中央空调冷水机组节能运行优化设计探讨

中央空调冷水机组节能运行优化设计探讨

乐威

关键词：中央空调；冷水机组；节能运行；影响因素；优化设计

一、前言

随着社会的进步，人们的生活水平开始变得越来越高，对于室内环境质量的要求也随之有所提高，这也使得中央空调被越来越多的应用在各种室内空间中。而在中央空调里，冷水机组是其中最为主要的耗能设备，在倡导绿色生态的环境的现代社会中，对冷水机组的运行管理实施节能工作，便是直接降低了中央空调的能源消耗。因此，如何降低冷水机组的能源消耗，减少中央空调对环境的污染，也已经成为了业内人士与社会所关注的重点问题。基于此，本文主要对中央空调冷水机组运行节能影响因素及优化设计策略探讨，以供同仁参考。

二、中央空调冷水机组运行节能影响因素分析

冷水机组运行节能的因素分为两大类：内因与外因。

（1）内因。群控策略的考虑不周密，多台机组之间的配合没有协同好，出现单个机组过度产出与待机的情况，从而离开最优工况区域，使机组效能降低；机组冷凝器的换热温差，在多机组并联系统里，同型号冷水机组也可能有较大差异，需要具体问题具体分析；冷却水、冷冻水的填充量不达标；水泵的功耗大，冷却塔等末端设备选型不对，换热效能差；以上情况属于冷水机组能耗较大的内因，大部分问题可能出现在设计过程，已装配好的机组不容易优化改造，所以设计过程要多结合实际，整理经验。

（2）外因。机组控制人员调节参数时常常抱着宁可多耗能不可少效果的心态，以高于设计水准的运行参数调节流量、压力降，而对应的阀口调节是会使能耗增大的，比如不调小出水阀，而是调大设备的进水阀来调节冷却水流量。这些人为因素造成的能耗增大属于外因；运行部分设备时，未关闭不开机设备，导致部分冷却水流失，影响机组能效，即窜水现象，导致冷凝压力升高，机组制冷量减少，甚至会使之停机；基于错误而做出错误的补救，当冷凝压力上升时，人为做出错误的判断，或者说不能直击问题本质，只能折中处理，比如开大进水阀，冷却水泵，这些都会导致能耗的增加。分析了内外因之后，纠正这些错误可以较大程度地减小能耗。空调能耗占了民用公共建筑能耗的一半以上，据统计，以广州为例，中央空调耗能已占到该市总电力能耗的四分之一左右，这给电力系统带来了巨大的负荷。基本可以说，更好地优化中央空调的能效，就意味着更好地给城市减负。

二、中央空调冷水机组节能优化设计探讨

在现代建筑中央空调系统设计中，多台冷水机组组成的空调系统被广泛应用，其中又以2台冷水机组组合最为常见。对于多台冷水机组空调系统，冷水机组的能耗不仅由其本身的特性(全负荷性能和部分负荷性能)决定，而且还与部分负荷下冷水机组的运行模式有关，冷水机组的运行模式不同，系统总能耗也就不同。多台冷水机组运行模式主要有逐台启动法和平均负载率法。一是逐台启动法,以2台冷水机组为例，当冷水机组型号相同时，系统先开启1台冷水机组，冷水机组利用自身能量调节机构调节冷量与负荷相匹配；系统负荷超出1台冷水机组最大冷量时，第一台冷水机组满载运行，第二台冷水机组启动以承担剩余负荷直至满载。若冷水机组型号不同，则应根据负荷大小决定开启顺序，一般先开小型机组，负荷超出小型机组最大冷量时，停开小型机组，改开大型机组；负荷超出大型机组最大冷量时，有两种运行方案，一是大型机组满载运行，小型机组承担剩余负荷，二是小型机组满载运行，大型机组承担剩余负荷，通常方案二较节能，本研究采用方案二的运行方式。二是平均负载率法,2台冷水机组型号相同时，若系统负荷超出1台冷水机组最大冷量，由2台冷水机组平均分摊系统负荷；若2台冷水机组型号不同，则当系统负荷超出大型机组最大冷量时，由大型机组和小型机组平均分摊系统负荷。

某建筑空调系统设计冷负荷为2392kW(680冷吨)，拟选配2台冷水机组承担系统负荷。为了比较不同配置模式下的冷水机组运行能耗，设计了4种配置模式，如表1所示。其中，配置模式2和4采用均衡配比(相同容量)，配置模式1和3采用不均衡配比(不同容量)；配置模式1和配置模式2选用用同一品牌的单机头冷水机组，配置模式3和配置模式4选用另一品牌的多机头冷水机组。根据冷水机组部分负荷性能曲线，可以整理出不同配置模式下，冷水机组在不同运行模式时的运行能耗。4种配置的冷水机组在2种运行模式下的输入功率如表2所示。从表2数据可以看出，冷水机组的部分负荷性能对运行能耗影响极大。由于单机头冷水机组部分负荷性能优于多机头冷水机组，因此在部分负荷下其运行能耗相对较小。当系统负荷比大于50%时，采用平均负载率运行模式通常比逐台启动模式节能。当系统负荷比小于20%时，对于单机头冷水机组，不均衡配置模式明显比均衡配置模式节能，但多机头冷水机组则差别不大；在其它部分负荷下，两种配置模式的冷水机组各有其优势运行点(即该负荷比下运行能耗最小)，但均衡配置的冷水机组优势运行点比不均衡配置的多。

四、结语

总之，随着人们对于节能环保的意识提高，对于中央空调冷水机组运行管理中的节能措施也成为了人们所关注的重点问题。因此，在冷水机组的设计及运行过程中，应对建筑物的空调负荷分布进行研究，确定出现时间频数最大的负荷点，尽可能地让冷水机组在该负荷点上高效运行，降低空调系统运行能耗，达到建筑节能的目的。

参考文献

[1]郑丽华.基于DCS的中央空调冷水机组控制系统设计.沈阳工业大学，2015.02

[2]程昕.大温差冷却水对冷水机组性能的影响研究.南华大学.2014.05

[3]周飚.中央空调冷水系统节能设计与运行管理思路探讨[J].建筑工程技术与设计.2014(04):898.