中央空调水系统节能降耗改造分析

刘庆瑜

摘  要：以某建筑的中央空调水系统节能改造项目为例，分析了该建筑现有空调水系统节能改造的空间，并结合实际情况提出了该建筑空调水系统的节能改造方案。

关键词：中央空调;水系统;节能改造;冷却泵

中图分类号：TU831             文献标识码：A               文章编号：2095-6835（2014）23-0057-02

1  建筑空调系统现状

该大厦建筑面积约4.7×104 m2，系统全部采用空气-水式空调系统（风机盘管+新风）。大厦主机房内设有燃气制冷机组3台;45 kW冷热水循环泵3台，泵并联运行;90 kW冷却循环泵3台，泵并联运行，每年5—10月使用;另有冷却塔3台，位于屋顶。空调水系统按定流量系统配置和运行，主管路未见差压控制器，支管路设普通手动阀门，平时不调节。

2  水系统动态监控节能潜力分析及控制方案

2.1  节能潜力分析

通常情况下，冷却水泵的设计是按最大负荷设计的，并附加一定的安全系数。在实际运行中，大多为定流量运行，水泵耗电量几乎常年不变，冷却水普遍存在“大流量、小温差”的问题，造成能源浪费。数据显示，空调系统90%的时间是在75%及以下负荷下运行的。

在该大厦实际运行中，冷却水泵只运行1台，冷却水供回水温差较小，水泵大部分时间处在单台水泵部分负荷下运行。冷却水出水温度过低，冷却水相对过量。因此，采用变频控制的冷却水系统具有很大的节能空间。

2.2  冷却水系统节能控制方案

2.2.1  冷却水系统节能控制策略

监控冷却水系统中冷却水的供回水温度和压力。由于冷却水系统分支管路比冷冻水系统要简单，分支数较少，所以控制策略相对简单一些。但由于冷却水参数对冷机效率有所影响，因此，要同时考虑冷机和冷却水系统的水力特性，对冷却水采取一些保护策略。总之，在对冷却水系统变频控制前，要先保障用户侧的空调采暖质量，在此基础上尽量降低水泵功耗，节约运行费用。

2.2.2  冷却水系统节能控制方案

该大厦的空调系统在大部分时间里使用1台冷却泵，所以只需对1台冷却水泵进行变频控制即可。根据水泵磨损情况和

运行时间累计，3台水泵轮流切换使用。考虑到节能和空调效果，采用“以温差控制为主、回水温度控制为辅”的策略来控制冷却水系统。具体方案如下：①用温度传感器采集冷却水回水和出水温度，利用冷却水供回水温差变频器调整输出频率。当温差较小时，冷却水流量相应减少，这时变频器输出频率降低，电机转速减慢，水流量减少;当温差较高时，直燃机组有更多的热量需要带走，这时使变频器输出较高频率值，电机转速加快，水流量增加。②如果冷却水的回水温度超过32 ℃，并保持一段时间后，变频器优先以较高频运行，或自动切换到工频工作，甚至工频会启动另1台备用泵，采取2台或多台冷却泵并联运行的方式。③采用远传电表对冷却水泵电耗进行统计和记录，并可现场查询用电曲线。电表具有远传功能，并提供RS485、脉冲等方式接入楼宇自控系统，实现动态显示冷却水泵运行状态、统计运行时间、故障报警等各项功能。

2.3  冷却塔节能控制方案

2.3.1  冷却塔节能控制策略

该大厦冷却塔位于17层平台上，共有3台冷却塔，共计8个冷却塔风扇。其冷却水槽连在一起，每台风扇均可单独控制，可高速/低速调节，高速电机功率为5.5 kW，低速电机功率为2.8 kW。目前，冷却塔运行采用人工启停、粗放调节的方式。

针对该大厦冷却塔台数比较多的情况，采用分组控制的方式进行调节，控制原理比较简单，优化节能空间较大。可根据冷却水供回水温度、冷却塔开机台数、冷机能效比特性制订最优冷却塔运行策略，在大幅降低冷却塔本身风机耗电的同时，减少冷却塔电机的启停磨损，降低维护成本。还可以通过优化冷却水的运行工况，为冷机提供高效的运行工况。对冷却塔的节能监控，实际上是对冷机和冷却塔的综合监控，节电率高达30%～50%，具有可靠性高、控制灵活、投资低和收益大的特点。

