中央空調水系統節能降耗改造分析

劉慶瑜

摘? 要：以某建筑的中央空調水系統節能改造項目為例，分析了該建筑現有空調水系統節能改造的空間，并結合實際情況提出了該建筑空調水系統的節能改造方案。

關鍵詞：中央空調;水系統;節能改造;冷卻泵

中圖分類號：TU831 ????????????文獻標識碼：A?? ????????????文章編號：2095-6835（2014）23-0057-02

1? 建筑空調系統現狀

該大廈建筑面積約4.7×104 m2，系統全部采用空氣-水式空調系統（風機盤管+新風）。大廈主機房內設有燃氣制冷機組3臺;45 kW冷熱水循環泵3臺，泵并聯運行;90 kW冷卻循環泵3臺，泵并聯運行，每年5—10月使用;另有冷卻塔3臺，位于屋頂。空調水系統按定流量系統配置和運行，主管路未見差壓控制器，支管路設普通手動閥門，平時不調節。

2? 水系統動態監控節能潛力分析及控制方案

2.1? 節能潛力分析

通常情況下，冷卻水泵的設計是按最大負荷設計的，并附加一定的安全系數。在實際運行中，大多為定流量運行，水泵耗電量幾乎常年不變，冷卻水普遍存在“大流量、小溫差”的問題，造成能源浪費。數據顯示，空調系統90%的時間是在75%及以下負荷下運行的。

在該大廈實際運行中，冷卻水泵只運行1臺，冷卻水供回水溫差較小，水泵大部分時間處在單臺水泵部分負荷下運行。冷卻水出水溫度過低，冷卻水相對過量。因此，采用變頻控制的冷卻水系統具有很大的節能空間。

2.2? 冷卻水系統節能控制方案

2.2.1? 冷卻水系統節能控制策略

監控冷卻水系統中冷卻水的供回水溫度和壓力。由于冷卻水系統分支管路比冷凍水系統要簡單，分支數較少，所以控制策略相對簡單一些。但由于冷卻水參數對冷機效率有所影響，因此，要同時考慮冷機和冷卻水系統的水力特性，對冷卻水采取一些保護策略。總之，在對冷卻水系統變頻控制前，要先保障用戶側的空調采暖質量，在此基礎上盡量降低水泵功耗，節約運行費用。

2.2.2? 冷卻水系統節能控制方案

該大廈的空調系統在大部分時間里使用1臺冷卻泵，所以只需對1臺冷卻水泵進行變頻控制即可。根據水泵磨損情況和

運行時間累計，3臺水泵輪流切換使用。考慮到節能和空調效果，采用“以溫差控制為主、回水溫度控制為輔”的策略來控制冷卻水系統。具體方案如下：①用溫度傳感器采集冷卻水回水和出水溫度，利用冷卻水供回水溫差變頻器調整輸出頻率。當溫差較小時，冷卻水流量相應減少，這時變頻器輸出頻率降低，電機轉速減慢，水流量減少;當溫差較高時，直燃機組有更多的熱量需要帶走，這時使變頻器輸出較高頻率值，電機轉速加快，水流量增加。②如果冷卻水的回水溫度超過32 ℃，并保持一段時間后，變頻器優先以較高頻運行，或自動切換到工頻工作，甚至工頻會啟動另1臺備用泵，采取2臺或多臺冷卻泵并聯運行的方式。③采用遠傳電表對冷卻水泵電耗進行統計和記錄，并可現場查詢用電曲線。電表具有遠傳功能，并提供RS485、脈沖等方式接入樓宇自控系統，實現動態顯示冷卻水泵運行狀態、統計運行時間、故障報警等各項功能。

2.3? 冷卻塔節能控制方案

2.3.1? 冷卻塔節能控制策略

該大廈冷卻塔位于17層平臺上，共有3臺冷卻塔，共計8個冷卻塔風扇。其冷卻水槽連在一起，每臺風扇均可單獨控制，可高速/低速調節，高速電機功率為5.5 kW，低速電機功率為2.8 kW。目前，冷卻塔運行采用人工啟停、粗放調節的方式。

