暖通空調水系統效率優化策略

摘 要:我國建筑普遍存在供暖及空調設備效率較低的問題。對于暖通空調而言，水系統的效率優化關系到整個的節能。文章主要從二次泵效率優化以及冷水機組系統優化兩個方面進行了簡單的分析。

關鍵詞:空調 水系統 優化

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098x(2012)03(a)-0024-01

我國建筑普遍存在供暖及空調設備效率較低的問題。一般而言，空調能耗主要分為流體輸送設備運行時所消耗的電能以及為了消除建筑物內熱、濕負荷提供的冷、熱源能耗。我們可以試著從這兩個方面入手來尋求暖通空調水系統效率優化策略。因此，文章重點分析了變水量空調系統二次泵效率優化以及冷水機組的系統優化。

1 變水量空調系統二次泵效率優化策略

空調二次泵供水系統的節能主要采用變流量調節技術。可以通過確定二次泵變頻調速運行的高效區，同時約束二次泵使其工作在高效區，運行軸功率最小化。二次泵效率優化策略是實時的。通過對定速泵的臺數控制及變頻調速泵的速度調節，以簡單的方法，達到節能的目的。暖通空調循環水泵通常選用比轉數n，在130～150的離心式清水泵。流量應為冷水機組額定流量的1.1～1.2倍。

循環水系統二次泵高效區的確定如下。

二次泵主要用來克服管道的摩擦阻力，過濾網、用戶側控制閥及平衡閥形成的管網系統的阻力。隨著變頻調速技術的發展，通過變頻調節改變水泵的轉速，改變了傳統的模式，節能的效果大大的增加。循環水系統二次泵高效區可以通過限制流量范圍。水泵調速運行時，不宜在額定轉速以上運行。

圖1中曲線nmin表示最小調速比Kmin下的Q－H曲線。曲線no代表泵額定轉速下的Q－H曲線。A、B兩點代表額定轉速下的高效區臨界點。

循環水系統二次泵高效區可以通過限制流量范圍〔Qmin，Qmax〕得到。水泵調速運行時，不宜在額定轉速以上運行，同時水泵轉速不應調得過低，以防止氣蝕的發生。這樣，就要同時約束流量和變頻調速比的上下限。

2 變水量空調系統冷水機組效率優化策略

冷水機組是建筑空調系統中耗能量最大的部分，因此，降低其能耗對于整體的節能來說是非常重要的。大型建筑一般采用多臺冷水機組并聯運行。通過切換機組運行臺數，呈階梯狀的提供能量來滿足不同的要求。近年來，學者對冷水機組負荷的最優配置問題進行了深入的研究，尤其是對模型求解算法上，但模型中并未包括機組的啟停狀態。實際情況是，現有建筑空調系統冷水機組多采用多臺機組聯合運行。這樣機組能耗就與其負荷分配和機組的啟停狀態有關。優化各冷水機組負荷分配及啟停狀態，以此達到節能的目的應該成為我們關注的重點問題。

2.1 性能系數與部分負荷率關系的建立

冷水機組的制冷效果是由機組性能系數COP值來決定的。COP值越大，制冷效果越好。多臺冷水機組并聯運行時，每臺冷水機組都有描述自己性能的COP值。

上程師在設計冷水機組時，往往依據的是機組的全負荷性能。由于空調負荷受室內人員分布情況及室外天氣情況等影響，機組大多數情況是工作在部分負荷(PLR)下。我們可以直接利用機組的部分負荷率PLR來表述機組運行性能系數COP的變化情況。機組部分負荷率PLR與其運行性能系數COP呈現二次多項式的關系。

COPi＝aiPLRi2+biPLRi＋ci

2.2 系統效率優化策略

我們將機組負荷分配率轉化為冷凍水出水溫。并聯運行冷水機組采用變流量冷凍水二級供水系統。冷水側由三臺冷水機組組成，一次水回路和二次水回路之間采用旁通管相連，一二次水回路有三臺變頻調速的冷凍水泵，一次水回路有三臺定轉速的冷凍水泵。冷水機組需要提供的冷負荷由冷凍水供回水溫差來表示。

Qload＝m1cp(﹞Tret1－Tsup1)

Qload是冷水機組需提供的冷負荷，m1是一次水回路水流量，cp是水的比熱，Tsup1是一次水回路供水溫度，Tret1是一次水回路回水溫度。

一次水回路和二次水回路提供的冷負荷相同，我們只要知道二次回路水流量就可以得到一次回路的水流量。

下標1，2表示一次回路和二次回路。

通過控制冷凍水出水溫度可實現不同額定制冷量的冷水機組負荷分配。這里我們可以得到每臺機組的出水溫度和機組負荷分配率間的轉化關系。

i表示第i臺機組。

3 結論

暖通空調系統的運行普遍存在冷熱源和循環水泵負荷率低，能耗高的現象。本文通過對變水量空調系統二次泵效率優化以及對變水量空調系統冷水機組效率優化，充分利用能源，保證設備節能運行，實現節能改造，大大減少了資金的投入。當然，本文的研究存在許多的不足之處。暖通空調系統是一個復雜的系統。要真正的實現其節能，必須要分析該系統各設備間的制約關系。必須要綜合考慮設備效率、建筑能耗、舒適度之間的關系，只有這樣才能真正實現暖通空調的高效節能運行。

參考文獻

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