中央空调冷却水系统节能优化控制研究

中央空调冷却水系统节能优化控制研究

梁志平

广东西屋康达空调有限公司广东佛山528216

摘要：随着我国社会经济发展，对于能源的需求量日益增加，现阶段，我国已把节约能源政策提上日程，其中空调动力消耗问题已然成为当前人们关注的重点课题。如何在使用中央空调系统时最大限度的降低能源损耗作为本文研究的关键内容。基于此，本文主要从中央空调制冷原理入手，对冷却水系统节能措施进行了简要的分析。

关键词：中央空调；冷却水系统；节能优化

引言

随着我国国民经济的快速发展，大型公共建筑的数量不断增加，导致建筑能耗急剧增加，其中中央空调系统占建筑能耗的比重较大。空调冷源系统能耗占中央空调系统总能耗的60%以上。因此，中央空调冷却水系统作为中央空调冷源系统的一部分，直接影响到中央空调系统的能耗和运行效果。冷却水系统的节能优化对中央空调系统的管理尤为重要。

1中央空调制冷原理

水冷冷水型中央空调系统由主要部件、水路系统和终端辅助系统组成。主要部件是指空调主机，负责提供冷量；辅助系统放置在室内，也作为室内外空调的使用装置，方便空气的循环。空调按其功能可分为四个系统：空气吸热、水源系统、制冷系统和散热系统。

空调的工作原理是：首先，空调开启后，处于低温低压气体状态的制冷剂被压缩机压缩成高温高压的制冷剂，然后在冷凝器内释放热量被冷却成为液态，制冷剂在冷凝器释放的热量被冷却水带走带室外。液态制冷剂经过狭小的节流元件，进入蒸发器，由于从节流元件到蒸发器的过程中，空间突然增大，压力降低，液态制冷剂汽化成为低温低压的气态制冷剂，从而在蒸发器内吸收大量的热量，使蒸发器降低温度，e温度，室内机的风扇将从蒸发器中吹出空气。所以室内机吹出来的是冷风，空气中的水蒸气遇到冷的蒸发器时会凝结成水滴，沿着保留的管道出来，这就是为什么空调会有水。这样，气态制冷剂返回压缩机，来回运行，持续制冷。

压缩机是空调的核心，是实现制冷、控制空调节能主要部件。它利用电能转化的机械能给制冷剂提供循环动力，把室内的热量排出到室外，降低室内温度。也就是说，室内的热量是通过电能输送到室外的。同时，压缩机运行时会产生爆裂热量，使电能转化为热能。因此，压缩机的能量转换速度可以提高，这样内部的热分子就可以以极少的电释放到外部。

2中央空调冷却水系统节能优化控制

2.1案例分析

本系统是给某单位供冷的一套中央空调设备，一台双螺杆式主机，额定功率80KW，一台冷冻水泵，一台冷却水泵，一台冷却塔。末端设备为风机盘管。

2.2原系统运行及存在的问题

（1）由于中央空调系统是按照最大负荷并增加一定余量设计的，主机工作时负荷一般在60%左右运行，甚至在地铁车站等空调系统，主机工作负荷低至30%以下。而冷冻水泵和冷却水泵是按照最大负荷时的水量设计，水量大，供回水温差小，浪费了大量的电能。同时由于冷却水水量过大，和水温过低，容易导致压缩机液机，减少压缩机的寿命。（2）在控制方面采用手动控制，每天工作人员需提前依次把冷却塔风机、水泵、主机电源打开，管理非常不方便，同时不能对相关参数实时监测，保存，分析等。从而对系统的维护维修工作带来不便。

2.3中央空调冷却水系统节能优化

2.3.1冷冻水泵的控制

冷冻水泵利用供回水的压差控制，在供回水干管上装压差传感器，并把此模拟信号传送给DDC控制器的AI1接口，而DDC控制器的AO1接口去接变频器，对DDC控制器编程，设定压差数值，此压差数值由末端风机盘管全部开启时的压差确定，此工程为2MP，当实际压差增大时，说明负荷减小，此时控制器给变频器信号，使变频器频率减小，从而减少水泵转速，反之当末端负荷增大时，实际压差随之减小，控制器实际压差和设定压差进行比较后，使变频器频率增大，水泵转速提高。