針對該大廈冷卻塔臺數比較多的情況，采用分組控制的方式進行調節，控制原理比較簡單，優化節能空間較大。可根據冷卻水供回水溫度、冷卻塔開機臺數、冷機能效比特性制訂最優冷卻塔運行策略，在大幅降低冷卻塔本身風機耗電的同時，減少冷卻塔電機的啟停磨損，降低維護成本。還可以通過優化冷卻水的運行工況，為冷機提供高效的運行工況。對冷卻塔的節能監控，實際上是對冷機和冷卻塔的綜合監控，節電率高達30%～50%，具有可靠性高、控制靈活、投資低和收益大的特點。

2.3.2? 冷卻塔節能控制方案

通過測量冷卻水供水溫度和冷卻水溫度設定值，決定啟/停冷卻塔風扇。當冷卻水供水溫度低于冷卻水溫度設定值，并持續一段時間沒有變化時，則應將1臺風扇調整為低速運行，如果仍然沒有變化，則應停止1臺風扇的運行;當冷卻水供水溫度高于冷卻水溫度設定值，并持續一段時間沒有變化時，則應增加1臺風扇低速運行，如果仍然沒有變化，則增加1臺風扇高速運行。通過動態監控冷卻水供回水溫度，根據冷卻水出水溫度自動調節冷卻塔開啟臺數，實現冷卻塔節能和制冷機能效比最優。

3? 節能潛力計算

3.1? 節能潛力計算方法

根據冷機的各月平均供回水溫差和各泵流量，即可獲得變頻后各工況下泵需輸送的冷量。根據運行記錄、水泵開啟臺數情況、實際空調水系統形式、冷機型號等基本參數，建立冷凍站的計算模型，對冷凍站進行全年模擬運行。其中，水泵在各工況下的流量由泵性能曲線和擬合的管路特性曲線近似獲得。同時，為使冷機穩定、正常的工作，對泵的最低流量進行了一定的限制，規定冷卻水泵流量不低于額定流量的70%.

綜合以上因素，可以計算出各個水泵在保證末端空調效果下的理想流量。根據節省的流量和水泵效率曲線就可得出水泵各工況下節省功耗的比例，再結合實際耗功，就可計算出實際可節省的功耗。以平均電價0.76元/kW·h計算，就可計算出泵變頻后可節省的電費。

3.2? 冷卻水泵節能潛力計算

依據目前的設備參數、裝機容量和系統形式，本報告對現有的系統運行進行了模擬計算，結果如表1所示。

表1? 冷卻水泵節能結果計算

月份

電機功

率/kW

實際功

率/kW

5月

6月

7月

8月

9月

10月

合計

每天投入1套

水泵時間/h

90

77.4

14

24

24

24

24

14

每天投入2套

水泵時間/h

90

77.4

0

0

0

0

0

0

每天投入3套

水泵時間/h

90

77.4

0

0

0

0

0

0

運行天數/d

31

30

31

31

30

15

原投入水泵

臺時合計/h

434

720

744

744

720

210

3 572

理論耗電量

/萬kW·h

3.36

5.57

5.76

5.76

5.57

0.29

26.3

實際負荷率/%

70

75

80

85

80

70

冷卻水泵節電

量/萬kW·h

2.21

3.22

2.81

2.22

2.72

0.19

13.4

理論節電費

/萬元

1.68

2.45

2.14

1.69

2.07

0.15

10.16

節電率/%

50.82

注：水泵電機實際耗功取電機額定功率的86%，電價按平均電價0.76元/kW·h計算。

綜合上述情況，年節電量為1.34×104 kW·h，節約電費10.16萬元，年節電率約為50.8%.

3.3? 冷卻塔節能潛力計算

冷卻塔節能潛力計算如表2所示。

表2? 冷卻塔節能潛力計算

序號

項目

1

冷卻塔功率/kW

5.5

2

冷卻塔風扇臺數/臺

8

3

每天投入運行時間/h

24

4

運行天數/d

150

5

原投入水泵臺時合計/h

3 600

6

理論耗電量/萬kW·h

15.84

7

節電率%

30

8

冷卻塔節電量/萬kW·h

4.75

9

理工科論節電費/萬元

3.61

注：水泵電機實際耗功取電機額定功率的86%，電價按平均電價0.76元/kW·h計算。

綜合上述情況，按年節電率30%計算，年節電量為4.75×104 kW·h，節約電費3.61萬元。

4? 結束語

總的來說，城市中大多數建筑安裝的中央空調水系統在系統設計和設備選型方面采用的都是最不利的設計方案。上文所述的改造方法能有效降低中央空調系統的能耗，達到節能的目的，從而創造更多的經濟和社會效益。

參考文獻

[1]封小梅，簡棄非，左政.冷卻水系統變流量的全年工況節能分析[J].建筑科學，2010（04）.

