摘要：本文结合既有的中央空调水系统的设计与运行状况，分析与讨论了水系统的节能改造技术。既有中央空调水系统的节能技术有：主机变频、空调泵变频、水蓄冷、高效泵。非线性、大滞后的中央空调水系统适合采用智能控制算法。
关键词：中央空调；节能；改造
引言
对近几年来多宗中央空调系统的统计调查与初浅分析，笔者认为存在以下几个问题：(1)冷热源总装机容量偏大，投入运行的台数一般占装机容量的1/3～3/4，单台机组的负荷一般在60％以下；(2)没有安装低负荷运行的小机组；(3)水系统一般为定流量系统，供回水温差在1～4.40℃；(4)部分离心机组在低负荷运行时(4月、5月、9月、10月)喘振，有的机组甚至无法正常运行；(5)空调水泵扬程选择偏大，导致单台水泵无法正常工作；（6）主机、冷却、冷冻水泵终端设备等彼此匹配性差；（7）系统降效快。究其主要原因有：（1）设计人员迁就业主“宁左勿右”、“只高不低”，政府投资的工程尤甚；（2）业主忽视了空调系统维护清洗。
1冷源改造技术
对于冷源机房容量选择大，通过台数控制不能满足安全、高效运行的情况，成熟的改造技术有：制冷机组变频控制；水蓄冷；增加低容量机组；扩大空调区域（例如，某政府高校约3万平米的综合楼的中央空调系统建成后，又将该系统惠及另外三栋共约900平米的学员楼）等。以下结合有关工程讨论冷源改造技术。
1．1制冷机组变频改造
1.1.1制冷机的性能系数COP现状
2007年就22栋国家政府机构办公楼和大型公共建筑。通过测试或根据运行记录计算机组的性能系数COP，其机组的COP普遍低于公共建筑的强制性标准。
案例一：A办公楼安装了3台500RT的离心式冷水机组(2001年投入运行)，压缩机功率340kW。
3台机组通常只运行1台，即使在天气炎热的情况下，也仅开启2台。通过测试，制冷机组的COP在3.50～4.14之间，低于公共建筑的强制性标准，也低于设计工况的COP。
案例二：B酒店的制冷机组为工频离心式机组(2001年投入运行)，共有4×400USRT的机组，负荷最大时运行2台，机组的设计能效比为5.43。根据2007年10月22～31日对制冷机组运行参数的测试，1#机组的负荷率在41％～76％之间变化，COP值在3.33～4.27之间，低于公建标准。2#机组的负荷率在38％～86％之间变化，其中，在80％～86％的负荷率为10.93％，60％～69％负荷率的概率最大(34.82％)。COP值在2.88～4.62之间，低于公建标准。
1.1.2制冷主机COP节能改造
冷水机组99％以上的时间运行在部分负荷工况。通过调节导流叶片开度来调节机组输出冷量的恒速离心机，最高效率点通常在70％～80％负荷左右，负荷率80％时对应的COP为5.885，负荷率100％时对应的COP为5.33，负荷率40％时COP为5.1，随着负荷降低，单位冷量能耗增加较显著。
图1COP与恒速、变频负荷率的关系
从图1中可看出，变频运行的制冷机，其最高效率点可以在部分负荷下，如40％～50％负荷左右，50％负荷对应的COP为11.95。机组变频控制还能提高机组的功率因数，优化机组启动性能，避开喘振点，提高机组可靠性。
案例三：C有限公司的中央空调采用了2台650冷吨离心式制冷机组。于2005年8月20日投
入使用，冷水机组用于生产车间空调，24h不间断运行，负荷稳定，标准出水温度，夏天2台运行，冬天单台运行。l#机于2007年9月改造为变频制冷机组。经过一年多的运行实践，无论是在大负荷运行或是小负荷运行(只要符合变频条件)，都比工频机组节能。根据2007年10月15日10：10～l0月16日10：10的测试，2台机组负荷率在60％～67％。每天节省1439kWh，节能率为20.85％。该机组工频运行的COP为7.03，变频时COP为l0.05，即机组工频运行时的COP低，机组的节能效果好。如果5～10月(合计6个月)按开2台制冷机组计算(考虑0.8的安全系数)，1l～次年4月(合计6个月)运行1台机组，电费为0.55元/kwh，每年可为公司节省18.2万元，实际运行表明，节省的运行费用大于l8.5万元。主机变频改造的经济效益与节能效益如表1所示。
表1主机变频改造的经济效益与节能效益
5～10月节电量/kWh 11～次年4月节电量/kWh 全年节电量/kWh 全年节省的运行费用/万元
207216 129510 336726 18.5
1.1.3水蓄冷改造
利用既有的常规冷水机组，改造为水蓄冷的系统。其方法是利用消防水池、原有蓄水设施或建筑物地下室等作为蓄冷容器，增加放冷泵、充冷泵、板式换热器设备。此项改造技术具有如下优点：
(1)设备安全运行。避免“大马拉小车”；
(2)节能。系统高负荷运转时间大幅度增加，制冷效率可以提高5％～8％；
(3)经济效益。投资一般3～4年可以回收。水蓄冷不仅能为用户、为社会创造节能效益，而且创造的经济效益可用于其他节能改造项目，解决节能改造资金瓶颈问题
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