一．引言

　　隨著我國經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，建筑事業(yè)也呈現(xiàn)出一片蓬勃繁榮的景象，中央空調(diào)系統(tǒng)在賓館﹑辦公大樓﹑商業(yè)中心﹑醫(yī)院及其他建筑得到廣泛的應(yīng)用。中央空調(diào)系統(tǒng)不但涉及到高額的資金初投入，同時也是建筑的耗能大戶。大多數(shù)工程設(shè)計中，最關(guān)心的是空調(diào)冷源方案的經(jīng)濟(jì)性以及運行耗能的比較。但是我們知道，選擇理想的冷源方案只是良好的中央空調(diào)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對于空調(diào)冷水系統(tǒng)有效運行管理和節(jié)能降耗是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，中央空調(diào)系統(tǒng)運行節(jié)能降耗很大程度上取決于空調(diào)冷水系統(tǒng)有效的運行，設(shè)計對策合理﹑調(diào)試完善﹑管理技術(shù)措施到位的中央空調(diào)冷水系統(tǒng)才是其最有力的保障。

　　二．機(jī)房側(cè)的設(shè)計配置

　　2．1冷水機(jī)組﹑冷凍水泵的容量合理配置

　　冷水機(jī)組容量偏大的問題是目前中央空調(diào)系統(tǒng)存在比較普遍的問題，大容量的閑置無疑是最大的浪費，一方面很大程度上增加了工程建設(shè)初投資，另一方面又加劇了系統(tǒng)的運行能耗。冷水機(jī)組的容量偏大又影響決定了冷凍﹑冷卻水泵的容量，如果對空調(diào)水系統(tǒng)的水力同時又缺乏詳細(xì)的計算，設(shè)計工程師心中無數(shù)，那么水泵選型揚程難免偏大，也進(jìn)一步增加水泵的功耗（N 與Q*H成正比），這無疑是雪上加霜的事情。造成這種現(xiàn)象是由于對空調(diào)冷負(fù)荷沒有進(jìn)行仔細(xì)的計算，取而代之為“拍腦袋”，這種現(xiàn)象是比較普遍的，一方面是設(shè)計工程師缺乏足夠的時間去做這些繁瑣的計算工作，另一方面是業(yè)界缺乏對空調(diào)系統(tǒng)效果好與壞的評判準(zhǔn)則，我們知道空調(diào)系統(tǒng)的＂發(fā)揮能力＂取決于很多方面，除了設(shè)計的因素其中還包括施工質(zhì)量的好壞﹑竣工調(diào)試水平的高低，這些往往由于缺乏有力的管理和監(jiān)控，便能形成影響空調(diào)系統(tǒng)效能充分發(fā)揮決定性的因素。特別是在設(shè)計總冷量配置不太富裕的情況下，如果系統(tǒng)缺乏仔細(xì)的調(diào)試，很容易造成客觀上貧富不均，進(jìn)而引起產(chǎn)生空調(diào)效果不好或總制冷量不足的誤解�；�于這種的憂慮，設(shè)計工程師便加大保險系數(shù)，層層加碼，便造成冷水機(jī)組容量偏大的后果，投資浪費﹑建筑耗能大便在所難免。所以仔細(xì)認(rèn)真的空調(diào)冷負(fù)荷和水力計算是降低初投資﹑實現(xiàn)節(jié)能降耗最根本，也是最有效的方法，同時提高安裝施工質(zhì)量和竣工調(diào)試水平是其最直接的保障措施。