2.3.2  冷却塔节能控制方案

通过测量冷却水供水温度和冷却水温度设定值，决定启/停冷却塔风扇。当冷却水供水温度低于冷却水温度设定值，并持续一段时间没有变化时，则应将1台风扇调整为低速运行，如果仍然没有变化，则应停止1台风扇的运行;当冷却水供水温度高于冷却水温度设定值，并持续一段时间没有变化时，则应增加1台风扇低速运行，如果仍然没有变化，则增加1台风扇高速运行。通过动态监控冷却水供回水温度，根据冷却水出水温度自动调节冷却塔开启台数，实现冷却塔节能和制冷机能效比最优。

3  节能潜力计算

3.1  节能潜力计算方法

根据冷机的各月平均供回水温差和各泵流量，即可获得变频后各工况下泵需输送的冷量。根据运行记录、水泵开启台数情况、实际空调水系统形式、冷机型号等基本参数，建立冷冻站的计算模型，对冷冻站进行全年模拟运行。其中，水泵在各工况下的流量由泵性能曲线和拟合的管路特性曲线近似获得。同时，为使冷机稳定、正常的工作，对泵的最低流量进行了一定的限制，规定冷却水泵流量不低于额定流量的70%.

综合以上因素，可以计算出各个水泵在保证末端空调效果下的理想流量。根据节省的流量和水泵效率曲线就可得出水泵各工况下节省功耗的比例，再结合实际耗功，就可计算出实际可节省的功耗。以平均电价0.76元/kW·h计算，就可计算出泵变频后可节省的电费。

3.2  冷却水泵节能潜力计算

依据目前的设备参数、装机容量和系统形式，本报告对现有的系统运行进行了模拟计算，结果如表1所示。

表1  冷却水泵节能结果计算

月份

电机功

率/kW

实际功

率/kW

5月

6月

7月

8月

9月

10月

合计

每天投入1套

水泵时间/h

90

77.4

14

24

24

24

24

14

每天投入2套

水泵时间/h

90

77.4

0

0

0

0

0

0

每天投入3套

水泵时间/h

90

77.4

0

0

0

0

0

0

运行天数/d

31

30

31

31

30

15

原投入水泵

台时合计/h

434

720

744

744

720

210

3 572

理论耗电量

/万kW·h

3.36

5.57

5.76

5.76

5.57

0.29

26.3

实际负荷率/%

70

75

80

85

80

70

冷却水泵节电

量/万kW·h

2.21

3.22

2.81

2.22

2.72

0.19

13.4

理论节电费

/万元

1.68

2.45

2.14

1.69

2.07

0.15

10.16

节电率/%

50.82

注：水泵电机实际耗功取电机额定功率的86%，电价按平均电价0.76元/kW·h计算。

综合上述情况，年节电量为1.34×104 kW·h，节约电费10.16万元，年节电率约为50.8%.

3.3  冷却塔节能潜力计算

冷却塔节能潜力计算如表2所示。

表2  冷却塔节能潜力计算

序号

项目

1

冷却塔功率/kW

5.5

2

冷却塔风扇台数/台

8

3

每天投入运行时间/h

24

4

运行天数/d

150

5

原投入水泵台时合计/h

3 600

6

理论耗电量/万kW·h

15.84

7

节电率%

30

8

冷却塔节电量/万kW·h

4.75

9

理工科论节电费/万元

3.61

注：水泵电机实际耗功取电机额定功率的86%，电价按平均电价0.76元/kW·h计算。

综合上述情况，按年节电率30%计算，年节电量为4.75×104 kW·h，节约电费3.61万元。

4  结束语

总的来说，城市中大多数建筑安装的中央空调水系统在系统设计和设备选型方面采用的都是最不利的设计方案。上文所述的改造方法能有效降低中央空调系统的能耗，达到节能的目的，从而创造更多的经济和社会效益。

参考文献

[1]封小梅，简弃非，左政.冷却水系统变流量的全年工况节能分析[J].建筑科学，2010（04）.

