精品資料（2021-2022年收藏）中央空調(diào)節(jié)能方案

1、中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方案探討中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能方案探討1. 影啊空調(diào)系統(tǒng)能源消耗的關(guān)鍵因素 隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展、人民生活水平的提高，空調(diào)應(yīng)用日益廣泛、普及，空調(diào)用電占總用電總量的比例在不斷上升，空調(diào)能耗已占總能耗20左右，因而空調(diào)節(jié)能意義巨大。同時，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計及設(shè)備選型中均以最大負(fù)荷作為設(shè)計工況，而實際運行中空調(diào)負(fù)荷則隨多種因素而變化，最小時甚至還不到設(shè)計負(fù)荷的10 ，存在很大的能源浪費現(xiàn)象。因此，空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負(fù)荷下高效節(jié)能運行及在系統(tǒng)設(shè)計中對設(shè)備進行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵。 2. 系統(tǒng)的節(jié)能運行方案 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能主要可從以下幾個方面考慮：系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選配及系統(tǒng)的運行

2、管理。 2.1 系統(tǒng)的選擇 首先，在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計之初選定空調(diào)方案(系統(tǒng)方式)時，即應(yīng)將節(jié)能作為重要依據(jù)之一。中央空調(diào)能耗一般包括三部分：空調(diào)冷熱源；空調(diào)機組及末端設(shè)備；水或空氣輸送系統(tǒng)。這三部分能耗中，冷熱源能耗約占總能耗的一半左右，是空調(diào)節(jié)能的主要內(nèi)容。 2.1.1 采用冰蓄能系統(tǒng) 冰蓄冷技術(shù)是利用峰谷電價的差別將用電高峰時的空調(diào)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到電價較為便宜的夜間，從而節(jié)約運行費用。 對于傳統(tǒng)的冰蓄能系統(tǒng)，主機所耗的總能量變化不大，因而可節(jié)約運行費用但不節(jié)能；如采用再冷式冰蓄能系統(tǒng)則因采用了新型的冰剝離法，而減少了剝離能耗，即可節(jié)約運行費用又可節(jié)能。采用冰蓄能系統(tǒng)時，具體地有下面幾種方案可供選擇：

3、 “全部蓄能系統(tǒng)”：當(dāng)電價在峰、谷時段里有差別時，可將全部負(fù)荷轉(zhuǎn)移到廉價電費的時間里運行。這種方式常用于改建工程，它可利用原有的冷水機組，只需加設(shè)蓄冷設(shè)備和有關(guān)的輔助裝置；這種方式也適用于需要瞬時大量釋冷的特殊建筑物，如體育館建筑物等。 “部分蓄能系統(tǒng)”：冷水機組連續(xù)運行，它在夜間用來制冷蓄能，在白天利用蓄存的制冷量為建筑物提供制冷。將運行時數(shù)從14 h擴展到24 h，可以得到最低的平均負(fù)荷。需電量費用大大地減少，而冷水機組的制冷能力也可減少50 60或者更多一些。在新建的建筑中，這是最實用的、投資有效的負(fù)荷管理方案。 2.1.2 采用變風(fēng)量系統(tǒng)，以減少空氣輸送系統(tǒng)的能耗 全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的

4、基本要求，是要確定向被空調(diào)房間輸送的、經(jīng)過一定處理的空氣數(shù)量，用以吸收室內(nèi)的余熱和余濕，從而維持室內(nèi)所需要的溫、濕度。當(dāng)室內(nèi)余熱值發(fā)生變化而又需要使室內(nèi)溫度保持不變時，可采用兩種方法： 1.定風(fēng)量：將送風(fēng)量L固定，而改變送風(fēng)溫度； 2.變風(fēng)量：將送風(fēng)溫度值固定，而改變進風(fēng)量。 考慮到現(xiàn)代化樓宇的空凋要求，正從集中式控制向各個房間進行獨立、個別控制的方面發(fā)展。變風(fēng)量空調(diào)(VAV)控制系統(tǒng)可以克服定風(fēng)量系統(tǒng)的諸多缺點，它可以根據(jù)各個房間溫度要求的不同進行獨立溫度控制，通過改變送風(fēng)量的辦法，來滿足不同房間(或區(qū)域)對負(fù)荷變化的需要。同時，采用變風(fēng)量系統(tǒng)可以使空調(diào)系統(tǒng)輸送的風(fēng)量在建筑物中各個朝向的房間

5、之間進行轉(zhuǎn)移，解決一天中同-u,-t間各朝向房間的負(fù)荷并不都處于最大值的問題，從而減少系統(tǒng)的總設(shè)計風(fēng)量。這樣，空調(diào)設(shè)備的容量也可以減小，既可節(jié)省設(shè)備費的投資，也進一步降低了系統(tǒng)的運行能耗。有資料顯示，采用變風(fēng)量系統(tǒng)可節(jié)省能源達(dá)到30 ，并可同時提高環(huán)境的舒適性。該系統(tǒng)最適合應(yīng)用于樓層空間大而且房間多的建筑。尤其是辦公樓，更能發(fā)揮其操作簡單、舒適、節(jié)能的效果。因此。變風(fēng)量系統(tǒng)在運行中是一種節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)。 2.1.3 利用能量回收系統(tǒng)節(jié)能 在室內(nèi)外溫差較大的情況下，可在系統(tǒng)中增設(shè)熱回收系統(tǒng)，可得到較為明顯的節(jié)能效果。 2.1.4 根據(jù)國家能源政策、能耗指標(biāo)和當(dāng)?shù)啬茉礂l件合理選擇冷熱源 在制冷機組

