冷却水节能控制知识总结

冷却水系统控制

能源管理系统对冷却水泵采用系统自适应模糊优化算法进行节能控制：控制器依据所采集的实时数据和自适应知识库，进行模糊推理运算，计算出系统最佳转换效率对应的冷却水流量，并与检测到的运行数据进行比较，利用变频技术，调节冷却水泵，启停相应冷却塔风机以及开关冷却塔阀门，动态调节冷却水的流量使冷却水的流量逼近最佳冷却水流量值，保证中央空调系统随时处于最佳效率状态下运行。

横流塔

冷却系统变频与风阀模块控制模式性能比较

冷却效果对压缩主机综合能耗的影响

随着全球变暖、节能减排问题的得到各行各业的重视，不论工业、商业中央空调工程系统能耗所占比重都比较大，中央空调工程系统节能得到了比较大的重视。而冷却部分由于冷却塔自身只有风机有耗电负荷，主要是由填料等固定部件性能决定且冷却效果，冷却塔的制造工艺比较简单，造成行业性对冷却塔的综合性能对系统的能耗影像较为忽略。为了清晰的了解冷却塔的综合性能对中央空调工程系统的能耗影响，我们有必要对其进行了细化分析，以便更好的完善节能减排工作。

经过百年的发展与革新，中央空调工程行业技术已经较为成熟，普遍采用高效、稳定的“蒸汽压缩式制冷系统”，作为中央空调工程系统主要工作方式，并制定了各项相关标准。蒸汽压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷剂作为其循环工质，也具标准化和通用性。

标准空调设计工况为：

蒸发温度：5° 吸气温度：15° 冷凝温度：40° 过冷温度：35°

中央空调工程中的冷却塔既是“蒸汽压缩式制冷系统”中的冷凝器，其标准设计工况为进水温度37°、出水温度32°。在压缩设备制造和工程设计中也采用该标准为依据，而实际运行中，由于冷却水温状态会随着环境条件、系统负荷、冷却塔性能、管理疏失等因素不断变化的。冷却水温变化会产生什么影响，对主机的综合能耗影响有多大呢？以下我们就对用途较为广泛的水冷螺杆式系统进行深入分析。

根据“蒸汽压缩式制冷系统”中冷凝温度对循环性能的影响，对于同一台制冷装置，当蒸发温度工况相对恒定时，冷凝温度升高，制冷量将减小，而消耗的功率将增大，因而制冷系数也将降低。（附图）

以一台实际应用比较广泛的500冷吨螺杆机不同冷凝温度下的参数变化参考分析： （螺杆主机综合参数表）

冷却水温直接对能耗影响百分比计算方式：

上表中“COP ”的定义为：W

Q

COP =，即主机能效比为制冷量与主机输入功率的比值。

我们将公式变形为：COP

Q

W =，即可理解，需要制造Q 制冷量时，主机要按一定的比例

耗工，比例系数为COP

1

，Q 一定时，COP 越大，W 越小。

回到上表中可看出，在表所示的范围内，随冷却水温的减小，主机制冷量增加，耗能减少，COP 增大。

取冷却水进水温度t 1、t 2，且t 1<.t 2；假定某一负荷为Q

则在：低冷却水温t 1下：主机能效比COP 1，输入功率W 1,且1

1COP Q

W =

高冷却水温t 2下：主机能效比COP 2，输入功率W 2,且2

2COP Q

W =

则节电比：1

2

2121COP COP W W W -

=-=η 按上面的公式对表中的数据处理：

不同冷却水温状态下的能耗直接影响统计（统计表）：

冷凝温度过低带来的影响

由于中央空调工程中，制冷设备均采用标准工况参数，由于季节气候条件变化因素，不同的地域、不同季节冷却水温可能降至很低，冷却水温过低也会对制冷循环参数带来不利影响。在“蒸汽压缩式制冷系统”的制冷循环过程中，冷凝压力与蒸发压力之间有一个压差工况比值，一旦偏离这个最大压差工况，系统综合循环参数性能跟着改变。所以在标准设计工况的系统中，冷凝温度过低，系统COP 也跟着下降，压缩机的也会因蒸发压力过低，油压、回油等出现机械问题。一般冷却水温理想温度在25-32℃。

间接影响因素和带来的问题：

由于冷却影响因素是湿球温度，而湿球温度随气候环境而变化，四季和日夜随时波动，且系统负荷也根据需求不断变化；传统冷却塔的冷却水温会跟着这些变化而波动，冷却水温波动主机工况随之频繁变化。长时间处于此状态运行，造成管理人员工作量大、难度高，设备性能和寿命相应影响。

现有冷却塔现状：

清华大学建筑节能研究中心在2006年夏季对大型建筑节能诊断实测发现:同样是位于北京市三环路以内的建筑物，在同一时间下，冷却塔的回水温度相差近10℃.例如2006年7月12

日下午，室外湿球温度为24.2℃，接近空调系统的设计外温，同时实测10台分属不同建筑物的冷却塔，回水温度在25.3 ～34.5℃之间。若能将上述各台冷却塔的回水温度都降低至湿球温度以上1℃，预计可提高制冷机组的COP，实现节电15%以上。（摘自《2007中国建筑节能年度发展研究报告》

总结：

综上所述，冷却塔的性能对主机能效影响是严重的！系统设计是变工况的，而传统冷却塔很难满足该变工况要求。对于变负荷系统来说，冷却部分应该是一个能满足变工况需求独立的一个系统；如果冷却时可根据环境湿球、系统负荷、冷却水量变化，自动调节风流量，把冷却水温稳定在被冷却设备的最佳要求范围下的变工况系统，那将具有很高的综合优化管理意义和节能价值。

冷却塔设计说明内容建议

冷却系统技术要求：

由于本项目方案投入实际运行使用中，将处于负荷不断变化的工况，主机系统为本项目系统核心；且冷却系统运行状态直接、即时影响主机系统的电流、电压、冷量输出等性能；即冷却系统需满足以下节能管理的技术要求。

1．杜绝冷却系统普遍存在的几大问题：

●部分负荷时，现有填料换热面积无法全部利用；

●电动联动系统故障率高，管理难度大；

●冷却水通过风机停用塔时，无冷却换热直接回流，造成冷却工况恶劣。

2．采用方形横流塔，保证系统负荷变化，冷却水循环流量、水压响应变化时，分配到所有单元塔及填料的水量相对均匀，且不增加水泵扬程功耗。

3．采用多塔模块组合，以利系统负荷低时，调节风机运行能耗，达到较佳的冷却气水比，减少飞水率和风机运行能耗。

4．采用敞开式配水，不采用电动阀联动系统，系统冷却水循环量如何变化，都必须能利用所有填料换热面积。

5．如采用各单元塔间风道联通方式，须有合理、可靠的措施保证停用风机口不出现空气回流，造成电机反转，启用风机有效风量衰减严重的问题。

6．配置冷却状态自动控制系统，根据气候、系统负荷变化情况，自动控制风机运行状态，使冷却水温尽可能的保持在主机要求的最佳效率范围，使系统运行于最佳节能点；杜绝主机因不同季节气候工况下，冷却水温变化频繁，主机运行工况恶劣，造成故障率高、管理难度大、影响机组寿命等问题。

某公司冷却塔在进出水温差不变的情况下变工况运行性能与额定工况性能比较