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空调水系统节能现状分析

时间:2010-12-22 20:24来源:未知 作者:冲锋 点击:
郭庆刚1,樊越胜1,拓彩云1,曲博2 1西安建筑科技大学, 2 西安青云产业有限公司 摘 要:文章针对空调水系统能耗偏大的原因进行了分析,讨论了可行的节能措施,结果表明,冷冻水

郭庆刚1,樊越胜1,拓彩云1,曲博2
1西安建筑科技大学, 2 西安青云产业有限公司

摘 要:文章针对空调水系统能耗偏大的原因进行了分析,讨论了可行的节能措施,结果表明,冷冻水供回水温差由3℃提高到5℃,可降低输送能耗约40%;选用一次泵变流量的空调水系统,将冷冻水泵和冷却水泵采用变频控制后,冷却水泵耗能由1121kwh降低到669kwh,冷冻水泵能耗由961kwh降低到488kwh,节能率约为45%。

关键词:空调水系统;变频;节能

Energy Efficiency Status Analysis of the Air-conditioning Water system
GUO Qinggang, FAN Yuesheng, TUO Caiyun
(School of Environment Engineering & City Planning, Xi’an University of Architecture & Technology
710055, China)
Abstract: The reasons of excessive transportation energy consumption in air-conditioning water system are analyzed, and measures of energy saving are discussed, Results indicate that the transportation energy consumption can be reduced by 40% when the temperature difference between supply and return chilled water increased from 3℃ to 5℃. Under the variable frequency operating, the energy consumption of the cooling water pump can be reduced from 1121kwh to 669kwh, while the chilled water pump from 961kwh to 488kwh, so the energy saving rate is about 45%.
Keywords: air-conditioning water system; variable frequency; energy efficiency


1 前言
在建筑能耗中,空调系统能耗是最大的组成部分。据统计,公共建筑中央空调系统能耗占建筑总能耗的40%~60%[1]。中央空调系统能耗主要由三部分组成:制冷主机能耗,风机、水泵输送系统能耗,末端设备能耗。研究指出,在大型公共建筑空调电力消耗中,有60%~70%是由输送和分配冷量(热量)的风机水泵所消耗[2]。
与欧美国家,特别是日本相比,我国目前空调输送能耗偏高很多,国内空调水输送能耗指标为59~143W/KW,日本绿色饭店空调水输送能耗评定指标规定值≤28.6 W/KW[3],由此可见,我国空调输送系统还有很大的节能潜力。
2 空调水系统高能耗原因
引起空调水系统高能耗运行的原因有多方面,主要表现在以下几个方面:(1)设计人员普遍选取较大的负荷安全系数,造成选用的水泵亦偏大 (大马拉小车),使得水泵处于“大流量、低效率、高功耗”的不利工况运行;(2)大流量、小温差现象普遍存在。设计中供、回水温差一般取5℃,但文献【4】实测结果表明:夏季冷冻水供、回水温差较好的为3.5℃,较差的只有1.5~2℃,造成实际水流量比设计的大1.5倍以上。(3)系统各回路阻力不平衡,或存在局部阻力偏高的不正常现象,增加水泵输送能耗;(4)系统水路出现漏渗,增加无效流量,增加水泵能耗;(5)选用了低效能水泵,增加能耗。
3 空调水系统节能措施
空调冷热水系统按系统中循环泵的配置方式,可分为一次泵系统和二次泵系统。一次泵系统适用于环路较小或负荷特性变化不大的中小型工程,而二次泵系统对于环路较大、阻力较高或压损相差悬殊的中型、大型工程较合适。
水泵的变频是目前比较成熟的技术,变频技术根据“频率、转速、流量”三者成线性关系,通过改变频率来调节流量,同时达到降低能耗目的。变频技术应用于末端流量精确配送,或变流量系统流量微调,作用非常明显。
图1所示为水泵变频和阀门控制节能比较,管路特性曲线K1与水泵性能曲线n1相交于A点,即为水泵在该管网系统中的工作状态点。当系统负荷减小时,通过改变管网中阀门开启程度来调节,管路阻抗增大到K2,工况点移动到C点,而相应的流量从Q1减到Q2,压头增大到HC。通过变频技术,改变水泵转速n1到n2,在同样流量Q2下,工况点移到B点,对应压头为HB。比较变频调节和阀门调节,节省的压力损失为
(1)
相应节省功率为
(2)
式中: —水泵在工况B点的效率;
—水泵在工况B点的流量;

图1 水泵的变频调节原理图
目前,尽管一些变频改造技术取得很好的节能效益,但是由于原设计水泵的选型过大,变频改造后水泵依然在低效率下运行。针对普遍存在的选型偏大效率偏低的水泵,应先通过更换小泵后再装变频器,与大泵直接装变频器投资相当,却能获得更大的节能效益[4]。
然而,并不是只要进行水泵变频改造就节能,文献【4】列举了几例变频改造失败案例,如二次泵采用手动变频,与负荷变化不同步,没发挥变频的节能功能。多台同型号水泵,只对单台泵变频,出现变频泵不出水的现象。 (责任编辑:冲锋)

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