6、的選用中.根據(jù)“提高電力在終端能源消耗中的比重，降低煤炭在一次能源中的比重，有效利用石油和天然氣資源”的國家能源政策，鼓勵采用電制冷機組，限制采用燃煤鍋爐的產(chǎn)品。同時，可積極發(fā)展太陽能空凋與燃?xì)饪照{(diào)(直燃機)、合理利用其他熱源。 太陽能空調(diào)：建立在太陽能熱水器應(yīng)用的基礎(chǔ)上的太陽能空調(diào)，可充分利用夏天的太陽能，具有很好的經(jīng)濟性。利用太陽能供冷與供熱，不僅可以節(jié)省電力和常規(guī)能源，對環(huán)境保護尤其有重要意義。 燃?xì)饪照{(diào)：燃?xì)饪照{(diào)具有削減夏季電力高峰、填補夏季燃?xì)獾凸鹊囊嫣帲?996已成為我國中央空凋市場的主導(dǎo)產(chǎn)品。 土壤熱源的有效利用： 目前我國南方地區(qū)空調(diào)系統(tǒng)主要用空氣源熱泵作為冷熱源，由于其“室外

7、機”受環(huán)境空氣季節(jié)性溫度變化規(guī)律的制約，夏季供冷負(fù)荷越大時對應(yīng)的冷凝溫度越高，從而主機能耗增大。與地面上環(huán)境空氣相比，地下5rn以下全年土壤溫度穩(wěn)定且約等于年平均溫度，可以分別在夏冬兩季提供相對較低的冷凝溫度和較高的蒸發(fā)溫度。所以從原理上講，土壤是一種比環(huán)境空氣更好的熱泵系統(tǒng)的冷熱源。土壤熱源熱泵的主要優(yōu)點有：節(jié)能效果明顯(可比空氣源熱泵系統(tǒng)節(jié)能約20)；埋地?fù)Q熱器不需要除霜，減少了冬季除霜的能耗；由于土壤具有較好的蓄熱性能，可與太陽能聯(lián)用改善冬季運行條件；埋地?fù)Q熱器在地下靜態(tài)的吸放熱，可減小空調(diào)系統(tǒng)對地面空氣的熱污染及噪音污染。水源熱泵系統(tǒng)：水源熱泵系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)是一種水冷的整體式供冷、供熱機

8、組，可進行制冷、制熱循環(huán)，因而是一種全年運行的空調(diào)設(shè)備。其制冷(熱)性能受外界環(huán)境變化的影響較小，換熱效率也高于空氣熱泵。水源熱泵系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)是一種極具特色的新新產(chǎn)品，具有不同于傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的諸多技術(shù)特點，是一個熱回收和內(nèi)部能量平衡的系統(tǒng)，尤其在過渡季其節(jié)能的效果非常顯著。由于其設(shè)計安裝簡單、控制管理方便、總體造價較低，故目前常用于住宅小區(qū)。 2.1.5 熱電冷三聯(lián)供(CCHP)系統(tǒng) 這是一項較適合我國國情的、利國利民的系統(tǒng)工程，但在我國尚處于研究和建設(shè)的初步階段，還有許多相關(guān)的政策的技術(shù)問題有待深入研究。 2.2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中的設(shè)備節(jié)能選配方案 2.2.1 離心式冷水機組的選擇 在空調(diào)

9、系統(tǒng)的設(shè)計中，主張選用高能效制冷機，但也反對盲目追求能效。實際采用方法應(yīng)結(jié)合中國當(dāng)前經(jīng)濟發(fā)展水平、采用系統(tǒng)法選用高效離心式制冷機的方法。 工況差異對蒸氣壓縮式水冷冷水機組滿負(fù)荷效率存在很大的影響。故在選用冷水機組時，必須重視工況不同對冷水機組性能產(chǎn)生的影響，考慮并滿足中國氣候和水質(zhì)條件的要求，以保證機組長期高效可*運行。 2.2.2 末端設(shè)備 國產(chǎn)風(fēng)機盤管從總體水平看與國外同類產(chǎn)品相比差不多，但與國外先進水平比較，主要差距是耗電量、盤管重量和噪聲方面。因此設(shè)計中一定注意選用重量輕、單位風(fēng)機功率供冷(熱)量大的機組?？照{(diào)機組應(yīng)該選用機組風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)壓匹配合理，漏風(fēng)量少，空氣輸送系數(shù)大的機組。 2

