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分析中央空调系统出现大流量小温差现象的原因及提出改进措施

Tue Nov 05 15:59:44 CST 2019

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中央空调系统在运行过程中，出现高耗能现象是不正常的，出现这种现象一定要及时处理避免持续耗电造成资源浪费。中央空调系统在运行中最为常见的高耗能现象就是“大流量小温差”，造成这一现象的出现主要有两个原因，具体的原因且看合景机电给大家分析中央空调系统出现大流量小温差现象的原因以及改进措施。

一、分析造成大流量小温差现象的原因：

1 - 水泵选型不当

(1) 水泵选型的理论依据

首先,分析水泵的工作特性曲线,如图1所示。

① H-Q曲线:

H-Q曲线表示泵的流量Q和扬程H的关系。泵的扬程在较大的流量范围内是随流量增大而减小的。

② N-Q曲线:

N-Q曲线表示泵的流量Q和水泵功率N的关系,N随Q的增大而增大。可见，大流量系统会增加水泵的能耗,白白浪费能源。

③ η-Q曲线:

η-Q曲线表示泵的流量Q和效率η的关系。开始η随Q的增大而增大,达到最大值后,又随Q的增大而下降。该曲线最大值相当于效率最高点。泵在该点所对应的扬程和流量下运作,其效率最高。所以该点为离心泵的设计点,即为铭牌所示工作点。

其次,分析水泵的运行曲线(如图2所示)。在水泵特性曲线上,对应任意流量点都可以找到一组与其相对应的扬程、功率和效率值,通常把这一组相对应的参数称为工况,其对应最高效率点的一组工况称为最佳工况。管路特性曲线是管路一定的情况下,单位重量的液体流经该系统时，需外界给的能量(即系统扬程H)与流量Q之间的关系。在生产实践中,水泵的运行工况点是通过管路的特性曲线与水泵的特性曲线的相交点确定的(M工况点,见图2)。水泵的选型需使水泵的工作点M尽可能的在水泵的最佳工况点。对于中央空调冷冻水系统来说,水泵进出口的压力差反应了这台水泵在此工况下的扬程，查看性能曲线便能得出水泵的工作点。

(2) 水泵流量、扬程核算验证首先根据中央空调水泵水流量计算公式对屋顶水泵的流量参数进行复核:

水泵流量计算公式

(1)

式中G为水泵水流量(m/h)

Q为主机冷负荷(KW，单台冷负荷为347KW。

ρ为水的密度, 1000kg/立方米

C介质比热容4.19kJ/kg℃

Ot介质温度变化幅度,取5℃

将上述数据代入公式(1)计算,水泵流量应为G=347kW/(1000kg/立方米 x 4.19kJ/kg℃ x 5℃) x 3600 = 59.6m/h。

可以看出原水泵100m/h的流量明显偏大,多余的40m/h的流量是系统不需要的，提供这40m/h流量的水泵能耗便是浪费掉的。

2 - 负荷变化管理没有相应调整

中央空调主机与水泵的匹配是一机对一泵,以保证冷水机组的水流量及正常运行。空调设计时,都是按最大负荷情况来进行设备选择以保证最不利情况时的需要。在实际运行中,空调负荷变化很大,不仅随季节变化,而且一天24小时都在变,绝大多数时间空调设备是在低于额定值情况下运行,设计的高峰负荷出现的时间很短,也就是说，空调水系统经常只有部分水泵工作,或只有单台水泵工作，这将引起水泵的轴功率也发生较大的变化,甚至会造成水泵电动机过载。

