暖通空调节能心得分享（1）

发布时间：2024-12-10 23:17

冬天调低暖气温度1℃，夏天调高空调1℃，都能有效节电。 #生活技巧# #居家生活技巧# #节省能源的生活习惯# #省电模式#

1. 变流量概念

相对定流量运行的变流量概念已经非常时髦了，几乎是家喻户晓，遗憾的是人们常把水泵的定流量运行和定频率运行混为一谈。

当采用恒速泵时，如果末端负荷用户具有良好的自动控制特性，用户调节阀门的开度将跟随冷负荷的变化而调节，对应的系统扬程和流量也跟随产生相应变化，导致管网特性变化。即便是循环水泵在额定频率下定转速运行时（如图1-1），由于末端负荷变化引发的支路调节阀门开度的变化始终存在，管网特性的变化就不可避免，尽管水泵的性能曲线是相对稳定的，但是管网特性却在不断变化，就造成系统运行工作点的变化。由于水泵额定转速不变，水泵特性曲线不变，当管网特性曲线向左上翘时，系统流量减少VB＜VA，扬程沿水泵特性曲线向左提升HB＞HA。这时水泵提供的扬程不但远高于用户资用压头的实际需求（如果管网系数不变的话，为Hc），甚至超过了最大流量时的设计值HA，各用户只好调小各自的调节阀开度，导致管网特性的进一步上翘，多余的压力白白地消耗在系统内部用户的调节阀上，造成节流损耗；同时由于工作点向左移动，偏离了水泵自身的最高效率工作区，造成水泵效率下降，水泵的能效指标下降。

可见定速系统并不一定就是定流量系统，在变流量运行系统中管网特性是不断变化的，并不存在不变的管网特性,仅在A、B工作点之间就存在N多的点。

1. 安全服务是节能的前提

任何节能措施都不能以牺牲用户系统安全和服务质量为代价。

所谓的变流量节能，就是通过降低水泵的实际工作流量，获取节能收益。

蒸发器的安全流量必须保证，在变流量节能控制系统中应具有蒸发器流量监测保护功能。不考虑蒸发器的安全运行，就一味地降低流量追求节能收益是不负责任的。至少是对暖通空调系统的工作原理不了解或者是不够了解。

再如，系统刚投入时，用户负荷侧的环境温度通常均大于被控温度，所有负荷侧温控调节阀都会尽可能地加大开度，这时的负荷工况趋近于系统设计工况，流量需求最大。大部分变频调速产品并没有考虑开机瞬间工况，而是片面强调了软启动功能，忽略了系统保压需求以及可能由此产生的气蚀和水锤等不利现象。

调速节能控制系统中传感器和变频器的好坏直接关系到暖通空调系统的安全，针对传感器和变频器运行状况的监测是确保系统安全运行的重要措施。没有类似安全保护措施的节能系统是危险的。

冷冻水变流量的结果是将原有系统的大流量小温差运行工况改变为小流量大温差。冷冻水系统的供回水温差加大后，用户负荷侧的平均温度就会升高，传到空气侧的冷量就会减少，除湿能力下降，使冰水侧的服务质量降低。冰水侧的服务质量降低可以通过诸如提高空调机组风量或者重新修订设定值和调节值等设备控制措施来加以补偿，也可以通过用户许可获得容忍。但前提是在节能方案制定时就有保障服务质量的应对措施，而不是干完再说，这是一种态度，也是一种责任。