10、.2.3 冷凍水泵 在一般公共和民用建筑中空調(diào)水系統(tǒng)的能耗約占空調(diào)總能耗的15 20 。因此，空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能也具有十分重要的意義。水系統(tǒng)節(jié)能除了重視水系統(tǒng)設(shè)計，認(rèn)真進行水系統(tǒng)各環(huán)路的設(shè)計計算，并采取相應(yīng)措施保證各環(huán)路水力平衡外，采用變頻調(diào)速水泵進行變流量運行，或采用冬、夏兩用雙速水泵是兩種較為有效的節(jié)能措施。 有資料表明，空調(diào)水系統(tǒng)采用變流量運行具有很大的節(jié)能潛力，變頻器投資在12年內(nèi)即可收回。冷卻水泵變速驅(qū)動和風(fēng)機起停控制是兩種較為有效的節(jié)能運行方式。 2.3 系統(tǒng)運行過程中的節(jié)能 2.3.1 加強中央空調(diào)的運行管理，采用一定的計量方法 在空調(diào)能耗中，有很大一部分是由于管理不善而引起的。各

11、項調(diào)節(jié)和節(jié)能措施的實施，亦與操作人員的技術(shù)素質(zhì)直接相關(guān)。故應(yīng)加強對空調(diào)操作人員的培訓(xùn)，提高管理人員素質(zhì)，實行空調(diào)操作人員操作證制度。另外，集中空調(diào)實行計量收費，是建筑節(jié)能的一項基本措施。目前在歐美等國熱量計量已是成熟的技術(shù)，據(jù)國外調(diào)查資料表明：實行集中空調(diào)計量收費后，其節(jié)能率在8 l5 。 我國在計量方面也已取得了一定的成就。 2.3.2 通過控制設(shè)備進行調(diào)節(jié)控制 隨著用能計量收費體制的改革，室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)裝配溫控閥后整個空調(diào)系統(tǒng)如何正確配備控制設(shè)備是非常重要的。 每一個有效節(jié)能的空調(diào)系統(tǒng)都應(yīng)配置相應(yīng)的調(diào)節(jié)控制設(shè)備，如自力式流量控制閥、壓差控制閥、溫度控制閥等等。在控制模式上需根據(jù)建筑物的具體功

12、能、氣候條件、使用狀況等靈活處理，無統(tǒng)一的模式可循。如：年運行管理問題，主要應(yīng)考慮過渡季節(jié)的運行：室外新風(fēng)的利用、新風(fēng)量的確定等； 日運行管理問題，主要應(yīng)考慮隨室外溫度的變化采取不同的日節(jié)能運行模式，這可采用合理的自控系統(tǒng)及一定的手動調(diào)節(jié)裝置來實現(xiàn)；建筑預(yù)冷預(yù)熱時間的合理選擇。建筑預(yù)冷預(yù)熱時間的選擇將直接影響冷熱設(shè)備的大小，從而影響初期投資。特別是對于大空間的體育場館等蓄熱量較大的建筑，如何做到既不影響正常使用，又能實現(xiàn)節(jié)能或節(jié)約投資，預(yù)冷預(yù)熱時間的合理選擇是關(guān)鍵。 2.4 利用建筑構(gòu)造實現(xiàn)節(jié)能 如有條件，可在制定建筑方案階段就有暖通專業(yè)人員參與，保證在不對建筑方案造成較大影響的前提下在建筑構(gòu)

13、造方面充分體現(xiàn)節(jié)能的要求、滿足節(jié)能的需要。 2.4.1 合理控制窗墻比、對外墻及屋頂?shù)膶?dǎo)熱系數(shù)等提 出具體要求通過外窗的耗熱量占建筑物總耗熱量的35 一45 。故在進行前期建筑設(shè)計時，在保證室內(nèi)采光的前提下，合理確定窗墻比將十分重要。 2.4.2 提高門窗的氣密性 有資料表明，房間換氣次數(shù)由0.8 h-1降到0.5 h-1，建筑物的耗冷可降低8左右，因此設(shè)計中應(yīng)采用密閉性良好的門窗。加設(shè)密閉條是提高門窗氣密性的重要手段之一。 2.4.3 使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料 使用環(huán)保、節(jié)能型建筑材料，可有效減少通過圍護結(jié)構(gòu)的傳熱這一主要的空調(diào)負(fù)荷，從而各主要設(shè)備的容量，達(dá)到顯著的節(jié)能效果。當(dāng)然，這可能會在

14、一定程度上增大初期投資，這可通過合理的技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。 2.4.4 “冷屋頂”節(jié)能 “冷屋頂”(cool roofs)指具有高El射反射率的屋頂，通過在普通屋頂表面涂上淺色的、高反射率的屋頂，通過在普通屋頂?shù)娜丈浞瓷渎?，減少太陽熱量的吸收，從而達(dá)到減少空調(diào)冷負(fù)荷、節(jié)約空調(diào)能耗的目的。 采用“冷屋頂”節(jié)能可使空調(diào)負(fù)荷減少約10-50 。 3. 結(jié)束語 節(jié)能和環(huán)保是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵?？照{(diào)領(lǐng)域作為一用能大戶，其能耗已占總能耗的20左右，故節(jié)能意義十分巨大。而從可持續(xù)發(fā)展理論出發(fā)，空調(diào)系統(tǒng)如何適應(yīng)在低負(fù)荷下高效節(jié)能運行及在系統(tǒng)設(shè)計中對設(shè)備進行節(jié)能選配就成為空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵，這對于節(jié)約能源、降低運

