變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)節(jié)能探討

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1、變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)節(jié)能探討摘要：隨著建筑數(shù)量的不斷增加，建筑能耗也在不斷攀升，空調(diào)系統(tǒng)作為建筑物中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施，保證了人們的日常舒適度。但是空調(diào)系統(tǒng)帶來(lái)的能耗問(wèn)題也十分明顯。針對(duì)這種情況，同時(shí)考慮我國(guó)建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的需求，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)就顯得十分重要。該文圍繞變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能方面展開(kāi)，旨在為實(shí)際的節(jié)能設(shè)計(jì)提供切實(shí)、可行的理論參考。關(guān)鍵詞：變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)節(jié)能中圖分類號(hào):TU831.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào)：1674-098X(2015)04(b)-0048-02目前市場(chǎng)上的變頻技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用大大提高了變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能效果。其中的變流量

2、系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)一步節(jié)能的重要指標(biāo)。但空調(diào)水系統(tǒng)中對(duì)于變流量系統(tǒng)的運(yùn)用以及節(jié)能指標(biāo)還處于發(fā)展階段，各項(xiàng)指標(biāo)還需要進(jìn)行理論上的進(jìn)一步研宄。1變流量系統(tǒng)對(duì)冷凍水系統(tǒng)的影響冷凍水系統(tǒng)中通常采用壓縮式的冷水機(jī)組，根據(jù)冷卻介質(zhì)不同，壓縮式冷水機(jī)組分為風(fēng)冷式與水冷式，根據(jù)用途的不同，還可以分為冷水機(jī)組與冷熱水機(jī)組。要根據(jù)需求選擇最合適的冷水機(jī)組，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出最佳的節(jié)能方案?？紤]到不同的冷水機(jī)組負(fù)荷不同，主要從輸入功率與制冷量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。下圖是三種不同類型的冷水機(jī)組的性能數(shù)據(jù)曲線圖，見(jiàn)圖1。從圖中的數(shù)據(jù)可以看出，螺桿機(jī)組的COP隨負(fù)荷率的升高先增大再降低，呈拋物線狀，平均COP高于10

3、0%負(fù)荷工況點(diǎn)。離心式機(jī)組COP隨負(fù)荷率的增大，緩慢上升，負(fù)荷率大于50%后，COP大于1。渦旋機(jī)組COP隨負(fù)荷率的增加呈“凹”型曲線，在30%和100%負(fù)荷點(diǎn)時(shí)的COP最高，其余負(fù)荷下的COP都小于100%負(fù)荷工況點(diǎn)。當(dāng)蒸發(fā)器當(dāng)中的進(jìn)出水溫差保持一致時(shí)，蒸發(fā)器中的水流速度變小并不會(huì)影響到盤管水側(cè)換熱量［1］。還可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)冷水機(jī)組中的制冷劑流過(guò)蒸發(fā)器盤管時(shí)，其流速增大時(shí)盤管內(nèi)的沸騰換熱系數(shù)也會(huì)跟著增大，當(dāng)壓力降增大時(shí)其壓縮機(jī)的吸氣壓力減小，影響空調(diào)系統(tǒng)的制冷性能。當(dāng)蒸發(fā)器采用變流量方式運(yùn)行時(shí)，制冷效果隨著末端負(fù)荷發(fā)生變化。末端負(fù)荷變小，蒸發(fā)器的冷凍水流量也會(huì)隨之變小，帶動(dòng)冷水機(jī)組的制冷劑