[2]许晓瑜，刘洪洲.云港大厦中央空调节能改造措施与效果[J].建筑节能，2012（11）.

〔编辑：王霞〕

Saving Energy Analysis of Central air Conditioning System

Liu Qingyu

Abstract： The construction of a central air conditioning system energy-saving projects， for example， analysis of the existing air conditioning system of the building energy-saving space and energy-saving programs in the proposed building's air conditioning system with the actual situation.

Key words：central air-conditioning; water system; energy saving; cooling pump

o：p? YE： > ?w ?u p>

E——索道绳的弹性模量;

l——跨越档档距。

4  搭设、拆除跨越架的步骤

4.1  跨越线路的穿越

在放线施工前，首先利用动力山或模型飞机展放φ2.5 mm的航飞绳，然后升空收紧。

4.2  索道绳及牵网绳的安装

将已升空的φ2.5 mm的航飞绳作为循环绳，首先牵引2根φ3 mm的高强迪尼玛绳作为循环绳，然后利用其中一根高强迪尼玛绳牵引1根φ8 mm的丙纶绝缘绳作为牵网绳，最后利用φ8 mm的丙纶绝缘绳牵引1根φ8 mm的丙纶绝缘绳和φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳，根据计算结果将索道绳安装到合适的位置。

当索道绳快牵引到跨越塔抱杆悬挂滑车的位置的时候，用φ15.5 mm的钢丝绳穿过滑车与φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳连接，然后收紧钢丝绳至地锚，利用倒链将主索道绳收紧到合适的位置。

4.3  玻璃钢防护杆网的安装

将在地面组装好的玻璃钢防护杆网吊到抱杆滑车悬挂位置，一头连接牵网绳，两端分别挂在φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳上，玻璃钢防护杆网末端连接收网绳，悬挂好以后可以牵网，一头牵网，末端送网，随时控制网的高度，直至封好被跨越物为止。

4.4  防护网的拆除

首先将收网绳作为牵网绳、牵网绳作为送网绳，将防护网收回;然后利用循环绳将索道绳、牵网绳逐根循环收回，也可利用U型环悬挂在跨越杆塔的较高侧;最后将牵网绳牵回，操作顺序与封网顺序相反。

4.5  跨越安全距离要求

表3所示为跨越安全距离的要求。

表3  跨越安全距离要求

跨越架部位

被跨越电力线路电压等级

≤10 kV

35 kV

66～110 kV

110～220 kV

330 kV

500 kV

架面（或拉线）与导线的水平距离（或垂直距离）/m

1.5

1.5

2.0

2.5

5.0

6.0

无地线时，封顶网

与与导线的垂直距离/m

1.5

1.5

2.0

2.5

4.0

5.0

有地线时，封顶网与导线的垂直距离/m

0.5

0.5

1.0

1.5

2.6

3.6

5  施工过程中的注意事项

在施工过程中需注意以下几点：①跨越施工前，必须到被跨越220 kV、110 kV的运行单位办理相关手续，收到退出重合闸指令后方可施工;②施工前，要对主要受力工器具、关键部位、关键工序进行检查，且隐蔽工序的验收必须合格;③绳索在使用前应保持干燥，并检查其磨损程度，不得触水，不得沾有油污、固体颗粒等;④搭、拆时要保证绳索干燥，严禁在湿网、湿绳索状态下拆除。

6  结束语

利用玻璃钢防护杆网配合迪尼玛绳作为防护，一方面可减轻索道绳的受力，操作便捷，并且有二道保护，大大降低了安全风险;另一方面能有效控制工程造价，与钢管跨越架搭设相比，在物力、人力、时间方面的花费较少，具有良好的经济效益。

参考文献

[1]韩崇.架空输电线路实用手册[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]白林杰.输电线路跨越施工典型方案[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]王清葵.输电线路施工[M].北京：中国电力出版社，2003.

〔编辑：刘晓芳〕

Transmission Line Construction Explore without Power across the Power Line

Chen Hongliang， Li Rong

Abstract： The transmission line stringing construction process in the event of an accident break， it will cause great impact on the grid. To ensure the safety of new overhead transmission line construction， can be combined with the actual situation of the construction site， the use of uninterrupted power pole or tramway censorship methods. These methods will be applied to railway traction Atlantic Station Transmission Line Construction， which can effectively improve the efficiency of construction， and has good reference.