15、行費用、促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。作為一個暖通專業(yè)的工作者，在空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計、管理過程中，均應(yīng)將對節(jié)能降消問題引起足夠的重視，在各個環(huán)節(jié)中均應(yīng)積極地爭取挽回所有可能挽回的能量。并將能源消耗作為衡量系統(tǒng)優(yōu)劣的一項重要指標(biāo)。 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能可從以下幾個方面進行考慮：系統(tǒng)的選擇、設(shè)備的選配及系統(tǒng)的運行管理。具體節(jié)能方案應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、使用要求、環(huán)境條件等因素，通過廣泛的調(diào)查研究后確定。只要各方共同努力，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能降耗問題是不難解決的?？照{(diào)、供熱水系統(tǒng)泵的節(jié)能1 序言 根據(jù)全國第三次工業(yè)普查公布的統(tǒng)計數(shù)字，我國風(fēng)機消耗壓縮機類通用機械總裝機容量為1.6億kW，其中風(fēng)機約為4900萬k

16、W，水泵約為1000萬kW，年耗電3200億kWh，占全國耗電總量約1/3，占工業(yè)用電量的40%，在國民經(jīng)濟中舉足輕重，節(jié)能潛力很大。 北京合理用能評估中心在北京地區(qū)公用建筑空調(diào)調(diào)查報告中指出，1999年，北京市空調(diào)制冷的裝機容量約為200×104Rt夏季空調(diào)及制冷用電量約占全市總用電量的15%20%。其中冷凍水泵用電量約占電制冷機用電量的8%12%，冷卻水泵用電量約為12%15%。預(yù)計北京市公用建筑每年增加空調(diào)制冷能力約50×104Rt，增加制冷空調(diào)電功率約40×104kW，其中泵電功率約5×1046×104kW。上述數(shù)據(jù)表明水泵裝機容量及年

17、耗電量很大，與一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)比較，差距較大，因此，節(jié)能潛力很大。 根據(jù)"三北"地區(qū)29個大、中城市鍋爐供暖期實際能耗調(diào)查：單方實耗標(biāo)準(zhǔn)煤礦，最高64.9kg/m2，最低19 kg/m2;單方實耗電，最高5.6 kWh /m2，最低2.4 kWh /m2；單方實耗水最高0.34t/ m2,最低0.07 t/ m2。表1是北京市供熱電耗指標(biāo)。說明供熱系統(tǒng)電耗較大，節(jié)電潛力很大。 電耗指標(biāo)kWh/( m2·a) 表1 類別最低較低較高最高分散鍋爐房2.133.53.646集中鍋爐房3.744.54.657民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，供熱系統(tǒng)中循環(huán)水泵的電功耗一般應(yīng)控制在單位

18、建筑面積0.350.45W/m2的范圍內(nèi)，實際上約為0.50.6 W/m2,甚至高達(dá)0.60.9 W/m2。 以上數(shù)據(jù)表明，供熱空調(diào)泵系統(tǒng)存在設(shè)計電功率容量偏大，運行耗電量較高的問題，而泵的電耗在空調(diào)供熱系統(tǒng)能耗中占的比重也較大，設(shè)計泵電功率容量大要求增大發(fā)電容量，增大峰谷差；運行耗電量大意味著發(fā)電煤耗的增大和污染物排放量的增大；容量增大使初投資加大，運行電耗增大使耗電費增多，兩者都提高了空調(diào)供熱運行成本，加大了熱（冷）費用和用戶的負(fù)擔(dān)。為此，必須了解空調(diào)供熱泵容量和能耗增大的原因，探討泵節(jié)能的方法，并從設(shè)計、運行和設(shè)備上提出改進的措施。 2 空調(diào)供熱泵電耗在的原因分析21 設(shè)計泵功率大的原因

19、 從泵軸功率  可知，影響泵功率的主要因素是流量V(m3/min)，揚程H（m）和泵效率(%)。 （1） 設(shè)計熱（冷）負(fù)荷偏高，造成熱（冷）水流量偏大。 從可知，設(shè)計熱（冷）負(fù)荷Q和供回水溫差t是計算流量的主要依據(jù)。 "三北"地區(qū)各城市，在以往的供熱設(shè)計中，設(shè)計熱指標(biāo)值均較高。如沈陽市計熱指標(biāo)選用的平均值為88W/m2 76kcal/(m2·h)，而實測值約為5258 W/m2 4550kcal/(m2·h)；北京過去一般取7081 W/m2 6070kcal/(m2·h)，而實測值約為4658 W/m2 4050kcal/

20、(m2·h)等。熱負(fù)荷基數(shù)偏大，熱水流量增大水泵選用偏大，增大了泵初投資，降低了泵運行效率，加大了運行成本，浪費了電能。 北京市賓館類建筑設(shè)計單位面積冷負(fù)荷指標(biāo)為90130 W/m2 ，而實測值約為5080 W/m2，制冷機配置容量過大，不僅增加了冷卻水泵和冷凍水泵的流量（見表2）和電氣導(dǎo)設(shè)備安裝容量和造價，而且也會造成泵電氣設(shè)備的閑置和系統(tǒng)的低效運行。 消耗設(shè)計流量與實際需要流量 表2 賓館空調(diào)面積 （萬m2）單位建筑面積設(shè)計冷凍水流量 kg/(m2·h)單位建筑面積實際冷凍水流量 kg/(m2·h)實際/設(shè)計 （%）13.322156826.024125038

