变流量空调冷却水系统的技术探讨引言自80年代以来，我国的高层建筑如雨后春笋拔地而起，中央空调系统己成为一般建筑物的 标准配置，它为人们的工作、生活提供了舒适的环境。但是，空调昂贵的日常运行费用令楼 宇管理者烦恼不己，如何有效地降低空调的日常运行费用成为目前迫切需要解决的问题。在 中央空调系统中，日常的运行费用主要由4部分组成：（1）冷、热源的冷水机组和锅炉；（2）冷冻水系统中的冷冻水泵；（3）冷却水系统中的冷却水泵和冷却塔；（4）空调系统的末端设备。其中，冷水机组和空调末端设备，目前己逐步采用了节能设备和设施，但空调冷冻、冷却循 环泵的日常运行费用还未引起人们的重视。至于是否采用节能措施目前尚有争议，为此本文 着重就冷却水系统在理论上进行探讨，分析冷却水系统有无节能的必要性和可能性，进而提 出一种可行的降低冷却系统运行费用的方法。二.空调冷却水系统的特征1. 空调冷却水系统的技术特性空调冷却水系统是由三部分组成：冷却循环泵；冷却塔；循环管路。冷却水系统的工作目的是为中央空调冷冻机源源不断提供320C的冷却水，以确保冷冻机源 源不断地为中央空调制造出70C的冷冻水。一个空调系统的冷却水需求特性是由该空调系 统所服务的建筑所需的冷冻水量所决定的。根据采暖通风及空气调节设计规范的规定，夏季的冷冻机容量是按该建筑物所处的地区 历年平均不保证50h干球温度来确定。另外，任何一幢建筑物都有外部因素（如太阳、风速） 等和内部因素如日夜或不同时间之间人流，或不同区域的人流）的影响。鉴于上面的原因， 空调冷冻机的设计选配容量绝大多数运行时间均大于空调系统实际需要。客观上，空调系统 的负荷时时均在变化，但目前在设计中，空调冷却水系统中的水泵和冷却塔无论冷冻机实际 需求量大小,冷却水系统均采用固定值，其结果将导致空调冷却水系统日常运行费用形成巨 大浪费。2. 空调系统的冷负荷组成及相互关系中央空调的冷负荷可简单地分为三部分：ql因室外气象环境的变化而产生的冷负荷；q2 人体的冷负荷；q3设备的冷负荷。以上的三种负荷中，负荷ql是时时变化的，其余两种负 荷基本上可看作固定值，制冷机的容量按Q=Max（ql+q2+q3）配置。当ql负荷占到全年空 调负荷的40%以上，一年当中的空调的实际需求量约为：0.74xZ（ql+q2+q3显然冷却水系 统是否需要采取节能措施，取决于ql占整个中央空调负荷的权重。3. 空调冷却水流量与空调负荷的关系根据能量守恒原理,冷却循环量为冷冻机制冷量Q冷冻与为制取该数量冷冻水所耗的功率P 之和，所以冷冻水循环量Q冷却应为：Q 冷却=（Q 冷却+P） /CAt=（l+COP）P/CAt式中：C水的比热；循环水温差；COP能效比。因C、COP、Zt都是固定值，所以冷却水流量与空调负荷成线性关系，因此若冷冻机有多 少的余量，则冷却水系统也有多少的实际的余量3. 1空调冷却水系统使用变流量的可行性至此，大家都对冷却水采用变流量的必要性有了一定的认识，但是当提议空调冷却水系统采 用变流量，仍有一些顾虑，其主要有两方面：（1）冷却水系统采用变流量系统，当冷却水流量减小后，是否影响冷冻机的制冷效率，将 水泵节下的能耗转嫁到冷冻机上；（2）从实际冷水机组的运行数据看，当冷却水系统采用变流量系统后冷冻机的功耗有所增 加，但增加的幅度有限，变频水泵的功率大幅度下降，权衡整个却水系统，变流量冷却水系 统能耗仍旧降低。3. 2变流量冷却系统阻力特性空调冷却水系统的阻力组成：（1）沿程阻力H1； （2）局部阻力H2； （3）冷冻机的阻力H3 （通常为7m左右）；（4）冷 却塔的阻力H4 （通常为4m左右）其中（1）、（2）合称为与流量Q有关的可变阻力，因此 空调冷却水系统阻力H为：H=KQ2+H3+H4；式中：K综合阻力系数。以所举例子核算，则冷却水系统管道阻力系数K=24/Q2,因此变流量冷却系统管路特性如表 lo表1变流量冷却系统管路特性变流量冷却系统管路特性 变频水泵性能参数偏离值负荷比管道阻力/m频率/Hz扬程/m100 35 50 35 090 29.44 45 30.3 -0.8680 24.36 40 23.9 0.4670 20.26 35 18.3 1.96通过上面的计算可以看出，变流量冷却水系统管路特性与变频的水泵性能参数可以基本符 合，显然采用变流量冷却水系统的水力特性是不存在问题的。4. 结论综上所述，中央空调冷却水系统采用变流量不但是必要的而且是可行的，值得大规模推广、 应用。一旦采用变流量冷却系统后，将有以下主要优点：（1）根据空调负荷变化实时跟踪、调节；（2）节约能耗，显著降低空调冷却水系统运行费用；（3）可大幅降低水泵噪声及振动，实现软启动。