空调冷水系统设计对策的若干探讨

来源:建筑界编辑:黄子俊发布时间:

[摘要] 1、引言 随着我国经济的持续高速发展,建筑事业也呈现出一片蓬勃繁荣的景象,中央空

1、引言

随着我国经济的持续高速发展,建筑事业也呈现出一片蓬勃繁荣的景象,中央空调系统在宾馆、办公大楼、商业中心、医院及其他建筑得到广泛的应用。中央空调系统不但涉及到高额的资金初投入,同时也是建筑的耗能大户。建设绿色建筑、实现节能减排时下成为本届政府面临重要的命题,空调系统节能设计理应引起广大暖通空调设计工程师重点的关注,面临迫切的任务。大多数工程设计中,最关心的是空调冷热源方案初投资的经济性以及设计工况下运行耗能的比较,但选择理想的冷热源方案只是良好的开端,中央空调系统运行节能与否很大程度上取决于空调冷水系统有效运行,系统设计对策合理、调试完善、管理技术措施到位,才是其最有力的保障。

2、机房侧的设计配置

2.1 冷水机组、冷冻水泵的容量合理配置

冷水机组容量偏大的问题是目前中央空调系统存在比较普遍的问题,容量闲置无疑是最大的浪费,一方面增加了工程建设初投资,另一方面又加剧了系统的运行能耗。冷水机组的容量决定了冷冻、冷却水泵的容量,如水系统的水力又缺乏详细的计算,那么水泵选型扬程难免偏大,也会进一步增加水泵的功耗。造成这种现象是由于对空调冷负荷未进行仔细的计算,取而代之为“拍脑袋”,一方面足设计工程师缺乏足够的时间去做这些繁琐的计算工作,另一方面是业界缺乏对空调系统设计质量的评判准则,业主单方面认为房问温度够低或感觉够冷,便达到空调效果。影响空调系统白勺‘‘发挥能力”有多方面因素,除了设计的因素,还应包括施工安装质最、竣工调试、运行管理等,都可能成为制约空调系统效能发挥重要的因素。如一个系统总冷量配置是合适的,但系统未经仔细的调试,很容易造成客观上贫富不均,进而产生空调效果不好或总制冷量不足的假象。基于这种的忧虑,设计中加大“安全系数”,造成冷水机组、水泵容量偏大,投资浪费、建筑耗能大在所难免。详细认真的空调冷负荷和水力计算是降低初投资、实现节能降耗最根本、也是最有效的路径,同时提高施工安装质量和竣工调试水平是其最直接的保障措施。

2.2 机房侧机组有效运行管理设计对策

大型的中央空调系统冷源所配备的冷水机组,常常不止一台,有的是二~四台,甚至超过阴台。机组与水泵管路连接上大多采用先并联后串联方式,这种布置方式具有系统简洁、节省管材的优点,但如果空调水系统未采用BAS监控管理系统,在部分空调负荷下,部分冷水机组处于停开状态,管理人员操作管理上出现疏忽,未把停开冷水机组管路上的阀门关闭,冷冻水就会出现旁通分流的现象。通过分析我们不难得出,冷水旁通分流会影响冷水机组效能的发挥,降低机组的COP值。另一方面如果末端空调负荷的需求递增,需要增开冷水机组的台数,这要求管理人员能及时到位,打开相应管路上的阀门。在大多数工程的实际管理中,这种操作管理模式证明是不可行的,系统更多是处在“放任自由”的状态,无疑主机组和水泵运行节能成为空谈。解决这对矛盾最经济的措施是冷水机组管路中考虑增设电动蝶阀,电动蝶阀和冷水机组一一对应,两者并为连锁运行控制,这样才能有效方便控制冷冻水的通路,解决冷冻水旁通分流的现象。如果在适当追加投资资金,还可以考虑仅把机房侧部分纳入小型智能监控系统,这样便可把空调系统中耗能最大部分,也是节能最具潜力的区域纳入智能化的控制,做到最经济的投资,最节能方便的管理。

2.3 低负荷运行时冷冻水泵超载问题的设计对策

大型的中央空调冷水系统,随着空调区域冷负荷的改变,投入使用的冷水机组、空调冷冻水泵的台数也将随着增减,同时空调冷水系统的管网流量也发生改变,这引起管网水阻力的改变。在低负荷运行情况下,尤其是空调冷水泵只需要单台运行时,从R(空调冷水系统的水阻力)&Q。(管道通过的流量), 我们不难发现,空调冷水系统满负荷与部分负荷运行时水阻力相差甚大,这可能导致部分负荷时空调冷水泵超流量运行,电机效率降低,水泵运行电耗增加,尤其在单台水泵运行的工况下,水流量可能大大超过水泵额定流量,导致水泵轴功率超过电机功率,容易发生电机过载烧毁的事故。对于越大型的中央空调冷水系统,并联的机组台数越多,低负荷时超载问题越严重,电机烧毁的情况越容易发生。设计中仅注意多台水泵的额定状态点能否满足管路计算要求是不够的,还须重视空调低负荷时运行状态点变化,并采取必要的解决措施。借鉴于水冷式离心式冷水机组降载的设计思路,解决方法有两种,一是水泵采用变频技术,即并联运行的各泵中,某台泵采用变频泵,它作为低负荷时单台水泵运行的固定泵,在系统超流量时,该泵降低运转频率,系统的流量也随着减少,可见冷冻水泵采用变频技术是系统变流量的节能技术。另外一种解决方法是空调供水干管上增加附加旁通通路,如下图1。


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