一．引言

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，建筑事業(yè)也呈現(xiàn)出一片蓬勃繁榮的景象，中央空調(diào)系統(tǒng)在賓館﹑辦公大樓﹑商業(yè)中心﹑醫(yī)院及其他建筑得到廣泛的應(yīng)用。中央空調(diào)系統(tǒng)不但涉及到高額的資金初投入，同時也是建筑的耗能大戶。大多數(shù)工程設(shè)計中，最關(guān)心的是空調(diào)冷源方案的經(jīng)濟(jì)性以及運(yùn)行耗能的比較。但是我們知道，選擇理想的冷源方案只是良好的中央空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對于空調(diào)冷水系統(tǒng)有效運(yùn)行管理和節(jié)能降耗是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能降耗很大程度上取決于空調(diào)冷水系統(tǒng)有效的運(yùn)行，設(shè)計對策合理﹑調(diào)試完善﹑管理技術(shù)措施到位的中央空調(diào)冷水系統(tǒng)才是其最有力的保障。

　　二．機(jī)房側(cè)的設(shè)計配置

　　2．1冷水機(jī)組﹑冷凍水泵的容量合理配置

　　冷水機(jī)組容量偏大的問題是目前中央空調(diào)系統(tǒng)存在比較普遍的問題，大容量的閑置無疑是最大的浪費(fèi)，一方面很大程度上增加了工程建設(shè)初投資，另一方面又加劇了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗。冷水機(jī)組的容量偏大又影響決定了冷凍﹑冷卻水泵的容量，如果對空調(diào)水系統(tǒng)的水力同時又缺乏詳細(xì)的計算，設(shè)計工程師心中無數(shù)，那么水泵選型揚(yáng)程難免偏大，也進(jìn)一步增加水泵的功耗（N 與Q*H成正比），這無疑是雪上加霜的事情。造成這種現(xiàn)象是由于對空調(diào)冷負(fù)荷沒有進(jìn)行仔細(xì)的計算，取而代之為“拍腦袋”，這種現(xiàn)象是比較普遍的，一方面是設(shè)計工程師缺乏足夠的時間去做這些繁瑣的計算工作，另一方面是業(yè)界缺乏對空調(diào)系統(tǒng)效果好與壞的評判準(zhǔn)則，我們知道空調(diào)系統(tǒng)的＂發(fā)揮能力＂取決于很多方面，除了設(shè)計的因素其中還包括施工質(zhì)量的好壞﹑竣工調(diào)試水平的高低，這些往往由于缺乏有力的管理和監(jiān)控，便能形成影響空調(diào)系統(tǒng)效能充分發(fā)揮決定性的因素。特別是在設(shè)計總冷量配置不太富裕的情況下，如果系統(tǒng)缺乏仔細(xì)的調(diào)試，很容易造成客觀上貧富不均，進(jìn)而引起產(chǎn)生空調(diào)效果不好或總制冷量不足的誤解�；�于這種的憂慮，設(shè)計工程師便加大保險系數(shù)，層層加碼，便造成冷水機(jī)組容量偏大的后果，投資浪費(fèi)﹑建筑耗能大便在所難免。所以仔細(xì)認(rèn)真的空調(diào)冷負(fù)荷和水力計算是降低初投資﹑實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗最根本，也是最有效的方法，同時提高安裝施工質(zhì)量和竣工調(diào)試水平是其最直接的保障措施。