[2]許曉瑜，劉洪洲.云港大廈中央空調節能改造措施與效果[J].建筑節能，2012（11）.

〔編輯：王霞〕

Saving Energy Analysis of Central air Conditioning System

Liu Qingyu

Abstract： The construction of a central air conditioning system energy-saving projects， for example， analysis of the existing air conditioning system of the building energy-saving space and energy-saving programs in the proposed building's air conditioning system with the actual situation.

Key words：central air-conditioning; water system; energy saving; cooling pump

o：p? YE： > ?w ?u p>

E——索道繩的彈性模量;

l——跨越檔檔距。

4? 搭設、拆除跨越架的步驟

4.1? 跨越線路的穿越

在放線施工前，首先利用動力山或模型飛機展放φ2.5 mm的航飛繩，然后升空收緊。

4.2? 索道繩及牽網繩的安裝

將已升空的φ2.5 mm的航飛繩作為循環繩，首先牽引2根φ3 mm的高強迪尼瑪繩作為循環繩，然后利用其中一根高強迪尼瑪繩牽引1根φ8 mm的丙綸絕緣繩作為牽網繩，最后利用φ8 mm的丙綸絕緣繩牽引1根φ8 mm的丙綸絕緣繩和φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩，根據計算結果將索道繩安裝到合適的位置。

當索道繩快牽引到跨越塔抱桿懸掛滑車的位置的時候，用φ15.5 mm的鋼絲繩穿過滑車與φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩連接，然后收緊鋼絲繩至地錨，利用倒鏈將主索道繩收緊到合適的位置。

4.3? 玻璃鋼防護桿網的安裝

將在地面組裝好的玻璃鋼防護桿網吊到抱桿滑車懸掛位置，一頭連接牽網繩，兩端分別掛在φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩上，玻璃鋼防護桿網末端連接收網繩，懸掛好以后可以牽網，一頭牽網，末端送網，隨時控制網的高度，直至封好被跨越物為止。

4.4? 防護網的拆除

首先將收網繩作為牽網繩、牽網繩作為送網繩，將防護網收回;然后利用循環繩將索道繩、牽網繩逐根循環收回，也可利用U型環懸掛在跨越桿塔的較高側;最后將牽網繩牽回，操作順序與封網順序相反。

4.5? 跨越安全距離要求

表3所示為跨越安全距離的要求。

表3? 跨越安全距離要求

跨越架部位

被跨越電力線路電壓等級

≤10 kV

35 kV

66～110 kV

110～220 kV

330 kV

500 kV

架面（或拉線）與導線的水平距離（或垂直距離）/m

1.5

1.5

2.0

2.5

5.0

6.0

無地線時，封頂網

與與導線的垂直距離/m

1.5

1.5

2.0

2.5

4.0

5.0

有地線時，封頂網與導線的垂直距離/m

0.5

0.5

1.0

1.5

2.6

3.6

5? 施工過程中的注意事項

在施工過程中需注意以下幾點：①跨越施工前，必須到被跨越220 kV、110 kV的運行單位辦理相關手續，收到退出重合閘指令后方可施工;②施工前，要對主要受力工器具、關鍵部位、關鍵工序進行檢查，且隱蔽工序的驗收必須合格;③繩索在使用前應保持干燥，并檢查其磨損程度，不得觸水，不得沾有油污、固體顆粒等;④搭、拆時要保證繩索干燥，嚴禁在濕網、濕繩索狀態下拆除。

6? 結束語

利用玻璃鋼防護桿網配合迪尼瑪繩作為防護，一方面可減輕索道繩的受力，操作便捷，并且有二道保護，大大降低了安全風險;另一方面能有效控制工程造價，與鋼管跨越架搭設相比，在物力、人力、時間方面的花費較少，具有良好的經濟效益。

參考文獻

[1]韓崇.架空輸電線路實用手冊[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]白林杰.輸電線路跨越施工典型方案[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]王清葵.輸電線路施工[M].北京：中國電力出版社，2003.