　　2． 2機(jī)房側(cè)機(jī)組有效運行管理設(shè)計對策

　　對于大面積的建筑，中央空調(diào)系統(tǒng)冷源所配備的冷水機(jī)組，常常不止一臺，有的是二~四臺，有的甚至超過四臺。由于機(jī)房面積的限制，冷水機(jī)組和冷凍水循環(huán)泵無法采用一一對應(yīng)的原則，大多采用多臺冷水機(jī)組與多臺冷凍水泵獨立并聯(lián)設(shè)置。這種布置方式有它比較明顯的簡潔﹑方便的優(yōu)點，但是如果由于資金匱乏或其他原因，空調(diào)水系統(tǒng)無法設(shè)計配置BAS監(jiān)控管理系統(tǒng)，那么在部分空調(diào)冷負(fù)荷的情況下，就有一部分冷水機(jī)組處于停開的狀態(tài)，如果管理人員操作管理上的疏忽，未把停開冷水機(jī)組的管路上的閥門關(guān)閉，則冷凍水就會出現(xiàn)旁通分流的現(xiàn)象。通過分析我們不難得到結(jié)論，冷水旁通分流會影響冷水機(jī)組效能的發(fā)揮，降低冷水機(jī)組的COP值。另一方面如果末端空調(diào)冷負(fù)荷的需求增大，需要增開冷水機(jī)組的臺數(shù)，這需要管理人員及時到位，及時打開增開冷水機(jī)組管路上的閥門。這種操作管理方式顯然是行不通的，在大多數(shù)工程的實際管理中，更多是一種“放任自由”的狀態(tài)，這不但引起冷水機(jī)組的能耗增加，而且空調(diào)冷凍水泵的運行工況點偏離額定的工況點，電耗增加，空調(diào)冷水系統(tǒng)有效節(jié)能的運行管理似乎是不可能的。解決這對矛盾最經(jīng)濟(jì)的措施是冷水機(jī)組管路中考慮增設(shè)電動蝶閥，電動蝶閥和冷水機(jī)組一一對應(yīng)，兩者并為連鎖運行控制，這樣才能有效方便控制冷凍水的通路，解決冷凍水旁通分流的現(xiàn)象。如果在適當(dāng)追加資金投資的允許下，還可以考慮僅把機(jī)房側(cè)部分納入小型智能監(jiān)控系統(tǒng)（該部分的投資對于中型的空調(diào)水系統(tǒng)據(jù)估價約為10萬RMB），這樣便可以把空調(diào)系統(tǒng)中耗能最大部分，也是節(jié)能最具潛力的區(qū)域納入智能化的控制，做到最經(jīng)濟(jì)的投資，最節(jié)能方便的管理。

　　2． 3低負(fù)荷運行時冷凍水泵超載問題的設(shè)計對策

　　大型的中央空調(diào)冷水系統(tǒng)，隨著空調(diào)區(qū)域冷負(fù)荷的改變，投入使用的冷水機(jī)組﹑空調(diào)冷凍水泵的臺數(shù)也將隨著增減，同時空調(diào)冷水系統(tǒng)的管網(wǎng)流量也發(fā)生改變，這引起管網(wǎng)水阻力的改變。在低負(fù)荷運行情況下，尤其是空調(diào)冷水泵只需要單臺運行時，從R（空調(diào)冷水系統(tǒng)的水阻力）=&Q2（管道通過的流量），我們不難發(fā)現(xiàn)，空調(diào)冷水系統(tǒng)滿負(fù)荷與低負(fù)荷運行時水阻力相差甚大，這導(dǎo)致低負(fù)荷時空調(diào)冷水泵超流量運行，其運行工作點可能跳出經(jīng)濟(jì)區(qū)域，進(jìn)而引起電機(jī)效率的降低，同時水泵運行電耗的增加，所以在只有單臺水泵運行的工況下，極容易發(fā)生電機(jī)過載燒毀的事故。對于越大型的中央空調(diào)冷水系統(tǒng)，并聯(lián)的機(jī)組臺數(shù)越多，低負(fù)荷時超載問題越嚴(yán)重，電機(jī)燒毀的情況越容易發(fā)生。所以設(shè)計中不能僅注意了多臺水泵的額定狀態(tài)點能否滿足管路計算要求，還必須重視空調(diào)低負(fù)荷時運行狀態(tài)點變化所引發(fā)的問題，并采取必要的解決措施，借鑒于水冷式離心式冷水機(jī)組降載的設(shè)計思路，解決方法有兩種，一是冷凍水泵采用變頻技術(shù)，即并聯(lián)運行的各泵中，某臺泵采用變頻泵，它作為低負(fù)荷時單臺水泵運行的固定泵，在系統(tǒng)超流量時，該泵降低運轉(zhuǎn)頻率，系統(tǒng)的流量也隨著減少，可見冷凍水泵采用變頻技術(shù)是系統(tǒng)變流量的節(jié)能技術(shù)。另外一種解決方法是空調(diào)供水干管上增加附加旁通通路，非低負(fù)荷運行時，冷凍水供水干管上的主通路和旁通路上的閥門處于開啟狀態(tài)，冷凍水流經(jīng)兩個通路，而低負(fù)荷時，主通路上的電動蝶閥關(guān)閉，冷凍水只流經(jīng)旁通路，無論在任何負(fù)荷情況下旁通閥門始終處于一定的關(guān)閉角度。我們可以通過下列式子定性來分析該管段的阻力前后變化：R1（非單臺水泵運行時該管段阻力）=1/（1/R主+1/R旁），R2（單臺水泵運行時該管段阻力）=R旁，顯然R2﹥R1.從直觀上，我們不難知道在單臺水泵運行時，由于主通路的電動蝶閥關(guān)閉，旁通路的阻力陡然增大，所以干管增加附加旁通通路實際上是通過改變低負(fù)荷時的管道水阻特性，來解決冷凍水泵超載的問題，顯然這種方式非節(jié)能的解決措施。

