如何提高冷水机组的运行效率

冷水机组机房是对空调系统进行改良的一个重要环节。以下介绍了10个降低离心式水冷冷水机组运行成本的方法。大部分的改进措施只需少量投资或根本不需要投资。 采取节能措施主要针对以下三个方面。

部件方面：包括正确地操作和保养冷水机组。调整合适的水温和流量；

系统方面：在不同的负荷条件下，对多台机组进行合适的运行组合；

改造方面：是指利用新的节能技术对现有的机组进行改造。

如何提高冷水机组的运行效率

1、正确设定冷冻水的出水温度。 

在一年中的大部分时间，机组是部分负荷状态运行的。在此期间由于环境温度不高，湿 度也偏低，总体来说对制冷量的需求不是很大。在部分负荷的运行条件下，由于除湿部分的负荷减小，末端风机盘管的水温即使稍有提高，也能制得需要的室内温度。通常来说，提升冷冻水的出水温度就能降低压缩机运行压头，从而起到节能的效果。 

以上的概念长期以来一直为空调业界所接受。新的针对固定转速的离心机组的研究发现只有在机组的运行负荷在40%~80%的范围内，上述理论是成立的。在此区间，冷冻水出水温度每提升1°F可节能0.5%~0.75%(相对于满载运行能耗，下同)。

而令人惊讶的是，当固定转速的离心机组运行负荷低于40%的情况下，提升冷冻水出水温度反而会增加机组的耗能。 另一方面，对于安装了变频装置的离心机组，其提升冷冻水出水温度后的节能效果就非常显著。一般在低于80%的负荷条件下，每提升1°F的冷冻水出水温度，可节能2%~3%。而且，即便机组的运行负荷低到10%，这样的节能效果依然存在。

2、保持适当的制冷剂充注量。 

制冷剂充注不足或过量会使热交换的效率下降，导致压缩机压头增加，能耗增加。制冷剂在蒸发器中的液位异常会使蒸发温度下降，而蒸发温度每提升1°F，机组就可以节省1.5%的能耗。 

离心式制冷机组的蒸发器上一般都装有液位视镜，以观测制冷剂的液位高度。对于活塞式机组，可以通过观察冷凝器出液管路上的视镜有否气泡翻腾，来确认制冷剂的充注量是否偏少。制冷剂充注过量一般表现为，排气压力超高，冷凝器出液过冷度增加。一旦发现制冷剂充注量的偏差，应参照机组的出厂说明及时调整。

3、降低冷却水的进水温度。 

绝大部分的生产商都会标注机组的极限冷却水进水温度。但处于经济运行的考虑，许多生产商又重新评估了这个冷却水进水温度的极限值。因为制冷机组的能耗与冷凝压力和温度密切相关。降低冷却水的温度相应也就降低了冷凝温度及冷凝压力，从而降低压缩机的压头，达到了经济运行的效果。 

测量数据表明，冷却水入水温度每下降1°F，机组的能耗即可减少1.5%。 冷却水温补偿系统能将冷却水的入水温度控制在冷却塔出水温度的2°F以上。许多系统的设计在冷却塔的进出水管之间增加了旁通。通过阀门调节，控制冷却水入水温度处于工厂推荐的极限温度水平。这样在机组节能运行的同时也能减少冷凝负荷。有的机组对冷凝器和冷却塔之间有水压差的要求。遇到类似情况，冷却水温调节要优先满足压差上的要求。

4、消除泄漏点。 

应消除封闭循环的制冷系统中的任何泄漏点。在正压机组中，漏点的存在会使制冷剂泄漏到大气中，减少系统中制冷剂的充注量。 对于负压机组而言，空气等不凝性气体会通过漏点进入系统内部。聚集在冷凝器，占据制冷剂的冷凝空间。不凝性气体存在度每增加1°F，系统的能耗增加1.5%。(不凝性气体存在度的计算方式为冷凝压力对应的饱和温度减去实际冷凝温度。) 

由于完全密封的制冷系统几乎是不存在的，所以绝大部分负压的制冷机组使用排气装置来排出进入系统的不凝性气体。但问题是，当排气装置不能正常运行或泄漏量大于排气装置的排空能力时，如何解决不凝性气体的问题？对于没有过冷度设计的冷凝器，不凝性气体存在度的计算方式可以是冷凝压力对应的饱和温度减去冷凝器的出液温度。这个数值能反映不凝性气体在冷凝器中的存在度。如果该数值大于工厂给定的参考值，就必须检查机组的排气装置，并对机组进行检漏工作。

