談空調水系統變流量運行節能措施

王偉朋

摘要：本文參照某地建筑物中的中央空調進行分析，然后通過對比方式分析空調系統實施改造前后的情況，通過節能的改造之后，空調系統有效降低能源的消耗。

Abstract： This article analyzes the central air-conditioning in building， and then analyzes the conditions before and after the reform of air-conditioning system through a comparative analysis. After the energy-saving reform， the air-conditioning system effectively reduces the energy consumption.

關鍵詞：空調水系統；變流量；運行；節能措施

Key words： air-conditioning water system； variable flow； operation； energy-saving measures

中圖分類號：TU831.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）18-0127-02

0 引言

許多建筑設計中都有空調部分，但是空調水系統在使用過程中需要消耗大量的能源，為了能夠有效降低能源消耗[1]，空調水系統需要做好優化設計工作，進而達到節能的目標。下文以某地建筑物中的中央空調實施節能改造的情況，通過改造后的空調水系統能夠更好地節約能源，達到最大限度節能以及降耗目的。

1 分析空調水系統節能的情況

在建筑物中設計空調系統過程中，通常運用的是估算數據，同時也可以提升冷負荷的指標，這就導致總負荷出現偏大的情況，管道輸送以及末端設備也出現偏大。為了能夠實現節能的目標[2]，除了可以有效改善建筑物的舒適度之外，在進一步節能方面，需要重點對空調的制冷系統以及管系輸送進行改進，不斷提升水泵實際的功率容量。除此之外，空調系統需要針對末端設備中的熱、冷負荷情況以及溫度、季節變化以及人員的流動情況而做出調整[3]。通常情況下，空調系統運行大約一半以上的工作負載運行，冷卻水所設計的溫差大約是四至六度。由于空調水系統在運用過程中，其溫差范圍僅僅為一至三度，所以，當前空調水系統中中常常出現溫差較小，而且流量比較大。由于空調水系統中的管系流動出現損失，同時水泵實際能源也出現較大的消耗，因此，空調系統還具有節能的空間，即在空調水系統設計中，需要根據空調負荷以及流量等運行而減少其損失，通過水泵排壓以及減少流量的方式，達到節能的目標。

2 分析空調水系統中變流量實際運行情況

2.1 分析水泵變頻中的調速情況 許多企業在設計變頻控制器中就逐漸提升節能的意識，通過變頻器而將空調系統中水泵而實施變頻調速，此時空調系統的運行過程中，轉速以及耗功是正比，因此，對水泵實施變頻調節，同時也可以改變流量情況，能夠大量降低能源的消耗。譬如，空調運行中的轉速達到額定的轉速80%的情況，其流量也會降低四額定的流量，大約是80%。然而，軸功率下降的額定功率是70%左右，此時就可以達到節能的目標，大約為25%。如果空調系統運行中如果太低，則會影響其流量情況。為了能夠有效保證水系統中的流量情況，需要通過最小流量而滿足水系統的主機，變頻器下限設計為30Hz。

2.2 分析變水量的控制情況 在空調水系統中，需要通過溫度傳感器所測定的水溫，然后設計出對應的定值，設計人員參照此數值而計算具體的溫度發生變化情況，并控制對應的算法，然后輸出信號則可以有效調節變頻器實際運行情況，電機運行的速度方面需要做好水流量的調節，從而達到負荷協調的目的。如果出現溫差較大的情況，此時則顯示水系統中出現較高負荷的情況，此時也需要有效控制此系統，并提升水泵的頻率，也可以加大循環實際流量。與之相反，如遇溫差較小的情況，則可以降低水泵實際工作的頻率，通過冷凍水的方式而控制冷凍水泵的轉速，通過冷卻水所掌握的水溫而有效控制其冷卻水泵實際的轉速，在此系統中，可以在回水總管中而設計出壓力傳感器，進而有效檢測出回水總管實際壓力，如果出現壓力大于設定值的情況，則可以控制通閥而開啟泄壓，這可以充分保障此系統的安全性。

3 分析空調系統改造節能的案例

3.1 改造設備 本文案例中的空調系統主要滿足的是產品的聚合以及制絲等所需要的冷卻溫度。空調系統結構可以見圖1。

在此空調系統中，主要的設備有：不同功率冷凍的水泵，一共是六臺，在此系統中實施并聯而運行，然后通過總管匯流之后則設計三臺制冷壓縮機，此冷凍水通過主機冷卻，進而可以有效減少熱量消耗，然后通過總管匯流之后再供至風機管制冷。該系統屬于傳統方式，盡管制冷壓縮即可以結合負荷而自動調檔，然而其冷凍水泵以及冷卻水泵需要通過手動調節。該系統的運行參數情況如表1。