　　2． 4壓差旁通差值的設(shè)定

　　在供﹑回水干管上設(shè)置壓差旁通閥，是解決末端側(cè)變流量與機(jī)房側(cè)定流量這對矛盾最常用的方法。該壓差系統(tǒng)旁通閥工作的基本原理：系統(tǒng)處于設(shè)計狀態(tài)下，所有的設(shè)備都滿負(fù)荷運行，壓差旁通閥的開度為零，這時壓差控制器兩端接口處的壓差即是控制器設(shè)定的差值。但是大多數(shù)已投入使用的工程，壓差控制器設(shè)定和作用經(jīng)常被施工單位和使用單位所忽視，壓差控制系統(tǒng)以及末端設(shè)備的電動二通便形同虛設(shè)。從水力工況分析，我們不難得出結(jié)論，壓差值設(shè)定偏低，旁通閥極易打開而且旁流量增大，末端側(cè)的供冷無法滿足，而壓差值設(shè)定偏大，則旁通閥門打開不易，旁通流量偏小，這影響冷水機(jī)組正常所需運行臺數(shù)的調(diào)節(jié)，這無形增加了空調(diào)冷水系統(tǒng)的電耗。所以設(shè)計中須重視壓差旁路控制系統(tǒng)對整個系統(tǒng)的影響，正確合理確定其參數(shù)，以滿足用戶的流量，同時按實際的需要正常來調(diào)節(jié)機(jī)組的運行臺數(shù)

　　2． 5機(jī)房側(cè)管路上控制配件的設(shè)置

　　空調(diào)冷水系統(tǒng)安裝完畢，在投入使用前，系統(tǒng)必須經(jīng)過認(rèn)真﹑完整的調(diào)試。系統(tǒng)管路的調(diào)試離不開壓力表和溫度計。壓力表﹑溫度計的設(shè)置對于空調(diào)冷水系統(tǒng)機(jī)房側(cè)部分顯得尤為重要，借助于壓力表的讀數(shù)可以初步判斷該部分水系統(tǒng)的水力工況是否正常，借助溫度計的設(shè)置可以初步判斷流經(jīng)該管路的水量是否滿足要求。壓力表設(shè)置在這些部位是必不可少：水泵的進(jìn)出口﹑冷水機(jī)組的進(jìn)出口﹑集分水器，借助于壓力表的指示讀數(shù)，可以充分判斷沿水流方向的壓力分布是否正常，管路上的閥門關(guān)﹑斷是否合理。例如筆者在參加一個空調(diào)工程的首次調(diào)試中發(fā)現(xiàn)：各空調(diào)區(qū)域的末端設(shè)備進(jìn)出水管路上的壓力差普遍偏小，室內(nèi)的溫度基本達(dá)不到設(shè)計要求，該系統(tǒng)的分水器的壓力表讀數(shù)明顯偏小，集﹑分水器之間的壓力差只有80KPa左右，而空調(diào)冷凍水泵的進(jìn)出口的壓力差明顯超過設(shè)計的揚程，而冷水機(jī)組的進(jìn)口壓力卻比水泵出口壓力低了120Kpa，這段管路只有15米左右，顯然壓力降是不正常的。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)：水泵的出口蝶閥被施工單位人為關(guān)閉掉三分之二，該閥門開度變小，消耗了一大部分的壓力降。全開了該閥門后，上述部位壓力分布基本正常，各空調(diào)區(qū)域溫度迅速達(dá)到設(shè)計要求。