一般来说，舒适性空调是用来为用户创建感觉舒适的工作和生活环境（如宾馆、酒楼、医院、办公楼等），并不需要苛求环境空气状态始终保持恒定在一点，允许有较大的变化范围，例如温度在20～27℃，相对湿度40%～70%，风速≤0.3m/s的环境中，大部分人都会感觉舒适，冰水侧平均温度的升高幅度远小于人体舒适度的允许范围，许多人并不会有明显的反映，甚至难以直觉判断，也就是说客户投诉为0。一些节能控制系统就是利用人体自身的调节适应功能，通过室内外温差、湿度和风速以及新风量的调节策略，实现更高层次的末端节能控制。但是对于工艺性用户（如烟厂、柯达等）就不同了，工艺性空调是以保障生产过程顺利实施为设计目标的，其对空气环境的设计参数主要取决于工艺要求，而不是人体舒适度。常见的主要有控温型和控温控湿型两类，第一类是以操作工手心不出汗，保证生产工艺和产品质量为目的，夏季室温要求不高于26～28℃,相对湿度在40%～60%，没有控制精度的要求，冰水侧平均温度的变化也不会引发用户投诉。第二类通常是以温度20～25℃为基数，控制精度为±1℃～±0.5℃甚至更低，相对湿度也有较高的控制标准，这时冰水侧平均温度的提高，用户则可能不能接受，必须采取其它调节措施加以补偿。另外，对于完全定流量系统，即冰水系统中不含任何动态调节阀门，在完成系统调试后阀门开度不再变动即可保障冰水系统正常运行，系统中各部位水量始终保持恒定，如末端负荷采用VAV变风量调节的空调系统等。冰水侧温度的变化会造成变风量控制系统的控制紊乱，需特别谨慎，务必精心设计，精心调试确保用户的服务质量，千万不能仅仅关注机房设备改造，一味追求节能收益而恶化了用户服务质量。毕竟设备是用来为用户服务的，本末不可倒置。

遗憾的是目前市场上常见的各类产品中能够优先考虑安全因素和服务质量的并不多。

2. 所谓水泵三次方的关系

水泵三次方的关系已被部分变频器厂商和节能设备供应商抄的滚瓜烂熟了，遗憾的是业内一些专家也无意中支持了该理论在节能评估中的运用，所以使得问题变得复杂起来。

流体相似定理就如同水泵本身一样历史久远，广泛地应用在许多学科领域，流体相似定理应用的必要前提是：为了保证流体流动的相似，模型和原型之间须具备几何相似、运动相似和动力相似三个基本条件，也就是说，必须使得水泵调速后（模型）和调速前（原型）任一对应点上的同一物理量之间保持比例关系。在工程设计中常用相似工况概念，当原型性能曲线上工况点A与模型性能曲线上工况点B所对应的流体运动相似时，则认为A与B两点为工况相似。在相似工况下，模型与原型的扬程、流量、转速、功率和容积效率等参数之间有以下关系，这就是流体相似定律：

在暖通空调水系统的实际运用中上述三次方关系却难以实现的。

泵组功率和效率对相似条件的影响

上述的功率N是水泵的有效功率，是指单位时间内通过水泵的流体所获得的功率，即水泵的输出功率，以下用NX加以区别。水泵输出功率的大小并不等于水泵电动机输入功率ND的大小。在水泵电动机输入功率ND，电动机输出功率NG，水泵的轴（输入）功率NZ，水泵有效（输出）功率NX以及电动机与水泵的传动连接相互之间均存在功率损耗，都有各自的转换效率见图：