在此次改造空調系統過程中，還增加水系統實際運行的智能控制部分，所有智能控制的單元情況主要有：智能數字、變頻器、接觸器、智能控制、變壓器、指示燈以及繼電器。

在本系統中一共有六臺的冷凍水泵實施并聯的運行，其中常用的水泵，其編號是1、3和5，而備用的水泵是2、4和6。而三臺中的變頻器主要控制的是六臺水泵，冷凍水溫中的傳感器主要是檢測回水溫度，進而能夠轉化成為電壓信號，然后將信號有效傳遞出PID的控制器，然后通過輸出信號的方式而變為變頻器，這就有效調整變頻器實際的輸出頻率，這可以改善水泵實際的轉速，達到改善其冷凍水流量。如果冷凍水中的回水溫度比設定值較低的情況，此時就會輸出較低的頻率，進而可以減少冷凍水泵的實際流量，這就能夠提高冷凍回水溫度，不斷接近設定值。

1和2號的冷卻水泵是比較常用的，而3號是備用的水泵，整個控制的過程中，遇到壓縮機中的冷卻水出現溫度較高的情況（即高于當時的設定值），此時則需要逐步提升水泵的運行能力，進而增加流量，也可以將冷卻水中的出水溫度慢慢降低，進而可以接近對應的設定值。如果水泵中出現較大的流量情況，此時就不能降低其設定的值，此時系統就可以提升風機工作的轉速，進而增加風機實際的工作臺數。

3.2 空調系統節能改造的比較 在本次實施空調系統節能改改造中，對主機與水系統中的水泵實際消耗的能耗進行測試。通過相同條件以及系統參數的控制情況下，針對不同的時段比較傳統控制以及節能控制的情況。

3.2.1 冷凍水泵的運行 自2016年4月2日至7日，開三號主機就可以滿足生產的需求，此時冷凍水泵開啟的是三號和四號，則可以有效供水風機，而在2016年4月2日至7日，則可以有效實現節能的目的。自2016年4月2日至7日，此時采用的是傳統控制，具體的對比情況如表2。

通過節能控制之后，水泵的節電為1313kW·h，此系統的節能的效果是36.0%。

3.2.2 分析冷泵水泵節能狀態 參照自2016年4月2日至8月，需要開三號主機則滿足生產實際的要求，冷凍水泵開啟的是三號。從2016年4月2日至8月則實施節能控制，而2016年4月2日至9月則實施傳統實施控制，比較測試情況，具體見表3。

通過改進之后，同時經過測試結果可知，空調系統中水泵變頻調速之后，則可以有效節能，總的耗電節約為44%，除此之外，空調系統中的一臺冷凍水泵啟動之后，運用兩臺的冷凍水泵節約電能為5.1%。

在今后的空調系統改造之后，第一，需要結合建筑中的空調設計圖紙，并結合當前的技術找出具體的節能控制策略；第二，在空調水系統中，結合建筑物的實際用途而優化能能源的控制策略，一方面可以滿足建筑物實際的需求，另一方面也可以有效節約能源；第三，在今后的空調水系統設計工作中，需要堅持節約能源的原則，不僅在設計空調系統中采取節能的措施，而且在投入使用過程中還需要結合建筑物的運用狀況而實施節能改造，通過改造后的空調水系統能夠更好地節約能源，達到最大限度節能以及降耗目的。

4 結束語

本文通過分析空調水系統實施改造之后，可以有效節約能源。除此之外，在水泵中實施變頻器而推動平滑，也可以延長水泵壽命。在當前能源緊缺的情況下，實施改造之后的空調水系統則可以為節能做出積極貢獻。經過改造后，空調水系統能夠更好地節約能源，達到最大限度節能以及降耗目的。

參考文獻：

[1]梁海嶸.廣西體育中心游泳館地源熱泵空調技術應用節能分析[J].建筑節能，2013，41（03）：4-7.

[2]季科，張永貴，劉冰冰，劉輝，曹勇.基于TRNSYS的空調水系統仿真平臺[J].暖通空調，2015，45（05）：93-96.

[3]劉虹.淺談空調水系統中閥門的選用[J].潔凈與空調技術，2015（02）：88-91.