21、.71795343.5211152(2) 揚程選擇過高，造成選用泵偏大 供熱系統(tǒng)設(shè)計時，二次網(wǎng)循環(huán)系統(tǒng)實際揚程一般約為150300kPa，但水泵選型時，揚程值一般為400600kPa，水泵電功率與揚程成正比關(guān)系，揚程偏高導(dǎo)致水泵電氣容量增大。 空調(diào)系統(tǒng)的冷卻泵和冷凍泵揚程選擇過大也是一個非常普遍的問題。如果辦公大樓，制冷量為355Rt，設(shè)計冷卻水量為300t/h，揚程55m，但實測冷卻水泵揚程約為2025m，節(jié)流閥門消耗了34m，即冷卻水泵的70%的能量消耗在閥門上。 （3）一些國產(chǎn)水泵屬低效產(chǎn)品，新設(shè)計制造的泵或國外引進的泵，效率較高，一般效率提高10%20%，電動機一般提高1%5%。效率的

22、提高往往是指其額定工作點的75%附近。但實際工況常常偏離高效率點，的以實際運行效率還是較低。 22 泵運行耗電量大的原因 從熱（冷）水泵運行期耗電量 可知，水泵軸功率和運行期延時小時數(shù)是影響泵運行耗電量大的主要原因，而泵的流量、揚程和運行效率又直接影響軸功率。 （1）大流量運行方式增大了泵的運行功率 為了解決熱網(wǎng)水平失調(diào)帶來的用戶冷熱不均的問題，許多供熱系統(tǒng)采用了"大流量、小溫差"的運行方式。如住宅間接供暖的二次循環(huán)水泵或直接供暖的一次水循環(huán)水泵流量，單位建筑供暖面積約為23kg/h，實際運行達(dá)到35kg/h，流量大，加大了泵的設(shè)計電功率容量；流量大，增加了泵的運行功率，降

23、低了供、回水溫差，溫差從25降至510。住宅間接供暖的一次水循環(huán)水泵流量，單位建筑供暖面積約為1.3kg/h，實際為23kg/h。流量大使供、回水溫差從設(shè)計值45降至于1520，增加了泵的運行功率。 由于熱（冷）水流量與水泵軸功率成三次方關(guān)系，流量的增加，將帶來耗電量的增大。例如，一般建筑面積3.0萬m2供熱系統(tǒng)循環(huán)水泵的電功率約為1530kW之間，若系統(tǒng)循環(huán)水量提高1.4倍，則消耗電功率提高2.74倍，達(dá)4182kW。 （2）水泵運行在低效率區(qū)，增大了無效能耗 泵的工作點指的是運行時水泵的流量和揚程，它是由泵的性能曲線和水系統(tǒng)管網(wǎng)特性曲線兩方面因素確定的點。 目前，泵運行時的流量和揚程比要求

24、的大得多，消耗的功率也比預(yù)想的大得多。如圖1所示，水泵工作點（Q2、H2）大于設(shè)計水量Q1、設(shè)計揚程H1，圖中（Q1、H1）點是"理想狀態(tài)"，水泵處于低效運行區(qū)，增大了無效運行范圍。 圖1 現(xiàn)有設(shè)備的運行狀態(tài) （3）定流量運行方式增大了水泵運行電耗 一般供熱系統(tǒng)平均負(fù)荷率約為0.60.7?？照{(diào)系統(tǒng)平均負(fù)荷率一般約為0.30.35，北京地區(qū)98%的時間負(fù)荷率均在70%以下。但水泵為恒速泵。為了適應(yīng)負(fù)荷的變化，流量的調(diào)節(jié)依*閥門來實現(xiàn)，采用這種方法，如果要求把流量調(diào)至額定流量一半，Q1=（1/2）QH，系統(tǒng)的能耗大致與額定狀況下的能耗（QH）相同。 圖2表示通過調(diào)節(jié)供水側(cè)閥門開

25、度的方法調(diào)節(jié)水量。從圖中可知，通過水量的調(diào)節(jié)減少了泵所耗功率，但，由于增加了泵的運行壓力，又產(chǎn)生了新的無用運行范圍。 圖2 調(diào)節(jié)閥門改變流量 （4）并聯(lián)運行方式增加了水泵運行電耗 "一機對一泵"的運行模式是供熱空調(diào)水系統(tǒng)中一次泵普遍選用的運行模式。如圖3所示，當(dāng)相同特性的2臺泵并聯(lián)運行時，流量與揚程及耗電功率都增加了，變化的多少與管網(wǎng)的特性曲線有關(guān)，管網(wǎng)阻力越大時，流量、揚程增加的較少。 圖3 相同特性泵的并聯(lián)運行 （5）空調(diào)供熱水系統(tǒng)一般采用一級泵系統(tǒng)，節(jié)電效果不明顯。 空調(diào)供熱水系統(tǒng)的冷（熱）源要求定流量運行，末端設(shè)備要求變流量運行。一級泵系統(tǒng)的特點是利用一根旁通管來保

