分析中央空调循环水系统节能措施的优化设计

分析中央空调循环水系统节能措施的优化设计

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摘要:中央空调循环水系统是中央空调节能改造的重要一环,为了能够贯彻节能减排的理念,需要认识到合理选择循环水系统的重要性,加强循环水系统管网优化设计,合理选择水泵,这也是保障中央空调循环水系统节能目标实现的关键一环。基于此,本文重点探究中央空调循环水系统节能优化措施。

关键词:循环水系统;节能措施;优化设计;水泵

随着我国社会经济不断发展,当今中央空调在商业、民用建筑当中的应用愈加普及,但是其能源消耗在总能耗比例也在不断他高。通常情况下,暖通空调系统电能消耗量大约占据总能耗的65%,水泵作为中央空调水系统循环中的动力装置,占据空调系统耗电量的15-30%,所以需要同时做好循环水系统管网优化设计、水泵选型来完成空调水系统匹配工作,从而实现最终的节能、减排目标。

一、优化管网设计,强化日常维护

在布置管网过程中,要追求精简结构,对系统阻力进行合理平衡,设计合理的流速,在系统平衡当中,需要通过摩阻进行控制,并配合上管径参数、流速限制参数。在管道敷设过程中,要尽可能避免出现上下翻转等情况,避免管道集气而降低流通断面,从而增加系统阻力。从阻力部件方面出发,其影响阻力最大的部件就是过滤器、阀门。阀门主要是用作于调节水量、切断管道,在整个系统运行过程中,很多阀门管道都处于功能全开状态,为了能够实现节能减排的目标,要选择流通性能好、关断性能强的闸阀,并且控制整个系统中的阀门数量。如果管径≤100mm(蝶阀),在全面运行状态下阀板会占据断面积的12%以上,并且管径越小,其阀板所占的断面积越大,如果管径≥100mm,则不能使用蝶阀。

过滤器主要的作用是清除水中杂质,为了保障过滤性能,要选择开孔率高、孔径为5mm的自动排污过滤器。在空调运行当中,过滤器的过滤性能直接影响最终能耗,这就需要定期对过滤器进行清洗,加入过滤器被杂质堵住,则会极大的增加循环水系统的运行阻力,耗能也会直线提高。在水系统调节当中,需要对管道阀门进行调整,确保阀门开度在合理范围内,降低整个系统的阻力,这样即可降低水泵电耗,实现最终的节能目标。

二、合理选择水泵型号

结合空调循环水系统中的水泵性能与管路性能之间的关系,结合设计流量计算此流量下管路阻力,并明确水泵的扬程。在对流量与扬程之间具备一定的安全余量之后,需要做好水泵选型工作。部分设计人员由于没有展开优化设计,单一的认为型号越大越安全,或者因为找不到合适的型号选择大泵,最终造成水泵运行无法实现节能目标,提高了空调系统的运行费用,甚至因为水泵型号不匹配导致系统无法运作。这就需要从更深入的角度分析。

在整个循环水系统当中,设管路特性曲线为I、系统设计流量为的QA、管路阻力为HA,即水泵扬程为HA,因此在水泵选择中需要做好优化设计工作,也就是水泵性能曲线I能够与管路特性曲线I融合点。如果没有展开计算或者因为强化保险而选择过大的水泵扬程,则在实际中即选用了额定流量QC。此时水系统中的水流量会大于设计流量QA,系统也会产生大流量小温差的问题,由于两个泵的养成大小不一,所配电机功率也有所增加,从而增加能源消耗,运行缺乏经济性。

对于配置较好的电动机水泵来说,电动机额定功率是恒定的,轴功率会随着水泵实际工作状态产生变化,如果流量大于额定流量时,则会产生水泵功率高于电动机额定功率的情况,此时的电动机处于过载运行状态。所以水泵厂为水泵配置电动机时要重点考虑其过载等问题。在流量有所增加、过载严重时,可能会造成电动机损坏的情况。为了保障流量与设计流量相同,则要对管路特性曲线进行改造,可以将水泵出口阀门关小,即可让流量QC=QA,养成HC>HA,该方法即可让系统运行流量满足实际要求,同时电动机也不会产生过载的情况。

三、循环水泵节能运行

⒈合理设置循环水量

通过对循环水系统结构进行分析可知,空调循环水量的主要决定因素是空调水供回水温差以及冷热负荷共同决定,空调水供回水温差越大,其空调水流量也就越低,这样会降低水泵的电耗量。所以,小流量、大温差的运行方法可以实现最终的节能目标。

⒉使用变频水泵

由于空调外部运行环境(如温度、湿度等)不断变化,特别是在冬夏两季,供冷供暖差异非常大,这样导致空调系统冷热负荷在常年运行中不断变化,但是全年大部分时间负荷只有最大负荷的一半。如果空调冷热负荷产生了变化情况,则空调冷热循环水量负荷也会产生相应的变化。水泵的扬程、流量、轴功率、转速之间有着直接关系。也就是通过改变水泵电机转速,即可改变水泵扬程、流量、轴功率。电机转速与交流电频率成正比关系。市政电网的电流运行频率大约为50Hz,变频调速水泵就是采用了变频器改变电流频率,从而实现水泵流量与转速控制。

由于建筑全年平均冷热负荷只占据最大负荷的50%,如果采用了变频器对水泵进行调速,会让水量随着冷热负荷产生一定的变化,则全面平均水量大约只有最大水流量的50%,此时水泵变频能耗大约只占据定水量系统水泵能耗的12.5%,节能效果有了很大的提高。当然,想要实现这一目标,其重点是做好变频器运行范围控制以及选型。通常是通过配置传感器,对建筑冷热负荷变化进行实时监控,确保在空调系统水流量较为稳定的基础上,空调系统运行温差为7℃左右,即可减少中央空调循环水系统能耗的20-30%。从整个系统方面来看,通过变频器和传感器组合的形式,可以将整个中央空调系统的节能效果提高到35-50%,效果十分明显。

结束语

综上所述,为了能够贯彻节能减排的理念,实现节能空调的节能设计,就必须要对循环水系统进行节能设计,其核心内容是优化管网设计、合理选择水泵型号以及循环水泵节能运行,这样才能够全面提高循环水系统的运行质量,同时还能够实现节能减排的目标。总之,循环水系统节能需要从多个方面出发,让每个环节都能够降低能耗,从而实现整体的降耗。

参考文献:

[1]汤达.浅析建筑暖通空调系统设计优化与节能措施[J].建筑与文化,2013(10):966-967.

[2]欧阳俊.探讨中央空调循环冷却水系统节能技术[J].大科技,2014(28):522-523.

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