Key words： transmission line; crossing construction; gin pole; cableway censorship

Key words：central air-conditioning; water system; energy saving; cooling pump

o：p? YE： > ?w ?u p>

E——索道绳的弹性模量;

l——跨越档档距。

4  搭设、拆除跨越架的步骤

4.1  跨越线路的穿越

在放线施工前，首先利用动力山或模型飞机展放φ2.5 mm的航飞绳，然后升空收紧。

4.2  索道绳及牵网绳的安装

将已升空的φ2.5 mm的航飞绳作为循环绳，首先牵引2根φ3 mm的高强迪尼玛绳作为循环绳，然后利用其中一根高强迪尼玛绳牵引1根φ8 mm的丙纶绝缘绳作为牵网绳，最后利用φ8 mm的丙纶绝缘绳牵引1根φ8 mm的丙纶绝缘绳和φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳，根据计算结果将索道绳安装到合适的位置。

当索道绳快牵引到跨越塔抱杆悬挂滑车的位置的时候，用φ15.5 mm的钢丝绳穿过滑车与φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳连接，然后收紧钢丝绳至地锚，利用倒链将主索道绳收紧到合适的位置。

4.3  玻璃钢防护杆网的安装

将在地面组装好的玻璃钢防护杆网吊到抱杆滑车悬挂位置，一头连接牵网绳，两端分别挂在φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳上，玻璃钢防护杆网末端连接收网绳，悬挂好以后可以牵网，一头牵网，末端送网，随时控制网的高度，直至封好被跨越物为止。

4.4  防护网的拆除

首先将收网绳作为牵网绳、牵网绳作为送网绳，将防护网收回;然后利用循环绳将索道绳、牵网绳逐根循环收回，也可利用U型环悬挂在跨越杆塔的较高侧;最后将牵网绳牵回，操作顺序与封网顺序相反。

4.5  跨越安全距离要求

表3所示为跨越安全距离的要求。

表3  跨越安全距离要求

跨越架部位

被跨越电力线路电压等级

≤10 kV

35 kV

66～110 kV

110～220 kV

330 kV

500 kV

架面（或拉线）与导线的水平距离（或垂直距离）/m

1.5

1.5

2.0

2.5

5.0

6.0

无地线时，封顶网

与与导线的垂直距离/m

1.5

1.5

2.0

2.5

4.0

5.0

有地线时，封顶网与导线的垂直距离/m

0.5

0.5

1.0

1.5

2.6

3.6

5  施工过程中的注意事项

在施工过程中需注意以下几点：①跨越施工前，必须到被跨越220 kV、110 kV的运行单位办理相关手续，收到退出重合闸指令后方可施工;②施工前，要对主要受力工器具、关键部位、关键工序进行检查，且隐蔽工序的验收必须合格;③绳索在使用前应保持干燥，并检查其磨损程度，不得触水，不得沾有油污、固体颗粒等;④搭、拆时要保证绳索干燥，严禁在湿网、湿绳索状态下拆除。

6  结束语

利用玻璃钢防护杆网配合迪尼玛绳作为防护，一方面可减轻索道绳的受力，操作便捷，并且有二道保护，大大降低了安全风险;另一方面能有效控制工程造价，与钢管跨越架搭设相比，在物力、人力、时间方面的花费较少，具有良好的经济效益。

参考文献

[1]韩崇.架空输电线路实用手册[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]白林杰.输电线路跨越施工典型方案[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]王清葵.输电线路施工[M].北京：中国电力出版社，2003.

〔编辑：刘晓芳〕

Transmission Line Construction Explore without Power across the Power Line

Chen Hongliang， Li Rong

Abstract： The transmission line stringing construction process in the event of an accident break， it will cause great impact on the grid. To ensure the safety of new overhead transmission line construction， can be combined with the actual situation of the construction site， the use of uninterrupted power pole or tramway censorship methods. These methods will be applied to railway traction Atlantic Station Transmission Line Construction， which can effectively improve the efficiency of construction， and has good reference.