　　2． 2機(jī)房側(cè)機(jī)組有效運(yùn)行管理設(shè)計對策

　　對于大面積的建筑，中央空調(diào)系統(tǒng)冷源所配備的冷水機(jī)組，常常不止一臺，有的是二~四臺，有的甚至超過四臺。由于機(jī)房面積的限制，冷水機(jī)組和冷凍水循環(huán)泵無法采用一一對應(yīng)的原則，大多采用多臺冷水機(jī)組與多臺冷凍水泵獨(dú)立并聯(lián)設(shè)置。這種布置方式有它比較明顯的簡潔﹑方便的優(yōu)點(diǎn)，但是如果由于資金匱乏或其他原因，空調(diào)水系統(tǒng)無法設(shè)計配置BAS監(jiān)控管理系統(tǒng)，那么在部分空調(diào)冷負(fù)荷的情況下，就有一部分冷水機(jī)組處于停開的狀態(tài)，如果管理人員操作管理上的疏忽，未把停開冷水機(jī)組的管路上的閥門關(guān)閉，則冷凍水就會出現(xiàn)旁通分流的現(xiàn)象。通過分析我們不難得到結(jié)論，冷水旁通分流會影響冷水機(jī)組效能的發(fā)揮，降低冷水機(jī)組的COP值。另一方面如果末端空調(diào)冷負(fù)荷的需求增大，需要增開冷水機(jī)組的臺數(shù)，這需要管理人員及時到位，及時打開增開冷水機(jī)組管路上的閥門。這種操作管理方式顯然是行不通的，在大多數(shù)工程的實(shí)際管理中，更多是一種“放任自由”的狀態(tài)，這不但引起冷水機(jī)組的能耗增加，而且空調(diào)冷凍水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)偏離額定的工況點(diǎn)，電耗增加，空調(diào)冷水系統(tǒng)有效節(jié)能的運(yùn)行管理似乎是不可能的。解決這對矛盾最經(jīng)濟(jì)的措施是冷水機(jī)組管路中考慮增設(shè)電動蝶閥，電動蝶閥和冷水機(jī)組一一對應(yīng)，兩者并為連鎖運(yùn)行控制，這樣才能有效方便控制冷凍水的通路，解決冷凍水旁通分流的現(xiàn)象。如果在適當(dāng)追加資金投資的允許下，還可以考慮僅把機(jī)房側(cè)部分納入小型智能監(jiān)控系統(tǒng)（該部分的投資對于中型的空調(diào)水系統(tǒng)據(jù)估價約為10萬RMB），這樣便可以把空調(diào)系統(tǒng)中耗能最大部分，也是節(jié)能最具潛力的區(qū)域納入智能化的控制，做到最經(jīng)濟(jì)的投資，最節(jié)能方便的管理。

　　2． 3低負(fù)荷運(yùn)行時冷凍水泵超載問題的設(shè)計對策

　　大型的中央空調(diào)冷水系統(tǒng)，隨著空調(diào)區(qū)域冷負(fù)荷的改變，投入使用的冷水機(jī)組﹑空調(diào)冷凍水泵的臺數(shù)也將隨著增減，同時空調(diào)冷水系統(tǒng)的管網(wǎng)流量也發(fā)生改變，這引起管網(wǎng)水阻力的改變。在低負(fù)荷運(yùn)行情況下，尤其是空調(diào)冷水泵只需要單臺運(yùn)行時，從R（空調(diào)冷水系統(tǒng)的水阻力）=&Q2（管道通過的流量），我們不難發(fā)現(xiàn)，空調(diào)冷水系統(tǒng)滿負(fù)荷與低負(fù)荷運(yùn)行時水阻力相差甚大，這導(dǎo)致低負(fù)荷時空調(diào)冷水泵超流量運(yùn)行，其運(yùn)行工作點(diǎn)可能跳出經(jīng)濟(jì)區(qū)域，進(jìn)而引起電機(jī)效率的降低，同時水泵運(yùn)行電耗的增加，所以在只有單臺水泵運(yùn)行的工況下，極容易發(fā)生電機(jī)過載燒毀的事故。對于越大型的中央空調(diào)冷水系統(tǒng)，并聯(lián)的機(jī)組臺數(shù)越多，低負(fù)荷時超載問題越嚴(yán)重，電機(jī)燒毀的情況越容易發(fā)生。所以設(shè)計中不能僅注意了多臺水泵的額定狀態(tài)點(diǎn)能否滿足管路計算要求，還必須重視空調(diào)低負(fù)荷時運(yùn)行狀態(tài)點(diǎn)變化所引發(fā)的問題，并采取必要的解決措施，借鑒于水冷式離心式冷水機(jī)組降載的設(shè)計思路，解決方法有兩種，一是冷凍水泵采用變頻技術(shù)，即并聯(lián)運(yùn)行的各泵中，某臺泵采用變頻泵，它作為低負(fù)荷時單臺水泵運(yùn)行的固定泵，在系統(tǒng)超流量時，該泵降低運(yùn)轉(zhuǎn)頻率，系統(tǒng)的流量也隨著減少，可見冷凍水泵采用變頻技術(shù)是系統(tǒng)變流量的節(jié)能技術(shù)。另外一種解決方法是空調(diào)供水干管上增加附加旁通通路，非低負(fù)荷運(yùn)行時，冷凍水供水干管上的主通路和旁通路上的閥門處于開啟狀態(tài)，冷凍水流經(jīng)兩個通路，而低負(fù)荷時，主通路上的電動蝶閥關(guān)閉，冷凍水只流經(jīng)旁通路，無論在任何負(fù)荷情況下旁通閥門始終處于一定的關(guān)閉角度。我們可以通過下列式子定性來分析該管段的阻力前后變化：R1（非單臺水泵運(yùn)行時該管段阻力）=1/（1/R主+1/R旁），R2（單臺水泵運(yùn)行時該管段阻力）=R旁，顯然R2﹥R1.從直觀上，我們不難知道在單臺水泵運(yùn)行時，由于主通路的電動蝶閥關(guān)閉，旁通路的阻力陡然增大，所以干管增加附加旁通通路實(shí)際上是通過改變低負(fù)荷時的管道水阻特性，來解決冷凍水泵超載的問題，顯然這種方式非節(jié)能的解決措施。