26、持冷（熱）源側(cè)定流量，而讓用戶處于變流量運行，當(dāng)用戶負(fù)荷變化需水量減小時，部分冷凍水旁通，但這并不影響通過水泵的總水量，水泵揚程也保持不變，所以其水泵耗電功率不變。 二級泵系統(tǒng)由兩個環(huán)路組成，一次環(huán)路定流量運行，二次環(huán)路變流量運行，節(jié)電效益非常明顯。 國內(nèi)電動機拖動系統(tǒng)運行效率低，先進技術(shù)推廣應(yīng)用面窗，遠(yuǎn)不如國外經(jīng)濟發(fā)達(dá)國家。特別是國內(nèi)的泵類系統(tǒng)中老產(chǎn)品、低效產(chǎn)品尚占50%以上，系統(tǒng)的平均運行效率約為40%50%。 3 空調(diào)供熱泵的節(jié)能 使空調(diào)供熱泵能耗偏大的原因有設(shè)計造成的、運行形成的和泵本身等。因此，應(yīng)從設(shè)計、運行和提高泵的性能等方面進行。 31 嚴(yán)格按照水輸送系數(shù)的要求確定水泵的型號 建

27、設(shè)部1986年批準(zhǔn)頒布的民用建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（采暖居住建筑部分）中規(guī)定的控制指標(biāo)為：設(shè)計選用的水泵水輸送系統(tǒng)WTF應(yīng)大于、等于設(shè)計計算條件下（供、回水設(shè)計溫度為95/70）的理論水輸送系數(shù)（WTF）th的0.6倍，即WTF0.6(WTF)th。 水輸送系數(shù)的定義是：循環(huán)水泵單位電耗（1kWh）所能輸送出的熱媒供熱量。 設(shè)計水輸送系數(shù) ：全日設(shè)計供熱量：Nq：全日水泵輸送熱媒的設(shè)計耗電量。 設(shè)計條件下的理論水輸送系數(shù)（WTF）th見表3。 0.6(WTF)th 表3 L(m)20040060080010001200140016000.6(WTF)th27424022920920019518917

28、9L(m)1800200022002400260028003000 0.6(WTF)th169161153146140134129 按上述標(biāo)準(zhǔn)，一個約9.0萬m2供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵的軸功率不得超過32kW。 32 采用先進的泵的性能調(diào)節(jié)方法 （1）傳統(tǒng)的泵性能調(diào)節(jié)方法 以往，采用改變?nèi)~輪外徑或采用減速機改變轉(zhuǎn)速等方法來改變泵的性能，表4為泵性能改變的情況。 泵性能的改變 表4 葉輪外徑轉(zhuǎn)速水量揚程軸功率性能DNQHP葉輪外徑加工DNQ×(D/D)2H×(D/D)2P×(D/D)4調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速DNQ×(N/N)2H×(N/N)2P×(N/N

29、)3從表4可知，理論上泵的性能調(diào)節(jié)是非常簡單的，但，實際上尚存在許多問題，例如，在改變?nèi)~輪外徑時，可能出現(xiàn)的問題： 1）必須拆下葉輪，停泵時間較長； 2）葉輪可能出現(xiàn)重量不平衡，產(chǎn)生異常振動； 3）加工量大時，泵的效率下降，甚至產(chǎn)生噪聲； （2）當(dāng)需要增加負(fù)荷時，則不能恢復(fù)到原來的性能。 設(shè)置減速機時，必須修改基礎(chǔ)。 （3）變頻器的應(yīng)用 多年來已經(jīng)研制出多種交流電動機調(diào)速裝置，如定子調(diào)壓調(diào)速、變極調(diào)速、滑差調(diào)速、電磁耦合器調(diào)速、串級調(diào)整、整流子電機調(diào)速和液力耦合器調(diào)速等。但上述調(diào)速方式仍存在調(diào)速范圍窄等缺點。隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及控制理論的發(fā)展，作為交流調(diào)速中心的變頻調(diào)速技術(shù)得到了顯著

30、的發(fā)展。這種調(diào)速方式具有節(jié)能，調(diào)速范圍大（從1：001：1000），易于實現(xiàn)正、反轉(zhuǎn)切換，起動電流小和結(jié)構(gòu)簡單、運行安全可*的優(yōu)點。 我國變頻調(diào)速裝置的市場售價是8001500元/kW，大致是被控制調(diào)速的電動機自身價格的812倍，投資回收期短，一般為12年。 變頻調(diào)速系統(tǒng)中交流電動機和變頻調(diào)速裝置的發(fā)展，隨著技術(shù)水平的提高，當(dāng)前國內(nèi)外都在開展諸如變頻調(diào)速專用異步電動機這類的高效運行電動機的研究，使電動機適應(yīng)驅(qū)動裝置的特點，因此電動機的功率密度可提高20%，功率因數(shù)可提高5個百分點，平均效率可提高3%。隨著電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，變頻器的功能、性能得到了很大的提高。根據(jù)其性能及