　　根據(jù)進(jìn)出水的溫度來判斷系統(tǒng)的運行狀態(tài)，溫度計的設(shè)置在這些部位是必不可少的：冷水機(jī)組的進(jìn)出管上以及集﹑分水器上。分水器和集水器是空調(diào)總閘部分，筆者建議在每支回水干管匯入集水器之前都應(yīng)安裝一支溫度計，通過觀察溫度計的溫度值，可以準(zhǔn)確掌握冷負(fù)荷分布的情況。溫差大的支路上的閥門可以開大，溫差小的支路閥門開度可以調(diào)小一些。只有每個回水支管裝了溫度計，操作管理人員才能直觀掌握系統(tǒng)冷負(fù)荷分布的情況。

　　三．末端側(cè)設(shè)計配置

　　3．1管路布置同異程的采用策略

　　同程系統(tǒng)比異程系統(tǒng)水力工況更穩(wěn)定，流量分配也更均勻，有利于空調(diào)水系統(tǒng)的水力平衡，但是同程系統(tǒng)又有比較明顯的缺點，管路布置復(fù)雜，管路走向長，管材耗用大，所以對于所有的系統(tǒng)管路布置不可能都采用同程。通過分析，我們不難發(fā)現(xiàn)空調(diào)水系統(tǒng)并不都需要采用同程管路布置。末端設(shè)備種類較多，有風(fēng)機(jī)盤管，又有空調(diào)風(fēng)柜﹑組合式空調(diào)機(jī)組，各種末端的風(fēng)量﹑冷量又相差較多，另一方面表冷盤管可能是三排管﹑四排管或六排管，所以設(shè)備本身水阻力相差較大，風(fēng)機(jī)盤管的水阻力大多為1~3Kpa，空調(diào)風(fēng)柜阻力大多為4~6 Kpa，如果把風(fēng)機(jī)盤管和空調(diào)風(fēng)柜混合在一個系統(tǒng)內(nèi)采用同程布置，顯然是對同程布置的一種“生搬硬套”，不但達(dá)不到同程布置的優(yōu)點，反而不利于系統(tǒng)內(nèi)空調(diào)風(fēng)柜的水流量調(diào)節(jié)。我們知道采用風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)的用水點多，采用平衡閥和普通閥門進(jìn)行水量調(diào)節(jié)，顯然是不可能的，所以空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計中，風(fēng)機(jī)盤管與空調(diào)風(fēng)柜設(shè)置在不同的空調(diào)水分系統(tǒng)內(nèi)，風(fēng)機(jī)盤管布置采用同程布置，空調(diào)風(fēng)柜采用異程布置，空調(diào)風(fēng)柜末端管路上配置的電動閥門及平衡閥仍可以彌補異程布置帶來的不利，達(dá)到水力平衡。筆者在設(shè)計某體育館時空調(diào)水系統(tǒng)采用了同樣布置策略，比賽大廳的周圍配套房間采用風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)，該部分的水系統(tǒng)管路采用同程布置，而為比賽大廳﹑門廳休息廳等服務(wù)的大風(fēng)量組合式空調(diào)機(jī)組﹑空調(diào)風(fēng)柜，各末端之間相距甚遠(yuǎn)，采用同程布置顯然經(jīng)濟(jì)性不合理的，筆者采用異程布置且各末端管路配置平衡閥和電動二通閥，在調(diào)試時首先調(diào)節(jié)好各個空調(diào)風(fēng)柜管路上的平衡閥，而各支路的相對水力平衡可通過調(diào)節(jié)冷凍機(jī)房的集分水器上各個支路的閥門，便可順利實現(xiàn)。