　　2． 4壓差旁通差值的設(shè)定

　　在供﹑回水干管上設(shè)置壓差旁通閥，是解決末端側(cè)變流量與機(jī)房側(cè)定流量這對矛盾最常用的方法。該壓差系統(tǒng)旁通閥工作的基本原理：系統(tǒng)處于設(shè)計狀態(tài)下，所有的設(shè)備都滿負(fù)荷運(yùn)行，壓差旁通閥的開度為零，這時壓差控制器兩端接口處的壓差即是控制器設(shè)定的差值。但是大多數(shù)已投入使用的工程，壓差控制器設(shè)定和作用經(jīng)常被施工單位和使用單位所忽視，壓差控制系統(tǒng)以及末端設(shè)備的電動二通便形同虛設(shè)。從水力工況分析，我們不難得出結(jié)論，壓差值設(shè)定偏低，旁通閥極易打開而且旁流量增大，末端側(cè)的供冷無法滿足，而壓差值設(shè)定偏大，則旁通閥門打開不易，旁通流量偏小，這影響冷水機(jī)組正常所需運(yùn)行臺數(shù)的調(diào)節(jié)，這無形增加了空調(diào)冷水系統(tǒng)的電耗。所以設(shè)計中須重視壓差旁路控制系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的影響，正確合理確定其參數(shù)，以滿足用戶的流量，同時按實(shí)際的需要正常來調(diào)節(jié)機(jī)組的運(yùn)行臺數(shù)

　　2． 5機(jī)房側(cè)管路上控制配件的設(shè)置

　　空調(diào)冷水系統(tǒng)安裝完畢，在投入使用前，系統(tǒng)必須經(jīng)過認(rèn)真﹑完整的調(diào)試。系統(tǒng)管路的調(diào)試離不開壓力表和溫度計。壓力表﹑溫度計的設(shè)置對于空調(diào)冷水系統(tǒng)機(jī)房側(cè)部分顯得尤為重要，借助于壓力表的讀數(shù)可以初步判斷該部分水系統(tǒng)的水力工況是否正常，借助溫度計的設(shè)置可以初步判斷流經(jīng)該管路的水量是否滿足要求。壓力表設(shè)置在這些部位是必不可少：水泵的進(jìn)出口﹑冷水機(jī)組的進(jìn)出口﹑集分水器，借助于壓力表的指示讀數(shù)，可以充分判斷沿水流方向的壓力分布是否正常，管路上的閥門關(guān)﹑斷是否合理。例如筆者在參加一個空調(diào)工程的首次調(diào)試中發(fā)現(xiàn)：各空調(diào)區(qū)域的末端設(shè)備進(jìn)出水管路上的壓力差普遍偏小，室內(nèi)的溫度基本達(dá)不到設(shè)計要求，該系統(tǒng)的分水器的壓力表讀數(shù)明顯偏小，集﹑分水器之間的壓力差只有80KPa左右，而空調(diào)冷凍水泵的進(jìn)出口的壓力差明顯超過設(shè)計的揚(yáng)程，而冷水機(jī)組的進(jìn)口壓力卻比水泵出口壓力低了120Kpa，這段管路只有15米左右，顯然壓力降是不正常的。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)：水泵的出口蝶閥被施工單位人為關(guān)閉掉三分之二，該閥門開度變小，消耗了一大部分的壓力降。全開了該閥門后，上述部位壓力分布基本正常，各空調(diào)區(qū)域溫度迅速達(dá)到設(shè)計要求。

