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中央空调冷水机组运行模式对系统综合能耗的影响与分析摘要：现如今，随着我国经济的快速发展中央空调在建筑大厦中应用越来越广泛现代建筑大厦的中央空调系统通常都是按照大厦冷负荷最不利情况进行设计安装的，在投入运行后机组的制冷量都比实际冷负荷大，而空调系统作为大厦的主要耗电设备，其运行能耗比通常占整栋大厦的30%〜50%设计的过度冗余容易造成机组大部分时间都运行在低负荷率区间，能耗大、效率低，造成电能的浪费通过对大厦空调系统的动态负荷变化规律，以及系统全年的负荷率和能耗情况，分析该中央空调系统的整体负荷运行情况以及机组运行配置的合理性关键词：中央空调；冷水机组运行模式；系统综合能耗；影响与分析引言近年来全国各地建设了大量采用中央空调系统的建筑，空调系统运行能耗较大，高峰时约占建筑物总能耗60%左右，对空调系统运行能耗的研究日益增多但是对空调水系统的运行模式进行系统研究较少随着工业制造及自控技术的发展，冷水机组的性能系数（COP）得到了很大的提升据设备厂家资料显示，冷水机组在部分负载率时的COP值一般大于满载时的COP值，满负荷运行状态时的耗电量大于部分负载由此通常认为在满足系统冷量需求的前提下，将机组设定在高COP值的部分负载率下运行，比设定在满负荷下运行，更能降低运行能耗。

由于空调系统的运行能耗并非仅冷水机组能耗，还包括水输送系统能耗和空气输送系统能耗，因此上述运行方式究竟是否节能并不明确为论证此问题，本文将某实际工程的中央空调系统分别设定几种不同的主机运行模式进行能耗计算，并对能耗结果进行对比分析系统概况及负荷基本情况中央空调系统概况某大厦共28层，采用4台冷水机组提供空调所需冷量，4台机组互相搭配交替运行；冷却水系统为开式循环水系统，在大厦楼顶设有8台并联联接冷却水塔；冷冻水系统为闭式循环水系统，分为低、中、高区3个区，其中在5F设置高区冷媒的热交换设备间，以保证高区供冷压力大厦内各楼层的冷量负荷主要由设置在各楼层空调区域的盘管风机负担，在每一层内公共走廊的东西面各设1台新风机设备配置如下：1#机组和2#机组：19XR5655467DHS离心式机组，单台制冷量2880kW（750冷吨），以下简称为大机；3#机组和4#机组：30HXC260A螺杆机组，单台制冷量960kW（250冷吨），以下简称为小机；1#〜8#冷却塔：循环水量900m3/h，电机功率7.5kW；1#冷却泵90kW，1#冷冻泵75kW，专供1#机组；2#冷却泵90kW，2#冷冻泵75kW，专供2#机组；3#冷却泵37kW，3#冷冻泵30kW，专供3#机组；4#冷却泵37kW，4#冷冻泵30kW，专供4#机组。

图12007年全年空调负荷情况1.1 全年负荷基本情况由于4台冷水机组其运行电压都是稳定在380V，本文利用机组运行的电流值表示空调负荷，分析大厦4台冷水机组全年的运行情况，如图1所示2 能耗计算结果及分析2.1能耗计算方法由于在制冷运行期间，中央空调系统冷水机组的运行模式仅影响冷水机组能耗和水输送系统能耗，空气输送系统能耗不变，因此本文仅分析比较冷水机组能耗和水输送系统能耗本文定义冷水机组制冷能耗与水输送系统能耗之和为中央空调系统主机房综合能耗2.2 冷水机组运行模式说明根据冷水机组特性，机组COP值与冷冻水出水温度、冷却水供水温度及机组负载率相关冷冻水出水温度越高，COP值越高；冷却水供水温度越低，COP值越高但是上述两种水温因素对冷水机组COP变化趋势的影响不因负载率的不同而变化因此为便于比较，本文统一设定各冷水机组的冷却水供水温度为32°C、冷冻水供水温度为7°C并保持恒定，系统根据冷冻水回水温度的高低，作为系统加载或减载的依据；本文仅考虑冷水机组在不同负载率下的COP值变化，并据此通过设定冷水机组不同的最大负载率，从而分别制定冷水机组不同的运行模式运行模式（一）在此运行模式下，当系统负荷由小变大，设定现运行冷水机组制冷量都已达到100%额定制冷量仍不能满足系统负荷需求时，则开启另一台冷水机组。