图3为三台相同型号的水泵并联工作的情况，曲线1为单台泵工作时的性能曲线,曲线2为两台泵并联工作时的性能曲线,曲线3为三台泵并联工作时的性能曲线。管路的特性曲线如曲线I所示，在设计流量下,水泵的工作点为曲线3和I的交点A,此时系统流量为设计流量为3Qo,扬程为Ho,每台水泵都在额定流量Qo,额定扬程Ho下工作。假如停掉一台泵而不对管路进行调整的话,意味着管路特性曲线不变,这时水泵的工作点沿曲线1下降至与曲线2的交点B处,由图可知,此时系统的流量将大于两台泵的额定流量2Qo,出现过载;如果再停一台水泵,只剩一台水泵运行的话,工作点再下降至C点，过载情况将更加严重。因此，水泵的运行人员应在停掉一台机后 ,将水泵出口阀关小一些,即增大管路的阻抗,使管路特性曲线由I变为II,在单台泵运行时,将阀门再关小一些,使管路特性曲线更陡,变为I,让水泵工作在额定流量下。

在水泵运行时,开启一台、两台、三台水泵的情况下均未对水泵出口阀门做出相应的调整,从而在水泵开启一台和开启两台的情况下水泵的实际工作状态明显偏离了水泵高效工作点。结合图1，可以看出单台水泵在阀门不调整的情况下在C点运行时,水泵的功率N比额定点的N,高,水泵的效率η比额定点的ηo低，水泵的流量Q比额定点的Q高。而增加出来的流量又是空调系统不需要的，所以会造成系统“大流量、小温差”运行，白白消耗了多余的功率。一旦流量大于额定流量,极易损坏电动机。因此,对于水泵运行人员来说，了解水泵并联特性并正确操作是非常重要的。

二、改进措施如下：

1)结合屋顶风冷热泵及水泵更新改造,调整设备配置

根据上文分析,对更新的设备做出相应调整以使运行更合理。在夏季供冷情况下，主机开2台，水泵开2台IS100-22。极端气候下，开3台热泵,3台IS100-22水泵。可以看出,在极端负荷下，3台100冷吨的制冷主机便满足需求。考虑到供冷可靠性，此次更新采用开3备1的运行方式，配置4台特灵100冷吨风冷热泵设备,对应配置4台循环水泵,也为开3备1,水泵流量及扬程采用威乐NL80/400水泵(流量60m/h,扬程40m,功率15kW) ,并联运行。

2)改善中央空调运行管理方法

从上文分析可以看出,并联运行的水泵在水泵运行台数发生变化时，若不对水泵出口阀门做调整，会使水泵的工作点往大流量、大功率、低效率的方向偏移。为更清晰地了解不调整阀门到底会产生多大的影响,设备改造后把现场水泵各种运行数据整理如表1所示。

图4为水泵样本,其中图示上半部分为水泵扬程与流量的关系，图示下半部分为水泵功率与流量的关系,本文中所选水泵为中350型号。

从表1及图4我们可以看到,主机、水泵各开启一台时,水泵出口阀门全开时水泵出口压力仅为0.3MPa ,根据实测电流42A及水泵进出口压力结合样本(图中φ350型号)可以看出,此时的水泵运行点已经在整个曲线的最右边了，电流也已经大于额定电流,长期运行将有电机烧毁的风险。所以一定要采取措施来防止此种现象发生。

主机、水泵各开启两台时,水泵出口压力0.35MPa,水泵实测电流38A，水泵的工作点也在整个曲线的靠右端，效率低，功率高。而若是在水泵开启台数调整后对相应阀门进行调整,使水泵出口压力接近水泵额定扬程40m(即4公斤压力)时,此时水泵运行的电流为30A左右,这样既满足了空调的运行工况要求，又使水泵在高效区、低功率的情况下工作，既节约了能耗又使设备的使用寿命增加。所以一定要对并联运行的水泵在调整开启台数时对水泵出口的阀门开度也需进行调节,调节依据为水泵额定扬程。

关于造成中央空调系统出现大流量小温差现象的原因以及改进措施就分析讲解到这里了，各单位应尽量在运行使用过程当中严防中央空调出现高耗能的现象，不然每个月交电费都不少！其次就是找中央空调安装公司要专业的，因为中央空调的安装也很重要，安装质量好不好可关系到后期能否正常使用以及能使用多久。在这里给大家推荐一家专业的中央空调安装公司，这家公司就是合景机电。

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