　　3．2末端設(shè)備管路上配件設(shè)置

　　對于空調(diào)末端側(cè)冷水系統(tǒng)，末端設(shè)備配管措施是非常關(guān)鍵重要的一環(huán)。末端設(shè)備服務(wù)于不同的空調(diào)區(qū)域，水路是否暢通決定末端設(shè)備是否有足夠的冷量輸出，所以末端設(shè)備管路上設(shè)置必要的過濾器﹑溫度計﹑壓力表﹑電動閥﹑平衡閥等作為輔助的保障或判斷消除故障的措施，以保證水路的暢通。例如風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)水管路上建議設(shè)置過濾器，因為風(fēng)機(jī)盤管本身的水管截面小，一經(jīng)堵塞，沖洗往往是不能解決問題的，如果缺乏過濾器的攔截，安裝沖洗的過程中，焊渣或垃圾極容易堵塞風(fēng)機(jī)盤管的表冷器管路。對于空調(diào)風(fēng)柜的冷凍進(jìn)水管也應(yīng)設(shè)置水過濾器，同時進(jìn)出水管上應(yīng)設(shè)壓力表﹑溫度計﹑電動調(diào)節(jié)閥等，同時送回風(fēng)管上預(yù)留測孔，借助這些閥門配件有利于空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)試。如某體育館比賽大廳的組合式空調(diào)機(jī)組在調(diào)試過程中，有風(fēng)送出，大廳內(nèi)有風(fēng)感，但在無人空場的情況下，室內(nèi)空氣溫度始終維持在26度左右，無法進(jìn)一步往下降。通過總送風(fēng)管上的測孔測定送風(fēng)溫度，發(fā)現(xiàn)送風(fēng)溫度在23度以上，顯然送風(fēng)溫差達(dá)不到原設(shè)計的10度溫差。進(jìn)入空調(diào)機(jī)房檢查發(fā)現(xiàn)：冷水管上的閥門全開，冷凍水進(jìn)水溫度7.5度左右，而回水溫度卻高達(dá)20度，進(jìn)回水管上的壓力表讀數(shù)差僅1kpa，由此可以判斷流過空調(diào)機(jī)組的表冷管束的冷水量偏少，估計空調(diào)機(jī)組表冷管束區(qū)域附近的管道有堵塞物，經(jīng)過拆洗過濾器，問題還是無法解決，問題最后集中在表冷器管束上，經(jīng)過更全面的拆卸，果然發(fā)現(xiàn)表冷器的管路被建筑垃圾堵塞，經(jīng)過更全面的沖洗問題才得到最終的解決。

　　四．結(jié)語

　　通過以上分析，我們可以進(jìn)一步得到以下的認(rèn)識：

　　4．1冷水機(jī)組與冷凍水泵容量合理配置，是空調(diào)冷水系統(tǒng)運行節(jié)能降耗最有效的源頭；

　　4．2空調(diào)冷水系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)考慮機(jī)房側(cè)有效的運行管理設(shè)計對策，使系統(tǒng)處于節(jié)能﹑高效﹑經(jīng)濟(jì)的運行；同時系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)考慮非設(shè)計工況下，特別是應(yīng)針對單臺機(jī)組運行時空調(diào)冷凍水泵出現(xiàn)超載問題的解決措施；

　　4．3壓差旁通是控制機(jī)組運行臺數(shù)的重要手段，合理設(shè)定壓差值，才能充分發(fā)揮機(jī)組效能；

　　4．4機(jī)房側(cè)管路上相關(guān)位置應(yīng)設(shè)置必要的控制配件，以增加調(diào)試運行管理工作的便捷性；

　　4．5空調(diào)水系統(tǒng)管道布置采用同程或異程須考慮末端設(shè)備的本身水阻力特性，同時考慮如何適應(yīng)日后的調(diào)試工作，冷水系統(tǒng)配管所應(yīng)采取必要的技術(shù)措施

　　。

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