〔編輯：劉曉芳〕

Transmission Line Construction Explore without Power across the Power Line

Chen Hongliang， Li Rong

Abstract： The transmission line stringing construction process in the event of an accident break， it will cause great impact on the grid. To ensure the safety of new overhead transmission line construction， can be combined with the actual situation of the construction site， the use of uninterrupted power pole or tramway censorship methods. These methods will be applied to railway traction Atlantic Station Transmission Line Construction， which can effectively improve the efficiency of construction， and has good reference.

Key words： transmission line; crossing construction; gin pole; cableway censorship

Key words：central air-conditioning; water system; energy saving; cooling pump

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E——索道繩的彈性模量;

l——跨越檔檔距。

4? 搭設、拆除跨越架的步驟

4.1? 跨越線路的穿越

在放線施工前，首先利用動力山或模型飛機展放φ2.5 mm的航飛繩，然后升空收緊。

4.2? 索道繩及牽網繩的安裝

將已升空的φ2.5 mm的航飛繩作為循環繩，首先牽引2根φ3 mm的高強迪尼瑪繩作為循環繩，然后利用其中一根高強迪尼瑪繩牽引1根φ8 mm的丙綸絕緣繩作為牽網繩，最后利用φ8 mm的丙綸絕緣繩牽引1根φ8 mm的丙綸絕緣繩和φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩，根據計算結果將索道繩安裝到合適的位置。

當索道繩快牽引到跨越塔抱桿懸掛滑車的位置的時候，用φ15.5 mm的鋼絲繩穿過滑車與φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩連接，然后收緊鋼絲繩至地錨，利用倒鏈將主索道繩收緊到合適的位置。

4.3? 玻璃鋼防護桿網的安裝

將在地面組裝好的玻璃鋼防護桿網吊到抱桿滑車懸掛位置，一頭連接牽網繩，兩端分別掛在φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩上，玻璃鋼防護桿網末端連接收網繩，懸掛好以后可以牽網，一頭牽網，末端送網，隨時控制網的高度，直至封好被跨越物為止。

4.4? 防護網的拆除

首先將收網繩作為牽網繩、牽網繩作為送網繩，將防護網收回;然后利用循環繩將索道繩、牽網繩逐根循環收回，也可利用U型環懸掛在跨越桿塔的較高側;最后將牽網繩牽回，操作順序與封網順序相反。

4.5? 跨越安全距離要求

表3所示為跨越安全距離的要求。

表3? 跨越安全距離要求

跨越架部位

被跨越電力線路電壓等級

≤10 kV

35 kV

66～110 kV

110～220 kV

330 kV

500 kV

架面（或拉線）與導線的水平距離（或垂直距離）/m

1.5

1.5

2.0

2.5

5.0

6.0

無地線時，封頂網

與與導線的垂直距離/m

1.5

1.5

2.0

2.5

4.0

5.0

有地線時，封頂網與導線的垂直距離/m

0.5

0.5

1.0

1.5

2.6

3.6

5? 施工過程中的注意事項

在施工過程中需注意以下幾點：①跨越施工前，必須到被跨越220 kV、110 kV的運行單位辦理相關手續，收到退出重合閘指令后方可施工;②施工前，要對主要受力工器具、關鍵部位、關鍵工序進行檢查，且隱蔽工序的驗收必須合格;③繩索在使用前應保持干燥，并檢查其磨損程度，不得觸水，不得沾有油污、固體顆粒等;④搭、拆時要保證繩索干燥，嚴禁在濕網、濕繩索狀態下拆除。

6? 結束語

利用玻璃鋼防護桿網配合迪尼瑪繩作為防護，一方面可減輕索道繩的受力，操作便捷，并且有二道保護，大大降低了安全風險;另一方面能有效控制工程造價，與鋼管跨越架搭設相比，在物力、人力、時間方面的花費較少，具有良好的經濟效益。

參考文獻

[1]韓崇.架空輸電線路實用手冊[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]白林杰.輸電線路跨越施工典型方案[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]王清葵.輸電線路施工[M].北京：中國電力出版社，2003.

〔編輯：劉曉芳〕

Transmission Line Construction Explore without Power across the Power Line

Chen Hongliang， Li Rong

Abstract： The transmission line stringing construction process in the event of an accident break， it will cause great impact on the grid. To ensure the safety of new overhead transmission line construction， can be combined with the actual situation of the construction site， the use of uninterrupted power pole or tramway censorship methods. These methods will be applied to railway traction Atlantic Station Transmission Line Construction， which can effectively improve the efficiency of construction， and has good reference.