Key words： transmission line; crossing construction; gin pole; cableway censorship

Key words：central air-conditioning; water system; energy saving; cooling pump

o：p? YE： > ?w ?u p>

E——索道绳的弹性模量;

l——跨越档档距。

4  搭设、拆除跨越架的步骤

4.1  跨越线路的穿越

在放线施工前，首先利用动力山或模型飞机展放φ2.5 mm的航飞绳，然后升空收紧。

4.2  索道绳及牵网绳的安装

将已升空的φ2.5 mm的航飞绳作为循环绳，首先牵引2根φ3 mm的高强迪尼玛绳作为循环绳，然后利用其中一根高强迪尼玛绳牵引1根φ8 mm的丙纶绝缘绳作为牵网绳，最后利用φ8 mm的丙纶绝缘绳牵引1根φ8 mm的丙纶绝缘绳和φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳，根据计算结果将索道绳安装到合适的位置。

当索道绳快牵引到跨越塔抱杆悬挂滑车的位置的时候，用φ15.5 mm的钢丝绳穿过滑车与φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳连接，然后收紧钢丝绳至地锚，利用倒链将主索道绳收紧到合适的位置。

4.3  玻璃钢防护杆网的安装

将在地面组装好的玻璃钢防护杆网吊到抱杆滑车悬挂位置，一头连接牵网绳，两端分别挂在φ16 mm的高强迪尼玛绳主索道绳上，玻璃钢防护杆网末端连接收网绳，悬挂好以后可以牵网，一头牵网，末端送网，随时控制网的高度，直至封好被跨越物为止。

4.4  防护网的拆除

首先将收网绳作为牵网绳、牵网绳作为送网绳，将防护网收回;然后利用循环绳将索道绳、牵网绳逐根循环收回，也可利用U型环悬挂在跨越杆塔的较高侧;最后将牵网绳牵回，操作顺序与封网顺序相反。

4.5  跨越安全距离要求

表3所示为跨越安全距离的要求。

表3  跨越安全距离要求

跨越架部位

被跨越电力线路电压等级

≤10 kV

35 kV

66～110 kV

110～220 kV

330 kV

500 kV

架面（或拉线）与导线的水平距离（或垂直距离）/m

1.5

1.5

2.0

2.5

5.0

6.0

无地线时，封顶网

与与导线的垂直距离/m

1.5

1.5

2.0

2.5

4.0

5.0

有地线时，封顶网与导线的垂直距离/m

0.5

0.5

1.0

1.5

2.6

3.6

5  施工过程中的注意事项

在施工过程中需注意以下几点：①跨越施工前，必须到被跨越220 kV、110 kV的运行单位办理相关手续，收到退出重合闸指令后方可施工;②施工前，要对主要受力工器具、关键部位、关键工序进行检查，且隐蔽工序的验收必须合格;③绳索在使用前应保持干燥，并检查其磨损程度，不得触水，不得沾有油污、固体颗粒等;④搭、拆时要保证绳索干燥，严禁在湿网、湿绳索状态下拆除。

6  结束语

利用玻璃钢防护杆网配合迪尼玛绳作为防护，一方面可减轻索道绳的受力，操作便捷，并且有二道保护，大大降低了安全风险;另一方面能有效控制工程造价，与钢管跨越架搭设相比，在物力、人力、时间方面的花费较少，具有良好的经济效益。

参考文献

[1]韩崇.架空输电线路实用手册[M].北京：中国电力出版社，2008.

[2]白林杰.输电线路跨越施工典型方案[M].北京：中国电力出版社，2012.

[3]王清葵.输电线路施工[M].北京：中国电力出版社，2003.

〔编辑：刘晓芳〕

Transmission Line Construction Explore without Power across the Power Line

Chen Hongliang， Li Rong

Abstract： The transmission line stringing construction process in the event of an accident break， it will cause great impact on the grid. To ensure the safety of new overhead transmission line construction， can be combined with the actual situation of the construction site， the use of uninterrupted power pole or tramway censorship methods. These methods will be applied to railway traction Atlantic Station Transmission Line Construction， which can effectively improve the efficiency of construction， and has good reference.

Key words： transmission line; crossing construction; gin pole; cableway censorship