水泵的有效（输出）功率NX与水泵电机的输入电功率ND之间的数学表达：

（4）

式中：NX－水泵有效功率，即水泵的输出功率；

ND－水泵电动机的输入功率；

－水泵效率；

－电动机效率；

－机械传动效率。

转速调节前后的水泵电动机输入功率ND和水泵的有效功率NX可表示为：

式中：NX－水泵有效功率，即水泵的输出功率；

ND－水泵电动机的输入功率；

－水泵效率；

－电动机效率；

－机械传动效率。

转速调节前后的水泵电动机输入功率ND和水泵的有效功率NX可表示为：

如果将式（10）中水泵电动机的输入功率替代式（7）水泵有效功率，则有：

由此可见，只有当水泵的有效功率NX方能与水泵电机的输入电功率ND在数值上相等。在常规条件下，

且始终小于1，式（3）关系就不能成立,三次方关系就被改动。用水泵电动机的输入电功率ND替代水泵有效机械功率NX，得出图1-1中节电率曲线，是不切实际的。

水泵性能曲线对相似条件的影响

实质上，离心泵性能曲线是液体在泵内运动规律的外部表现形式，通常是由制造厂商通过实测求得，并作为水泵样本提供给用户。特性曲线包括：流量-扬程曲线（Q-H），流量-效率曲线（Q-η），流量-功率曲线（Q-N），流量-汽蚀余量曲线（Q-（NPSH）r），水泵的任意流量点，都可以在曲线上找出一组与其相对的扬程，功率，效率和汽蚀余量值，这一组参数称为工作状态，简称工况或工况点，离心泵最高效率点的工况称为最佳工况点，通常离心泵的额定参数即设计工况点和最佳工况点相重合或很接近。在实践选效率区间运行，即节能，又能保证水泵正常工作，因此了解泵的性能参数相当重要。

在生产制造和实践应用过程中有许多因素能够造成水泵性能曲线的改变，例如：

叶轮铸造的变形，或者叶轮直径过小等原因，可以使得水泵在整个工作范围内扬程降低，出力和消耗动力减少，但效率可以保持不变。

蜗壳喉部截面积减少，或者叶轮出口和侧压点之间有障碍物等原因，会使得扬程随流量的增加而急剧下降，导致性能曲线变陡变软。

闭式叶轮泵的磨损环磨损泄漏；半开式叶轮泵的耐磨件或叶轮叶片磨损都能使得水泵流量下降，特性曲线下移。若检修水泵时忘记装配耐磨件，则会是特性曲线畸变。

叶轮与泵壳的流道内存有铁锈、水垢或者异物将降低水泵的扬程和效率，但功耗却不减。

填料或机械密封过紧；劣质轴承的使用；部件配合不当；主轴或泵壳变形等等原因引起的机械损耗导致水泵效率降低。

在维护保养中甚至出现过将前弯式叶片叶轮倒装，造成水泵扬程随流量增加而增大的案例。

当上述原因导致水泵性能曲线改变时，相关的扬程、流量、功率和效率等参数并不能同时遵照水泵自身的相似定理而变化。水泵的相似工况概念是建立在水泵性能曲线基础上的各工况点对应的流体运动相似，当水泵的性能曲线本身发生畸变时，各个工况点的流体运动也相应地产生变动，原来满足流体运动相似条件下的两个工况点，也就会变得不能相似了。式（3）成立的前提条件也就不存在了，因此所谓的三次方关系期望的节能率也就不能实现了。

管网特性对相似条件的影响

水泵的性能曲线只能说明水泵自身的性能特性，在中央空调系统中，水泵是在与管网连接而构成水系统中运行的，其运行工况就不能完全遵照水泵的性能曲线，而是由水泵特性和管网特性两条曲线的交点来决定水泵在管网中运行的工况。在中央空调水系统实践中，许多系统是复杂和具多区负载，而不同位置上的负荷（用户）有着不同的负载需求，且随着不同时间和用户不同的服务质量要求而不断变化，系统扬程水头随时变化，因此很可能并不存在一条（固定的）系统扬程水头曲线。。

由于管网特性变化对水系统工况点的影响，即便是在恒速水泵水系统中，水泵的性能曲线是相对稳定的，但是管网特性仍然是在不断变化的，这时造成系统运行工作点各参数变化的主要因素是管网系统性能曲线的变化，而不是水泵自身的相似定理。

静压扬程的影响

下图给出了一个开式循环冷却水系统案例的示意图，为了简化问题，采用了一台可连续变速的冷却水水泵。冷却水塔静压扬程为3.7m，水泵总扬程为18.3m。以百分比的方式绘制出该系统的流量，扬程及有效功率。当水泵的转速低于35%时，水头扬程就会低于冷却水塔静压水头扬程3.7m的要求，冷却水不能达到冷却塔进水高度，循环水系统将断流而瘫痪。