　　根據(jù)進(jìn)出水的溫度來判斷系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，溫度計的設(shè)置在這些部位是必不可少的：冷水機(jī)組的進(jìn)出管上以及集﹑分水器上。分水器和集水器是空調(diào)總閘部分，筆者建議在每支回水干管匯入集水器之前都應(yīng)安裝一支溫度計，通過觀察溫度計的溫度值，可以準(zhǔn)確掌握冷負(fù)荷分布的情況。溫差大的支路上的閥門可以開大，溫差小的支路閥門開度可以調(diào)小一些。只有每個回水支管裝了溫度計，操作管理人員才能直觀掌握系統(tǒng)冷負(fù)荷分布的情況。

　　三．末端側(cè)設(shè)計配置

　　3．1管路布置同異程的采用策略

　　同程系統(tǒng)比異程系統(tǒng)水力工況更穩(wěn)定，流量分配也更均勻，有利于空調(diào)水系統(tǒng)的水力平衡，但是同程系統(tǒng)又有比較明顯的缺點(diǎn)，管路布置復(fù)雜，管路走向長，管材耗用大，所以對于所有的系統(tǒng)管路布置不可能都采用同程。通過分析，我們不難發(fā)現(xiàn)空調(diào)水系統(tǒng)并不都需要采用同程管路布置。末端設(shè)備種類較多，有風(fēng)機(jī)盤管，又有空調(diào)風(fēng)柜﹑組合式空調(diào)機(jī)組，各種末端的風(fēng)量﹑冷量又相差較多，另一方面表冷盤管可能是三排管﹑四排管或六排管，所以設(shè)備本身水阻力相差較大，風(fēng)機(jī)盤管的水阻力大多為1~3Kpa，空調(diào)風(fēng)柜阻力大多為4~6 Kpa，如果把風(fēng)機(jī)盤管和空調(diào)風(fēng)柜混合在一個系統(tǒng)內(nèi)采用同程布置，顯然是對同程布置的一種“生搬硬套”，不但達(dá)不到同程布置的優(yōu)點(diǎn)，反而不利于系統(tǒng)內(nèi)空調(diào)風(fēng)柜的水流量調(diào)節(jié)。我們知道采用風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)的用水點(diǎn)多，采用平衡閥和普通閥門進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，顯然是不可能的，所以空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計中，風(fēng)機(jī)盤管與空調(diào)風(fēng)柜設(shè)置在不同的空調(diào)水分系統(tǒng)內(nèi)，風(fēng)機(jī)盤管布置采用同程布置，空調(diào)風(fēng)柜采用異程布置，空調(diào)風(fēng)柜末端管路上配置的電動閥門及平衡閥仍可以彌補(bǔ)異程布置帶來的不利，達(dá)到水力平衡。筆者在設(shè)計某體育館時空調(diào)水系統(tǒng)采用了同樣布置策略，比賽大廳的周圍配套房間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，該部分的水系統(tǒng)管路采用同程布置，而為比賽大廳﹑門廳休息廳等服務(wù)的大風(fēng)量組合式空調(diào)機(jī)組﹑空調(diào)風(fēng)柜，各末端之間相距甚遠(yuǎn)，采用同程布置顯然經(jīng)濟(jì)性不合理的，筆者采用異程布置且各末端管路配置平衡閥和電動二通閥，在調(diào)試時首先調(diào)節(jié)好各個空調(diào)風(fēng)柜管路上的平衡閥，而各支路的相對水力平衡可通過調(diào)節(jié)冷凍機(jī)房的集分水器上各個支路的閥門，便可順利實(shí)現(xiàn)。