2.3.2冷却水泵及冷却塔风机的控制

冷却水泵利用供回水的温差控制，在供回水干管上分别装温度传感器，并把此模拟信号传送给DDC控制器的AI2、AI3接口上，而DDC控制器的AO2接口去接变频器，对DDC控制器编程，设定供回水温差为5℃，当实际温差增大时，说明负荷增大，此时控制器给变频器信号，导致变频器频率加大，继而加大了水泵及风机转速，反之若末端符合降低，具体温差随之降低，控制器具体温差以及设定温差对比后，导致变频器频率降低，水泵以及冷却塔转速降低。

2.4变频技术的应用

（1）电机转速的控制。电机转速的控制为中央空调变频技术的核心。在过去的中央空调制冷过程中，之所以能耗大，最主要的是由于定频控制。主要表现在实际运行的水温差远小于设计值，在高负荷低能效的状态下运行在所难免。如果采用变频技术，将对于中央空调系统中的热负荷情况进行实时监测，从而改变电机的供电频率，采用最合理的电机转速来实现温度的控制。（2）制冷压缩机的应用。制冷压缩作为中央空调制冷系统中的重要构件，其所消耗的电量约占整个空调耗电量的45%。因此压缩机的使用功效必须根据空调的实际运行情况而进行相应的调整，以保障其始终处于一种高效运行的状态，提高压缩机的运行效率，进而对提升中央空调整体效能上将有很大的帮助。而中央空调在实际使用过程中应根据实际情况，可以通过采用螺旋式、离心式或活塞式等不同类型，以适应环境要求来确保压缩机结构设计起到积极作用。（3）冷冻水与冷却水系统的控制与调节。冷却水与冷冻水循环系统在整个中央空调系统中有着不可替代的作用，同时其在运行过程中所消耗的能量也是不容忽视的。一些使用定频技术的中央空调无法对水泵进行有效控制，会使水泵在一些情况下处于低效率的工作状态，这样便会导致空调的整体能耗增加。例如，当中央空调在热负荷较低时，冷却水与冷冻水系统的水泵还如往常一样运行，便会带来不必要的能量消耗。若此时采用变频技术，根据实际热负荷的需求来调整冷却水与冷冻水循环系统的运行状态，将会使中央空调整体节能减排起到积极作用。

3中央空调冷却水系统节能措施分析

3.1冷却水循环系统的控制应用

中央空调系统冷却塔的水温是不断变化的，这一点要看环境温度，仅靠一侧的水温显然不能表征冷冻机的产热。故而，冷却泵的调控必须要根据进出水口的温差进行，只有在恒定温差控制下才是比较理想的。如果温差值过大，那么冷冻机组就会放出大量的热量，这时候就应该提升冷气泵的转速，加速冷却水流动。反之就是减缓速度，进而实现省电。

3.2冷冻水循环系统的控制

冷冻水的出水温度是由空调主机实现的，这个温度至关重要。故而，可以根据回水温度进行判定；一旦检测到回水温度过高，就说明房间温度高，这就需要加大风机盘管水阀的开度，从而导致冷冻水总管压差减少，需要加大冷冻水泵转速，加大冷冻水流速。反之，如果温度值比较低，那么就要关小风机盘管水阀的开度，冷冻水总管压差变大，需要减少冷冻水泵的转速，减少冷冻水流速，进而实现恒温的目的，使得节电的目标得以实现。

结束语

总而言之，通过对空调制冷原理和冷却水系统节能的分析，使我们认识到在制冷中提倡节能优化措施是一项长期而持久的工作。需要每一位研究空调设备的专家不断努力，学习国内外技术，更好地应用于空调制造过程中，以提高和提高实际的节能效果。

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