中央空调水系统节能设计与控制研究

林勇潜

摘要：传统的中央空调水系统水处理方式存在很大的问题，不但给环境带来巨大的污染，同时还影响设备的使用寿命。在水处理水系统时添加一种环保的水处理剂，不但可以提高空调的制冷，对环境的污染系数也减小了，节能的效果也能达到。笔者根据对中央空调的水系统运行进行了深入研究，提出了一些节能措施。

关键词: 空调水系统;水处理剂;环保

随着经济的发展，建筑行业也得到了很大助力，电力使用范围越来越广，建筑的能耗也越来越大，我国的能源消费主要之一就是建筑能耗，因此社会各界对于建筑节能也越发关注。在建筑耗能中高层建筑中的中央空调耗能占比最大，由此可以看出降低空调系统的耗能就可以实现建筑节能的目的，因此社会各方都十分关注中央空调的节能。空调总耗能的60%-70%都是空调的耗能，所以对于中央空调水循环系统的节能改造是非常迫切的。

1中央空调水系统节能设计

(1) 为了能更好的监控建筑大楼中每台中央空调的的耗能情况，应该建立一个能效管理中心，通过现场采集数据然后用互联网或是无线网络把数据传输到技术中心，收到数据后然后进行分析，但是要对系统不断的进行优化，提高系统的管理能力，节约更多的能源；为了合理的控制供水和回水的温度差，可以采用水泵变频技术，这样不但可以提高水系统的输送效率，还可以提高冷水机组的效率，让整个水系统的节约更多的能源。

(2) 建立一个可以根据负荷程度不同来调节主机开启数量和运行情况，让主机可以发回最佳效果。这里最重要是要与主机的供应商协调主机的通信接口的问题。

(3) 在主机的出水口处和冷却塔处分别都家装上电动阀，让电动阀和主机进行联动运行，最终实现自动控制目的。

(4) 在主机的出水口处和冷却塔处分别加装上计量表和辅机计量表，完整的记录下这些的耗能。

通过一系列的节能改造后，空调系统运行的自动化水平和管理水平提高很多，这让空调系统的运行情况更加符合空调符合的需求，水泵和主机的效率得到了很大程度的提高，从而使得中央空调的水系统运行也逐渐增高，最终实现节能的目的。

2中央空调系统具体优化控制措施

2.1 优化冷却塔性能

冷水机组中将冷却水和空气热、质进行交换重要的地方是冷却塔，冷却塔的主要任务就是放出冷水机组的废热从而降低冷却水的温度，这种过程是相当复杂的。冷却塔中进行的水和空气交换是以水蒸发为主要的，空气湿球温度才是调节冷却塔冷却性能的主要工具，对冷却塔的冷却效果有影响的因素有很多，例如水量、水温还有空气量等。在进行的不少研究中我们得知，冷却塔的水量和风量影响着冷却塔出口水温和空气球温度之间存在的差值，特别是水量的影响，风量变化较大的话对它影响就越大，当风量比较小的时候冷却塔的冷却效果却能变得很好。所以，在进行系统设计时，对选择使用冷却塔风机是十分注意的，要知道不同风量的风机对冷却塔的冷却效果不一樣，耗能也是不一样的，为了让风机能处于最佳状态工作就必须得考虑从高风量段来进行调节风量的大小。

2.2优化水系统隐形能耗

系统能耗中最耗能的应该是冷水机组、水泵、水塔性能，但是有个很重要的耗能水系统也必须注意。冷冻水的流失对能源消耗非常巨大，特别是排污阀、旁通阀泄露。因此在进行设计时要考虑到管路的保温和冷冻水流失的问题。由于中央空调的工作环境和工作原理的特性，水系统内的水在各方面的影响下很容易变化水质，而这就非常的影响空调系统的使用寿命。从市面上使用的空调来看，空调的水系统容积量是总循环量的六分之一左右，还有只有十分之一的量更有甚至连十分之一也没有达到。当水系统的溶剂固定时，冷却水盐质的浓度在很大程度上会受到强制排污和非强制排污的影响，随着时间的增加，强制排污得到的冷却水盐质浓度比非强制排污所得到的盐质浓度要低。在空调处于低负荷状态或是已经停止了工作状态时就可以进行强制排污，这样不但可以不影响补水，还可以控制好浓缩的倍数，从而提高水系统的水质，很大程度上可以避免或是减少在金属表面上出现的水垢，水垢容易让导质系统系数变小，进而导质系统换热效率降低。我们常见的水垢就是碳酸钙，但是这种物质对系统破坏是最大的，因此对其的浓度一定要加以控制。所以，在进行时设计时还要考虑到系统的排污机制和清洗机制，最好是设置一个定期检查水质的时间，根据水质变化的程度投放一些改变水质或是可以清洁水质的药物，同时还可以采用磁化法、高频水改法、静电水处理法、电子水处理法来进行处理。

2.3构建水泵变流量系统降低能耗

科学技术的不断发展，大量的中央空调系统的水泵都被变流量水泵取代了，这样不但减少了水泵的能耗还减少了水系统的能耗。水泵变量系统控制法主要是两种控制法：温差控制法和压差控制法。中央空调在运行时一部分时负荷工作状态，这时的供回水温度比较小，可以通过传感器来获取温度信号控制器开始预订的温度然后计算出温差，同时还可以控制水泵的工作效率，使用温差控制法让水泵流量于冷热负荷形成正比，这种办法可以有效的降低能源消耗，但是这种办法的流量很小，就会导致系统末端水量太小或是无水的情况出现，这样也会严重后果影响系统实际效果，所以在使用温差控制法要注意末端供水情况。压力控制法出发点完全不同，它是利用温度传感器来获取室内温度变化参数然后进行调节，让回水管压差发生变化，然后用压差传感器对数据进行计算，压差控制在节能上远远不如温差控制法。

总而言之，目前中央空调水系统的能耗十分严重，希望能引起相关部门和设计人员的重视，一起来解决这一问题。在材料上尽量选择使用对环境污染较少或是没有污染的环保型材料，同时还应该提高制冷系统的传热效率，从而达到节能的目的。

参考文献：

[1]张谋雄.冷水机组变流量的性能[J].暖通空调.2011,30(6):56~58.

[2]赵荣义.简明空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社.2013

[3]江亿.用变速泵和变速风机代替调节用风阀和水阀[J].暖通空调.2012,27(2):66~71.