4、的流量減小，最終導(dǎo)致蒸發(fā)器盤管的制冷劑流速未達(dá)到最佳的流速值，導(dǎo)致整體性能下降。圖1可以看出離心式冷水機(jī)組更適合于變流量系統(tǒng)。2冷凍水系統(tǒng)的變流量控制方法2.1定壓差控制法定壓差控制法又分為供回水干管定壓差控制［2］。在不完全運(yùn)行的狀態(tài)下，室內(nèi)的溫度感應(yīng)器能夠隨時(shí)感受到室內(nèi)溫度變化，從而調(diào)節(jié)二通閥的開(kāi)度大小，當(dāng)室內(nèi)溫度達(dá)到一定值時(shí)會(huì)自動(dòng)減少水量與冷量的進(jìn)入。末端定壓差控制是保證末端最不利環(huán)路設(shè)備的壓差，其能夠保證在恒壓的過(guò)程當(dāng)中閥門能夠進(jìn)行自主調(diào)節(jié)，并能夠不斷調(diào)整流量進(jìn)行重新分配。為了保證空調(diào)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，末端定壓差控制方式的設(shè)定值一般是設(shè)計(jì)工況下最不利環(huán)路的壓差值，主要是保證空調(diào)系統(tǒng)

5、能夠在任何工況下正常運(yùn)行［3］。2.2流量控制法流量控制法是對(duì)用戶端的實(shí)際冷凍水水量進(jìn)行監(jiān)測(cè)從而調(diào)節(jié)冷凍水泵的流量［4］。從理論上講這種方式是能夠正常運(yùn)行的，實(shí)際上由于空調(diào)系統(tǒng)對(duì)冷凍水與水壓都存在一定的要求，流量控制法難以真正做好不同的支路之間的壓差要求。2.3溫差控制法溫差控制法的工作原理是通過(guò)供回水干管的供回水溫差作為控制器的采樣輸入信號(hào)，控制器將該信號(hào)與系統(tǒng)設(shè)計(jì)的數(shù)值進(jìn)行比較，根據(jù)輸出信號(hào)控制冷凍水泵的轉(zhuǎn)速，保證正常溫度供應(yīng)。冷凍水在流動(dòng)過(guò)程中容易受到外界環(huán)境溫度的影響，且必須經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)之后才能夠反映出溫度變化，存在滯后性［5］。供回水溫差能夠反映出不同用戶端的負(fù)荷差別，該方法雖

6、然能夠保證供回水溫差的穩(wěn)定性，但并不能有效根據(jù)負(fù)荷的變化去精準(zhǔn)分配用戶端的冷凍水量，因此，該控制法從穩(wěn)定性與可靠性兩個(gè)方面都不如壓差控制法。3變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)節(jié)能改造具體措施3.1基礎(chǔ)情況以下通過(guò)實(shí)際案例探討變流量空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的節(jié)能改造。案例選擇某棟大樓，其整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)1-6層，空調(diào)冷凍水系統(tǒng)采用的是一次泵冷源測(cè)定流量系統(tǒng)，當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中采用冷量控制的方式，水泵運(yùn)行能耗較大，其節(jié)能效果不明顯。針對(duì)整棟大樓的負(fù)荷情況，制作了一個(gè)統(tǒng)計(jì)表［5］。具體見(jiàn)表1。3.2設(shè)計(jì)方案需要對(duì)該系統(tǒng)的冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行改造與優(yōu)化。針對(duì)上文中提到的控制方法，結(jié)合該大樓的具體情況，考慮到溫差控制方

7、式節(jié)能的效果更加明顯、改造起來(lái)更加簡(jiǎn)單，因此即使壓差控制法比溫差控制法存在一定優(yōu)勢(shì)，本文仍然根據(jù)實(shí)際需求采用定溫差控制方式，將供回水溫差控制在4.5至5.5°C。采用RS-485網(wǎng)絡(luò)總線，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制輸出信號(hào)，對(duì)系統(tǒng)采用的變頻器發(fā)出控制指令與數(shù)據(jù)采集請(qǐng)求命令。其控制計(jì)算機(jī)的作用一方面是通過(guò)變頻器改變冷凍泵的轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制水系統(tǒng)流量的目的，另一方面是采集冷凍水的溫度。3.3能耗分析通過(guò)冷凍水泵的能耗分析，可以發(fā)現(xiàn)一次泵變流量系統(tǒng)的節(jié)