5、降低冷凝器铜管的污垢系数。 

冷凝器换热管的污垢包括结晶，沉淀物，泥沙，藻类及微生物等。劣质的水处理和水系统不当的保养都会诱发这些因素。污垢系数的增加会导致热交换效率的下降，从而使得冷凝温度和压力上升，压缩机的功耗也相应增加了。我们把冷凝温度与冷却水出水温度之间的差值称作“冷凝器的小温差值”。将这个“小温差值”控制在适当的范围内，就能保证冷凝器的冷凝效率。 

“冷凝器的小温差值”每降低1°F，制冷机组运行能耗将下降1%。 一旦发现冷凝器换热管脏堵的现象，必须对铜管进行清洗，以保证“冷凝器小温差值”控制在6°F~10°F的范围之内。一般通刷铜管就足以解决问题，但有时则必须进行化学清洗。长期难以解决的脏堵问题预示着需加强水处理的工作。

6、保持适当的冷却水流量。 

冷却水流量的降低直接导致机组运行能耗的上升。冷却水的流量每减少20%，机组的能耗就上升3%。 通常冷却水流量的减少是由以下一些因素导致的：阀门的开启度太小；冷却塔的喷嘴堵塞；水系统的滤网脏堵；水系统中有空气存在。一般通过调节水泵的出口阀门来控制冷却水的流量与设计值相符。如果常规调节不能解决问题，就必须考虑上述其他方面的因素了。

7、控制机组加载的波动。  

大部分机组以20分钟内的能耗变化来确定是否有运行峰值产生。机组运行负荷的峰值一般出现在机组启动之初。而高负荷通常出现在炎热夏季的早晨，原因是多台机组启动，而且整个系统的水温很高。在机组启动之初限制机组加载是一个非常有效地降低能耗的方法。绝大部分的冷水机组有自动或手动的限制加载的装置。建议在机组运行的初20分钟，将机组的极限负荷限制在60%左右。 

为进一步控制负荷峰值，还可以采取逐次启动机组的方法。即控制机组的启动间隔在20分钟左右。这样就避免了多台机组同时加载的情况，且机组承担的负荷峰值会逐次减小。 控制机组的加载理论上会降低机组的运行成本，具体节能效果视机组本身效率曲线。

8、维持马达的效率。 

机组的压缩机马达消耗大部分的能源。马达效率下降的常见原因是马达线圈冷却问题。在相同的工况条件下，如果运行记录显示电压不变，而电流有明显的上升，则马达的冷却就有可能存在问题。

对于半封闭式的压缩机，应该检查制冷剂的流量和回气管上的过滤器；对于开启式的压缩机，应检查机房的通风及空气流通的状况，马达的进风是否受到阻碍，进风滤网是否脏堵。另外，无论半封闭还是开启式的机组都需检查马达的润滑油是否污染，电缆接线桩是否松动或生锈。 

9、操作中恰当地对机组的运行进行组合。 

一个冷水系统中存在多台冷水机组时，应仔细对各台机组的运行状态进行评估，以针对不同的运行条件，进行合适的运行机组的组合。不仅要对各台机组满载或卸载运行的性能进行评估，也要评估卸载状态下多台机组和单台机组的运行效率。 

举个简单的例子。对于一个安装固定转速离心机组的冷水系统，160冷吨的负荷可以由一台400冷吨的机组加载至40%承担;也可以由两台400冷吨的机组加载至20%承担。前一种运行状况能耗约为144Kw，后一种运行状况能耗约为194Kw。两者相比就能知道孰优孰劣了。

有这样一条常规，就是不要让机组的运行负荷低于40%。因为除非是采用了变频技术的机组，当运行负荷小于40%，机组的效率将明显地下降。 同时，也要对每台机组的运行状况进行分析，以针对不同的负荷条件选择运行合适的机组。随着负荷大小的变化，运行机组的切换是难以避免的。掌握哪台机组在低负荷条件下运行效率比较高，哪台机组在高负荷条件下运行效率比较高，就能决定启动机组的先后顺序。

10、合理安排冷冻水泵及冷却水泵的运行。 

通过在停机状态下顺序停运水泵，并将停运的机组与整个水循环隔离开来，能起到节能的效果。 在机组停运状态下，如果继续让冷冻水流经机组，会使冷冻水供水总管的水温抬升，造成不必要的能量损耗。加装自动阀门，并将水泵与冷水机组联动。

正确的维护保养步骤和精确的数据记录是对冷水机组运行效率进行改善的基础。劣质的保养会使机组的实际运行状况与设计状态向去甚远。这样的状况包括不正确的水温控制，制冷剂的充注量偏少，存在泄漏点，冷凝器铜管的脏堵，等等。正确的维护保养能避免上述情况的发生，将冷水机组的能耗控制在设计范围之内。