中央空调费电的一个重要原因与解决办法

中央空调费电的一个重要原因与解决办法

深圳市节能专家委员会机电组：张文修　杨红　沈鸿　朱立场 孙伟远 许治东 胡维光


摘要：水泵选大了而不得不关小阀门来减少流量和降低输出管道的压力，这不仅使泵系统耗电大大增加，水温提高使主机增加了负担，不变的流量还会使主机不能保持最佳工作状态，使耗电增加更多。对这种现象，用水泵调速的方法可减小流量和降低管道压力，阀门可完全放开，这不仅大大降低了泵系统的耗电，还使水温不再因此而提高，减轻了主机的负担，以使主机维持最佳工作状态为目标的变流量控制将使整个系统效率提高，能耗降低。

关键词：空调 水泵 阀门 调速 效率 能耗


我们在对深圳市在役的未经改造的中央空调的实地考察中发现，几乎所有中央空调冷冻、冷却水循环系统主干管的阀门都处于深度关小状态，就是在最热天负荷最重的时候也没有打开过，（极个别管道系统口径选择太小或有堵塞者除外）说明系统水泵都选大了，流量超过了需要，扬程太高使管道中压力太大，只好用关闭阀门的办法来减小流量和降低压力，这是一种调节流量和压力最浪费的方法。泵选大了，浪费了多少电，对主机有什么影响，这是我们关心的问题，如何解决这些问题，提高整个空调系统的效率并保证安全运行是我们的职责。

从已经进行了节能改造的中央空调可以看出，大家几乎都认同将原水泵转速降低到额定转速7成左右时完全放开主管阀门，此时的流量与压力与在额定转速时阀门关小状态下的流量及输出管道中的压力是相当的。即此时的流量扬程是合适的，均比原流量（在额定转速、阀门打开状态下）和原扬程分别小了三成和一半，所需功率则减少了将近2/3，这就是水泵系统浪费电的情况。问题不仅如此，这2/3耗电功率跑到哪里去了，能量是不灭的，一方面是水泵加大了一倍扬程在搅动水，另一方面又用阀门关小，增加管道阻力（阀门两边管压差）这些无谓的能量消耗都会使水温的提高将增加主机制冷负荷，冷却水温的提高将使主机偏离高效工作状态，这能不使主机耗电增加吗？其耗电量的增加数量是水泵浪费电量的一倍以上。

多年以来，中央空调水系统要不要用变频调速一直是一个争论不休的问题，反对者担心的变频调速降低了水的流量就会少于主机所要求的（最小）流量，这种情况到目前为止其实并不存在，因为在降速的同时放开了阀门，流量仍保持在原额定转速时关小阀门的状态下，并没有减小，这在控制系统中设置了多重保护，保证流量不会少于规定值，在主机本身已有（最小）流量限制装置的条件下，采用了变频调速的系统，还没有发现过那套限流装置报警和跳闸（主机）停止运行过。当然，系统出现故障，所有保护都失灵，使流量低于规定流量的情况也是可能出现的，出现这种情况的几率与没有变频的系统几乎是相同的。反对者还认为水流量变化没有必要，因为主机会根据环境与负荷自动调节制冷量。其实采用变频并不一定就变流量，设置一个固定频率就可以实现，这样就可以节能，不仅泵系统可以节能，前面已说明也会使主机节能，至于后一个效果，从事空调变频节能改造的许多人也没有考虑到，因而并没有单独测量主机耗电量或只是测量了总的耗电量，把这个节电量都归到水泵系统一方，这是不对的。关于用变频调速方法将水流量在规定流量以上作适当的变化也有人反对，但并没有提出令人信服的理由，我们认为这种变化只要适当，将会锦上添花，更进一步节能节电，我们的理由是这可以尽可能保证主机维持在最高效率状态下工作，即还可进一步节电。因为主机工作在不同状态时，效率是不同的，最高效率点一般发生在额定制冷量状态的附近，这个时候主机中各部分的温度、温差等等也将是一种状态，而不变流量的中央空调系统在环境和负荷变化情况下对这种状态的维持是无能为力的，只能听其降低效率，因为中央空调是一个非线性、强偶合、多变量的复杂系统，要用控制理论和数学的方法找到各变量之间的关系是困难的，但正因为各变量之间互相有影响（偶合），就可以采用流量（冷冻水和冷却水）的变化来影响主机的那些参数，使其维持在尽可能的高效状态，使其进一步节电，这是可以做到的。在过去，大家都用水流量的“温差控制”、“温度控制”、“压差控制”等反馈控制方法，应该说也是有一定效果的，但还不是最佳，因为它们并没有测量也就不知道这个时候主机是不是在最佳效率工作状态，现在已有公司在这方作出了努力，在主机和系统中采集了尽可能多的变量信息，并将其模糊量化，通过实践找出各变量之间关系，用流量的变化（这是很容易控制的）去影响各变量，使主机的各参数尽可能维持在“最佳”，进一步节电，因为所测量的参数多，进一步保证主机安全这是肯定的，这种方法是将流量和各参数之间的最佳配置关系制成一个表，根据这个表决定流量的变化方向、变化大小及变化速度就可以实现了，这实际上是一个专家系统，比那个用电脑代替老中医看病的专家系统还要简单，当然这个系统要能真正取得好的效果，与系统参数采集是否合适、准确、数量多少，“专家”控制表制作水平（即“专家”的水平）是不是高都有关系。因此，这个工作是需要各方面真正的专家共同努力，互相配合才能做得好。

在深圳，南山区政府大楼，现代之窗大楼，圣廷苑酒店等均用上述方法取得了好的节电效果，其系统平均综合节电率可达20%以上，其中中央空调主机节电率为10%左右，水泵节电率为60%左右，测试是在相同条件下用对比测试的方法进行的，有用相邻的两天，有用相邻两年同一个月的测量值，主机辅机单独测量，有双方记录签字，还有专家组认证，结果应该是可靠的，现将一张记录表附后，这是南山区政府大楼，中央空调各部分的能耗对比实验，这个系统的节电率不是最多，也不是最少，但可以看出效果，主机节电8.5%，泵节电64%，综合节电30%。

以上是在主机规定流量以上变流量所获得的节电效果，而这个规定流量应该是在不变流量主机处于额定负荷条件下的规定，大家都不敢改变，并小心翼翼地保证不低于这个流量，但在负荷量小于额定值，特别是小得比较多的条件下，能不能让流量适当小于规定流量，这个工作还要做一下，从道理上说，应该是有下降空间的，这样节电量将会更多。
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