中央空调运行管理节能问题的分析与探讨

1、中央空调运行管理节能问题的分析与探讨天津商学院机械工程学院制冷与空调系刘清江韩学庭摘要:中央空调系统在运行管理普遍存在诸多问题,影响正常使用,节能及其使用寿命,本文针对目前中央空调系统在运行管理中存在的问题,例如:制冷主机,水泵,冷却塔的节能运行,水系统的隐性能耗,减少水侧污垢、腐蚀及青苔影响,新的节能技术的应用等方面,提出解决问题的建议。关键词:中央空调系统运行管理节能1、引言能源是发展国民经济的重要因素,我国近年来能源短缺的现实,已经迫使我们要把节能问题提到一个重要的位置上来。随着国民经济的发展、人民生活水平的提高,空调应用日益广泛、普及,空调用电占总用电总量的比例在不断上升,空调能耗己占

2、总能耗20%左右1,因而空调节能意义巨大。同时,在空调系统的设计及设备选型中均以最大负荷作为设计工况,而实际运行中空调负荷则随多种因素而变化,最小时甚至还不到设计负荷的10 %,存在很大的能源浪费现象。经过研究发现空调系统在交付使用后最初几年运行良好,随着时间的推移,空调系统普遍存在以下问题:冷热量衰减!新风系统效果不理想!机组故障频繁!能耗增加等, 最主要的原因之一是缺乏良好的运行管理,本文就空调运行节能措施进行探讨。2、制冷主机的节能运行在空调系统中,主机能耗占总能耗60%以上, 因此主机的节能运行是整个系统节能的重要环节。在空调系统设计中,主机都要按最大负荷进行设计,而空调系统对每个具体

3、工况而言,都有一条最佳的特性曲线,满足这条曲线工作,主机效率最高,能耗最小,控制主机尽量满足其特性曲线,则可以达到节能的目的,常见的节能控制方法有:2.1启停最佳控制。空调装置消耗的电能等于装置运行的时间和装置的容量的乘积,如果运行时间减少,消耗的电能就会按比例下降,对大楼不同场所的空调负荷进行详细的调查分析,寻找最佳启停控制方式,将既能满足人们对空调环境的要求,又能符合节能的要求。管理人员可以针对办公室环境因素,制定多套节能运行方案。2.2针对负荷分别选择主机功率,即根据空调实际负荷调节主机台数或选择主机功率。例如:广东某大厦采用了空调大主机和小主机组合的办法,即正常白天负荷高峰时使用大主机

4、,18: 00以后小负荷就改用空调小主机,其节电情况非常显著。22.3 参数选择。在中央空调设计时合理设定室内设计计算温度和湿度避免夏季采用过低温度和冬季采用过高温度,设计中避免送风温度过低,因为当送风温度由18 0C降到14时,在同样的房间温度下( 26,相对湿度50 % ,处理新风的能耗会增加25% 。因此,从健康、舒适、节能考虑,舒适性空调夏季室内设计温度确定取比室外环境温度低5一8为好,同时室内外相对湿度差也不宜太大3 4。3 、水泵的节能运行由于水泵在设备选型时大都留有余量,因此水泵的出水侧阀门都不会全开,有的仅能开到1/2这就造成了阀门的节流损失,同时由于阀门限制水量,使主机的制冷

5、效果不理想,往往造成单机供冷不够,双机或多机时却在部分负荷下工作造成大量的电能浪费。在此,变频调速技术能使阀门全开,其节流效果良好。设计负荷运行时间约占总运行时间的(6- 8%,水泵的能耗很大,约占空调系统总能耗量的(15- 20 % 5。为此,采用变频变流量系统,使输送能耗随流量的增减而增减,具有显著的节能效益。但须注意的是,设计变流量水系统时,必须注意到各末端装置的流量变化与负荷的改变并不是线性关系,所以应考虑系统的动态平衡和稳定的问题,才能达到节能的最佳效果。4 、冷却塔的节能运行冷却塔的能耗在空调系统中所占的比例虽然并不大,但由于其使用频率高,累计能耗还是十分大的。冷却塔的设计也是按全