31、控制方式可分為：通用型、多功能型、高性能型，其控制方式也依次為v/f控制、電壓型PWM控制、矢量控制等。 圖4表示的是泵的運行時間較長、出力較大的循環(huán)泵的性能，泵出口口徑100mm，4極單吸離心泵，軸功率15kW，運行時間24h×355日，配管阻力約為揚程的50%。采用變頻調(diào)速運行方式后，計算節(jié)電量約為47%。實際運行時的節(jié)電量也能達(dá)到35%。見表5。 圖4 節(jié)能效果節(jié)電量計算值表5 流量（L/min） 表示設(shè)計流量的百分比轉(zhuǎn)速比軸功率 （kW）耗電量 （kWh/年）節(jié)約電量 (kWh/年）現(xiàn)狀流量現(xiàn)狀閥門開度（全開）1850(1.23)1.013.51150000設(shè)計流量運行點15

32、00(1.00)0.817.26130053700改變流量時-10%1350(0.9)0.735.24430070700-20%1200(0.8)0.653.73150083500-30%1050(0.7)0.572.521300937003.3 強化管理，實施泵系統(tǒng)的經(jīng)濟運行和節(jié)能運行 （1）管理標(biāo)準(zhǔn)：中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)泵類系統(tǒng)電能平衡的測試與計算法（GB/T 13468）。工業(yè)用離心泵、混流泵、軸流泵與旋渦泵系統(tǒng)經(jīng)濟運行（GB/T 13469-92）。 （2） 測試系統(tǒng)圖（5） （3）測試項目與內(nèi)容：包括泵系統(tǒng)輸入電能和有功功率；電動機輸出能量、功率和運行效率；機械傳動機械和調(diào)速裝置的

33、能量損耗和傳動效率；泵輸入能量和功率；泵輸出的能量、有效功率和運行功率；機組運行效率、電能利用率；系統(tǒng)管網(wǎng)的能量損耗和效率；泵系統(tǒng)運行效率、電能利用率。 （4）系統(tǒng)經(jīng)濟運行和節(jié)能運行的技術(shù)要求：包括系統(tǒng)的機組設(shè)備必須達(dá)到選型優(yōu)化、匹配合理；交流電動機的選型必須符合GB 12497的要求；泵的選型要求；管網(wǎng)設(shè)置要求和系統(tǒng)運行要求等。 （5）系統(tǒng)經(jīng)濟運行的判別與評價（見表6） 圖5 測試系統(tǒng)圖 系統(tǒng)經(jīng)濟運行判別與評價 表6 比較內(nèi)容對現(xiàn)有機組設(shè)備 的判別指標(biāo)對現(xiàn)有機組設(shè)備 的差別指標(biāo)對管網(wǎng)的判別指標(biāo)對系統(tǒng)運行 的判別指標(biāo)現(xiàn)有機組額定效率÷節(jié)能型產(chǎn)品機組額定效率×100現(xiàn)有機組實

34、測電有利用率÷現(xiàn)有機組額定電能利用率×100管網(wǎng)電能利用率÷管網(wǎng)額定電能利用率×100實際單位電耗÷電耗定額×100優(yōu)良>90>85>80>100合格809070857080=100不合格100 摘自供熱節(jié)能國家標(biāo)準(zhǔn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編（6）系統(tǒng)經(jīng)濟運行的管理。包括掌握與運行有關(guān)的工況因素，了解系統(tǒng)中機組管網(wǎng)是否經(jīng)常處于經(jīng)濟運行狀態(tài)；在泵機組和管網(wǎng)的有關(guān)部位安裝流量、壓力流量儀表，監(jiān)視系統(tǒng)運行情況；建立運行日志和設(shè)備技術(shù)檔案；建立系統(tǒng)運行操作規(guī)程、事故處理規(guī)程、用電考核制度、檢測維修制度。 （7）系統(tǒng)經(jīng)濟運行、節(jié)能運行

35、的技術(shù)措施 34 選用高效、可*、耐用、維修量少的水泵 有許多資料表明：水泵投資占公用建筑空調(diào)系統(tǒng)總投資的0.5%1%，水泵電功率約為空調(diào)總電功率的15%20%（約為56W/m2）而冷凍水泵的耗電量為空調(diào)系統(tǒng)總能耗的8%12%，冷卻水泵的耗電量約為1215%。投資少、能耗大是水泵輸送系統(tǒng)的特點，因此，即使稍微增加一些水泵投資，也應(yīng)通過選用高效、可*、耐用的泵，降低運行電耗，提高運行效率。 同樣，也有許多資料表明：水泵投資約占鍋爐房供熱系統(tǒng)總投資的4%，但在運行成本中，電費約為10%15%。高效泵雖然價格稍貴些，但為了可*、安全供熱，為了降低運行成本，從投入產(chǎn)出比上看，也是非常合理的。 4 小結(jié)