　　3．2末端設(shè)備管路上配件設(shè)置

　　對于空調(diào)末端側(cè)冷水系統(tǒng)，末端設(shè)備配管措施是非常關(guān)鍵重要的一環(huán)。末端設(shè)備服務(wù)于不同的空調(diào)區(qū)域，水路是否暢通決定末端設(shè)備是否有足夠的冷量輸出，所以末端設(shè)備管路上設(shè)置必要的過濾器﹑溫度計﹑壓力表﹑電動閥﹑平衡閥等作為輔助的保障或判斷消除故障的措施，以保證水路的暢通。例如風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)水管路上建議設(shè)置過濾器，因?yàn)轱L(fēng)機(jī)盤管本身的水管截面小，一經(jīng)堵塞，沖洗往往是不能解決問題的，如果缺乏過濾器的攔截，安裝沖洗的過程中，焊渣或垃圾極容易堵塞風(fēng)機(jī)盤管的表冷器管路。對于空調(diào)風(fēng)柜的冷凍進(jìn)水管也應(yīng)設(shè)置水過濾器，同時進(jìn)出水管上應(yīng)設(shè)壓力表﹑溫度計﹑電動調(diào)節(jié)閥等，同時送回風(fēng)管上預(yù)留測孔，借助這些閥門配件有利于空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試。如某體育館比賽大廳的組合式空調(diào)機(jī)組在調(diào)試過程中，有風(fēng)送出，大廳內(nèi)有風(fēng)感，但在無人空場的情況下，室內(nèi)空氣溫度始終維持在26度左右，無法進(jìn)一步往下降。通過總送風(fēng)管上的測孔測定送風(fēng)溫度，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)溫度在23度以上，顯然送風(fēng)溫差達(dá)不到原設(shè)計的10度溫差。進(jìn)入空調(diào)機(jī)房檢查發(fā)現(xiàn)：冷水管上的閥門全開，冷凍水進(jìn)水溫度7.5度左右，而回水溫度卻高達(dá)20度，進(jìn)回水管上的壓力表讀數(shù)差僅1kpa，由此可以判斷流過空調(diào)機(jī)組的表冷管束的冷水量偏少，估計空調(diào)機(jī)組表冷管束區(qū)域附近的管道有堵塞物，經(jīng)過拆洗過濾器，問題還是無法解決，問題最后集中在表冷器管束上，經(jīng)過更全面的拆卸，果然發(fā)現(xiàn)表冷器的管路被建筑垃圾堵塞，經(jīng)過更全面的沖洗問題才得到最終的解決。

　　四．結(jié)語

　　通過以上分析，我們可以進(jìn)一步得到以下的認(rèn)識：

　　4．1冷水機(jī)組與冷凍水泵容量合理配置，是空調(diào)冷水系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能降耗最有效的源頭；

　　4．2空調(diào)冷水系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮機(jī)房側(cè)有效的運(yùn)行管理設(shè)計對策，使系統(tǒng)處于節(jié)能﹑高效﹑經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行；同時系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮非設(shè)計工況下，特別是應(yīng)針對單臺機(jī)組運(yùn)行時空調(diào)冷凍水泵出現(xiàn)超載問題的解決措施；

　　4．3壓差旁通是控制機(jī)組運(yùn)行臺數(shù)的重要手段，合理設(shè)定壓差值，才能充分發(fā)揮機(jī)組效能；

　　4．4機(jī)房側(cè)管路上相關(guān)位置應(yīng)設(shè)置必要的控制配件，以增加調(diào)試運(yùn)行管理工作的便捷性；

　　4．5空調(diào)水系統(tǒng)管道布置采用同程或異程須考慮末端設(shè)備的本身水阻力特性，同時考慮如何適應(yīng)日后的調(diào)試工作，冷水系統(tǒng)配管所應(yīng)采取必要的技術(shù)措施

　　。

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