按此模式，本工程螺杆式冷水机组和离心式冷水机组运行组合及加减载机组的系统负荷切换各冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的投运状态与其对应的冷水机组同步运行模式（二）在此运行模式下，当系统负荷由小变大时，设定现运行冷水机组制冷量都已达到60%额定制冷量仍不能满足系统负荷需求时，则开启另一台冷水机组按此模式，本工程螺杆式冷水机组和离心式冷水机组运行组合及加减载机组的系统负荷各冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的投运状态与其对应的冷水机组同步2.3 机组运行负荷率分析针对负荷的实际运行特点，大厦设置了多种冷水机组单独运行或组合运行的模式，根据冷负荷的变化，通过加载或卸载运行机组来实施冷水机组制冷量的控制当负荷减小时，相应地减少冷水机组的运行台数，让剩下的运行的冷水机组处于较高的负荷点，通常都是尽量让冷机处于满负荷的工作状态，从而提高整个冷水机组系统的工作效率在负荷增加时，相应地增加投入运行的机组，满足现时大厦冷负荷的要求计算结果及分析根据上述能耗计算方法，分别计算三种主机运行模式下冷水机组能耗、水输送系统能耗及主机房综合能耗，由上述计算结果可以看出：（1）关于冷水机组的全年能耗，运行模式（一）最高，运行模式（二）其次，运行模式（三）最低，最高和最低相差约14%。

这是由于冷水机组在部分负载率时的COP值比满载时COP值高2）关于水输送系统的全年能耗，运行模式（一）最低，运行模式（二）最高，最高和最低相差约42.5%这是由于在冷负荷需求一定时，冷水机组负载率设定值越高，系统需投运的冷水机组及其对应的水输送系统设备的台数就越少；反之，系统需投运的设备台数就越多3）关于主机房全年综合能耗运行模式（一）最低，运行模式最高，最高和最低相差约4.31%；主机房综合能耗构成中：冷水机组能耗、水输送系统能耗在综合能耗中的占比各不相同；运行模式（一）冷水机组能耗最高，但水输送系统能耗最低；运行模式（二）冷水机组能耗最低，但水输送系统能耗最高，因此，仅依据冷水机组能耗高低并不能说明主机房综合能耗的高低结语通过上述数据整理与分析，可得出如下结论：冷水机组的运行能耗，满载运行模式比部分负载运行模式高；水输送系统能耗，满载运行模式比部分负载运行模式低；主机房综合能耗，满载运行模式比部分负载运行模式低因此，为降低中央空调系统运行能耗，对于多台联用的冷水机组系统，建议按满载运行模式逐台开启冷水机组及其相应的水输送系统，即尽可能少开启机组台数为节能运行原则参考文献[1]汪训昌，林海燕，杨书渊，等．空调全年逐时动态负荷计算能提供什么信息和回答什么问题?———一栋办公楼空调全年逐时动态负荷计算的结果及其分析[J].暖通空调，2005,(10)：44—53.耳贾晶，赵锡晶，李杰.用IPLV/NPLV值评估冷水机组全年能耗的局限性[J].暖通空调，2016，40(3)：19—22.⑶黄艳山.空调水系统动态优化仿真研究[D].广州：广州大学，2015.⑷龚红卫，管超，王中原，等.国标中的COP与EER[J].建筑节能，2015，41(11)：70—72.⑸王海宾，罗景辉，崔志强，等•制冷机房水系统运行控制策略研究[J].节能,2015，34(12)：26—28.。