36、本文介紹了供熱空調(diào)系統(tǒng)運行中存在水泵耗能量較大，運行效率較低的問題：初步分析了能耗較大的原因；提出了要從設(shè)計、先進調(diào)速方法、管理、設(shè)備等各方面采取相應(yīng)措施、降低能耗、提高效率。由于水泵節(jié)能牽涉到設(shè)計、施工、運行和生產(chǎn)廠家等各個方面只有大家都重視，才能達(dá)到預(yù)計的節(jié)能目標(biāo)。雖然，作者了解的情況不多，分析問題也不夠，但寫這篇文章的目的，主要是引起大家的重視。中央空調(diào)節(jié)能方案中央空調(diào)節(jié)能方案1.1 節(jié)能改造的必要性 中央空調(diào)系統(tǒng)是一個龐大的設(shè)備群體,大量的統(tǒng)計結(jié)果表明,空調(diào)系統(tǒng)所消耗的電能，約占樓宇電耗的4060%。就任何建筑物來說,選用空調(diào)系統(tǒng)都是按當(dāng)?shù)刈顭崽鞖鈺r所需的最大制冷量來選取擇機型的,且留

37、有 10%15%的余量，各配套系統(tǒng)按最大負(fù)載量配置，這種選擇不是最合理的。在組成空調(diào)系統(tǒng)的各種設(shè)備中，水泵所消耗的電能約占整個空調(diào)系統(tǒng)的四分之一左右。早期空調(diào)的水泵普遍采用定流量工作，能源浪費非常嚴(yán)重。而實際運行時，中央空調(diào)的冷負(fù)荷總是在不斷變化的，冷負(fù)荷變化時所需的冷媒水、冷卻水的流量也不同，冷負(fù)荷大時所需的冷媒水、冷卻水的流量也大，反之亦然。     而根據(jù)一項對中空調(diào)機組運行狀態(tài)進行分析的權(quán)威調(diào)查顯示，中空調(diào)機組90%的運行時間處于非滿負(fù)荷運行狀態(tài)。而冷凍水泵、冷卻水泵以及風(fēng)機在此90%的時間內(nèi)仍處于100%的滿負(fù)荷運行狀態(tài)。這樣就導(dǎo)致了“大流量小

38、溫差”的現(xiàn)象，使大量的電能白白浪費。 1.2 中央空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理     中央空調(diào)系統(tǒng)主要由制冷機、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、冷凍水循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)機盤管系統(tǒng)和散熱水塔組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：     空調(diào)系統(tǒng)在實際運行時，隨著時間不同、使用空間以及氣溫變化，絕大多數(shù)時間內(nèi)，實際需要的冷負(fù)荷低于設(shè)計值，但冷卻水泵由工頻控制，處于100%的滿負(fù)荷運行狀態(tài)，浪費大量電能。 1.3改造方案工作原理     在原中央空調(diào)系統(tǒng)中增加溫差控制器、變頻器控制冷凍水泵及冷

39、卻水泵，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示,溫差控制器對中央空調(diào)冷媒水、冷卻水的進出口水溫進行檢測，并根據(jù)實際的溫差值控制變頻器調(diào)整冷卻泵的工作狀態(tài)（主要是轉(zhuǎn)速），使系統(tǒng)冷媒流量跟隨負(fù)荷的變化而同步變化，從而在確保中央空調(diào)系統(tǒng)能夠滿足人體對舒適度的要求的前提下，保證空調(diào)系統(tǒng)的能效率（COP值）總是處在最優(yōu)化的節(jié)能運行狀態(tài)，以此大幅度的降低系統(tǒng)能源消耗。溫差控制器可以采用PID控制方式，使進出水溫差控制在一個恒定值，也可以采用純比例控制方式，冷卻水泵的工作頻率與溫差成比例。這兩種方案都能達(dá)到理想的節(jié)能效果。  圖2控制原理圖1.4具體做法 貴公司現(xiàn)有空調(diào)主機3臺，配有冷凍泵6臺（每臺4.5

40、kw）,其中冷卻泵各有1臺為備用泵,運行時冷凍泵和冷卻泵各開1-2臺不等(根據(jù)環(huán)境溫度不同)。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，可對此處進行節(jié)能改造，冷卻泵各配1臺變頻節(jié)能器(共3臺)，根據(jù)以往經(jīng)驗及現(xiàn)場勘測結(jié)果，水泵系統(tǒng)節(jié)電率約在35左右，由此可為貴公司節(jié)省一大批電費開支,經(jīng)濟效益顯著。 通過溫度傳感器、PID溫差控制器及變頻器對水泵進行調(diào)速，從而達(dá)到節(jié)能的目的，同時又增加房間溫度的舒適性。1.5投資回報分析 冷凍泵及冷卻泵功率均為4.5kw,由于開機運行1臺不等,即冷卻泵運行總功率為4.5KW×3=13.5KW,以節(jié)電率40%計算：改造前每小時耗電：13.5kw×1h×0.9=12.15(度)(功率負(fù)荷系數(shù):0.9)改造后每小時耗電：13.5kw×1h×（1-35%）=8.78(度)每小時省電： 149度-97度=3.38(度)每月節(jié)省費用（電價:0.9元/度）: 3.38度×12小時×30天×0.9元/度 =1095(元)全年節(jié)省費用