平衡。

3.2系统设备选型优化

水冷中央空调系统中主要设备包括主机、水泵、冷却塔和末端设备。其中主机是系统中的功耗大户，约占系统总耗能的60%。因此，主机的选型尤为重要。机组选用一级能效，磁悬浮或高效降膜式水冷机组，且数量控制在2～4台为宜，其中1台主机应当满足系统最低负荷工况的冷量需求。考虑到经济型，以高效定频机组为主，其中1台为变频主机，水冷机组之间互为备用，在过渡季节系统负荷较低时，可选择开启一台主机变频运行，确保主机运行在高效区。

循环水泵是空调系统水力输送的核心部件，其设计选型不仅影响到系统的功耗，而且还对系统的稳定运行起到关键作用。水泵的选型主要有流量、扬程、效率3个参数决定的。流量的设计比较容易，一般是按主机的额定流量匹配选型的。扬程却需要精确的计算来选择，一旦扬程选择过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪声加大。此外，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，严重时甚至会烧坏电机。空调系统中通常选用变频水泵，或者定频水泵加装变频器来控制。根据系统的供回水温差反馈来控制水泵电机的输入频率，调节水泵的电机转速，进而改变水泵的流量和扬程，使水泵在低功耗运转。考虑到运行的稳定性，循环水泵优先选用立式泵，水泵效率值不低于80%,水泵变频控制，电机运行频率在30Hz～50Hz范围内，节能效果比较显著。

3.3空调智能群控管理工作

空调机房中普遍配置多组机房专用空调，一旦群控管理不当则可能出现不利情况。此类情况主要表现为以下两种情况：一种为空调冷却需求虽不高，但仍可能存在不同空调同步工作的情况；另一种为部分机组制冷，但其他机组却处于加热状态，或部分机组处于加湿状态而其他机组处于除湿状态等。此类情况都可能造成大量能源浪费。为避免浪费则需要做好群控管理工作。其具体工作可从以下三方面入手：第一方面为协调主空调机与备空调机，使其实现自动切换，在系统中定时轮换，提升整体系统的可靠程度；第二方面为精准预测机房制冷需求，并依照此需求确定空调需要开启的数量；第三方面为预判机房整体温度，控制好温度与湿度，使不同机组能达到协调工作的目标，以免出现同时制冷与加热、同时加湿与除湿等情况。

3.4完善蓄冷罐运行机制

为提升数据机房制冷工作的连贯性，需要使空调系统得到15～20分钟的蓄冷水量，以此保障系统均配。在数据机房投入运行的初始阶段，各项数据设备发热量并不高，此阶段需要利用蓄冷罐中储存的冷量，避免主机频繁开机。随着运行时间不断加长，制冷主机也达到了可开启运行的条件，但冷负荷情况仍存在一定波动，可能导致主机频繁启动，不仅造成能源浪费，也对主机使用寿命造成不利影响。为解决此类问题，则可发挥蓄冷罐的作用，当负荷较低时，主机运行时间与停机时间都将相应延长，避免频繁启动，达到节约能源的目标。

3.5完善自由冷却运行机制

当室外处于冬季时，自由冷却技术可发挥重要作用。此项技术需要充分利用自然冷源，达到节约空调系统能源的目标。除冬季外，当处于过渡季节时也需要对室外气温进行充分利用，使冷空气起到降温的作用。自由冷却系统在此环节中需要与制冷系统并联，其相关配置需要涵盖板式换热器与冷却塔、一二次水侧循环泵等。当处于夏季，自由冷却系统无法使用时，冷却塔可发挥自身作用，与主机共同工作，提升主机COP值。自由冷却系统在空调系统中可独立运行，当室外气温相对较低时，可使其独立运行，以此保障数据机房温度达到要求。

结束语

目前，国家的发展正处于由大到强的过程，建筑业同样需要从粗放型向集约型发展，由施工企业向现代工程服务商转型升级，提供建筑全生命周期服务。建筑全生命周期服务的关键内容之一是后期运营过程中的建筑机电系统服务。只有从设计、施工、运维等环节进行整体技术优化，对空调系统的施工质量和能效结果负责，形成单一的责任主体，才能实现真正意义上的空调系统节能。

参考文献

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[2]戴力军.基于水冷式中央空调的数据机房暖通空调系统节能设计[J].科技视界,2019(17):252-253+243.