Key words： transmission line; crossing construction; gin pole; cableway censorship

Key words：central air-conditioning; water system; energy saving; cooling pump

o：p? YE： > ?w ?u p>

E——索道繩的彈性模量;

l——跨越檔檔距。

4? 搭設、拆除跨越架的步驟

4.1? 跨越線路的穿越

在放線施工前，首先利用動力山或模型飛機展放φ2.5 mm的航飛繩，然后升空收緊。

4.2? 索道繩及牽網繩的安裝

將已升空的φ2.5 mm的航飛繩作為循環繩，首先牽引2根φ3 mm的高強迪尼瑪繩作為循環繩，然后利用其中一根高強迪尼瑪繩牽引1根φ8 mm的丙綸絕緣繩作為牽網繩，最后利用φ8 mm的丙綸絕緣繩牽引1根φ8 mm的丙綸絕緣繩和φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩，根據計算結果將索道繩安裝到合適的位置。

當索道繩快牽引到跨越塔抱桿懸掛滑車的位置的時候，用φ15.5 mm的鋼絲繩穿過滑車與φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩連接，然后收緊鋼絲繩至地錨，利用倒鏈將主索道繩收緊到合適的位置。

4.3? 玻璃鋼防護桿網的安裝

將在地面組裝好的玻璃鋼防護桿網吊到抱桿滑車懸掛位置，一頭連接牽網繩，兩端分別掛在φ16 mm的高強迪尼瑪繩主索道繩上，玻璃鋼防護桿網末端連接收網繩，懸掛好以后可以牽網，一頭牽網，末端送網，隨時控制網的高度，直至封好被跨越物為止。

4.4? 防護網的拆除

首先將收網繩作為牽網繩、牽網繩作為送網繩，將防護網收回;然后利用循環繩將索道繩、牽網繩逐根循環收回，也可利用U型環懸掛在跨越桿塔的較高側;最后將牽網繩牽回，操作順序與封網順序相反。

4.5? 跨越安全距離要求

表3所示為跨越安全距離的要求。

表3? 跨越安全距離要求

跨越架部位

被跨越電力線路電壓等級

≤10 kV

35 kV

66～110 kV

110～220 kV

330 kV

500 kV

架面（或拉線）與導線的水平距離（或垂直距離）/m

1.5

1.5

2.0

2.5

5.0

6.0

無地線時，封頂網

與與導線的垂直距離/m

1.5

1.5

2.0

2.5

4.0

5.0

有地線時，封頂網與導線的垂直距離/m

0.5

0.5

1.0

1.5

2.6

3.6

5? 施工過程中的注意事項

在施工過程中需注意以下幾點：①跨越施工前，必須到被跨越220 kV、110 kV的運行單位辦理相關手續，收到退出重合閘指令后方可施工;②施工前，要對主要受力工器具、關鍵部位、關鍵工序進行檢查，且隱蔽工序的驗收必須合格;③繩索在使用前應保持干燥，并檢查其磨損程度，不得觸水，不得沾有油污、固體顆粒等;④搭、拆時要保證繩索干燥，嚴禁在濕網、濕繩索狀態下拆除。

6? 結束語

利用玻璃鋼防護桿網配合迪尼瑪繩作為防護，一方面可減輕索道繩的受力，操作便捷，并且有二道保護，大大降低了安全風險;另一方面能有效控制工程造價，與鋼管跨越架搭設相比，在物力、人力、時間方面的花費較少，具有良好的經濟效益。

參考文獻

[1]韓崇.架空輸電線路實用手冊[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2]白林杰.輸電線路跨越施工典型方案[M].北京：中國電力出版社，2012.

[3]王清葵.輸電線路施工[M].北京：中國電力出版社，2003.

〔編輯：劉曉芳〕

Transmission Line Construction Explore without Power across the Power Line

Chen Hongliang， Li Rong

Abstract： The transmission line stringing construction process in the event of an accident break， it will cause great impact on the grid. To ensure the safety of new overhead transmission line construction， can be combined with the actual situation of the construction site， the use of uninterrupted power pole or tramway censorship methods. These methods will be applied to railway traction Atlantic Station Transmission Line Construction， which can effectively improve the efficiency of construction， and has good reference.

Key words： transmission line; crossing construction; gin pole; cableway censorship