6、年最不利工况进行设计的,如何改善其工作状况,实现节能的目的,同样具有重要的意义。冷却塔冷却能力的影响因素有循环水量,水温,诱导风量,当地空气干湿球温度和空气中灰尘浓度等,在这些因素中,除空气中灰尘浓度无法控制(要靠管理人员勤于清洗外,其它因素可以通过一些控制手段来改变冷却塔的工作状态,找出适合这些因素变化的最佳工作状况,从而达到节能目的。4.1温度控制:利用热敏电阻联接温度调节器,控制冷却塔风机电源的通断,热负荷变化时,通过热敏电阻的检测,发信号给调温计,控制风机的开停,热负荷低于某种程度,命令风机停止运转,热负荷升高,则再让风机启动,从而达到节能目的,此方法目前应用最普遍。4.2风机台数的控

7、制:对并联配置的冷却塔而言,风量的调节可以通过风机台数控制来实现,根据实际需要来确定风机开启的台数。5、降低水系统的隐性能耗在空调系统中,冷却水,冷冻水两大水系统的节能,即如何降低水系统的隐性能耗,往往被人们所忽视。实际上,这两大水系统水的耗失量是相当大的,水的大量耗失,一者增大水资源的压力,二者也增加冷水机组,水泵和冷却塔的电能消耗,即隐性能耗。5.1冷冻水系统的节能冷冻水在空调系统中主要起着中间载冷作用在隐性能耗方面主要表现在,管路保温的冷量损失及冷冻水流失方面,其中后者往往被忽视,冷冻水流失绝大部分是因为排污阀,旁通阀失效或关不死所致。5.2冷却水系统的节能冷却水系统中水的流失主要在如下

8、三个方面:(a蒸发耗水。冷却塔内热水通过蒸发释放潜热而达到自身的冷却,在设计工况下,冷却塔内空气呈等温加湿变化,而空气吸收了冷却水的蒸发水分,从而冷却水水温降低。然而当冷却负荷减少而风量不变时,水分蒸发吸收的热量一部分来自空气,使空气的干球温度较之进口温度值下降。从系统的角度来讲,通过风机大量送风能降低冷却塔出水温度,有利于提高机组的性能,却增加了冷却塔的风机和水泵的电能消耗,机组冷凝温度的降低并不总是导致机组性能的提高,实际上机组的耗电指标随着冷凝压力的进一步降低有升高的趋势6, 因而大风量导致的出水温度降低,并不能达到节能的目的。(b控制飞水,节约水耗。空气将水(滴带出冷却塔,造成水耗称为

9、冷却水飞水,这是冷却水系统的另一种隐性能耗,其产生的原因主要在于循环水量过大。因此,在满足冷却水机组负荷的情况下,应适当调整循环水流量,调整播水器角度,清扫散水槽,适当调整风机叶片的角度是可以将飞水降至最低程度的。(c排污换水消耗。尽管排污换水消耗是不可避免的,但是保持水系统清洁却可以减小换水的频率。6、减少水侧污垢、腐蚀及青苔影响水侧的水垢、腐蚀及青苔对制冷系统影响极大,这也是空调系统能耗高的重要原因。7 为了减少水垢、腐蚀及青苔对水系统的影响,除设备生产厂家应采取措施外水处理装置。国内外的实践证明,高频多段磁场能很好的对水质进行处理,因此空调设计应增设应提倡选用高频电磁多功能水处理装置。7

10、、新的节能技术的应用为了使得空调系统更加节能,近年来国内外也有采用分散式机组中央空调系统和冰蓄冷中央空调系统的趋势,例如户式中央空调VRV系统等,在这些新系统中,采用了大量的新的节能技术,数码变容涡旋压缩机技术,双压缩机技术,制冷剂直接输送技术,制冷剂的智能分配技术,风机调速技术,高智能化控制技术等。但由于使用这些新技术的中央空调系统的初期投资大和各个城市分时电价实施情况不同等原因,故至今仍在全面推广之中。8、结论以上是中央空调节能的部分措施,随着技术的发展,越来越多的技术将应用到空调节能中来。但是,对节能的认识应该有一个正确的观点即不能因节能而降低使用水平和抑制合理需求,而应该从提高能源利用效率来采取对策解决问题。每个从事中央空调管理人员更应该在空调节能领域积极地争取所有可能挽回的能量。致谢感谢天津商学院引进人才科研启动项目的资助。天津商学院SRT 资助北京工业大学传热与能源利用北京市重点实验室开放研究课题资助参考文献:1 沈雅钧_龚希武_金剑雄. 中央空调系统的节能方案探讨. 浙江海洋学院学报(自然科学版,2002(3: