空调制冷系统运行管理与节能
蔡君巍+尚昆+赵强
摘 要：针对制冷系统耗电量大的特点，积极寻找节能机会。通过调整冷却塔台数，缩短制冷机开机降温时间，减少满负荷运行时间，达到节能目的；通过实验研究，根据室外温湿度的变化，及时调整冷冻水温度设定值，有效提升制冷机运行效率，节约系统耗电量。
关键词：制冷系统；节能运行；工艺空调
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.18.246
0 引言
卷烟厂空调机组在卷烟生产工艺中起着不可或缺的作用，通过控制生产区域合理的温湿度，稳定烟丝的含水率，从而保证产品的内在品质和外在感官质量[1]。烟厂空调系统一般采用组合式空调机组，由回风段、混风段、过滤段、表冷段、加热段、加湿段、送风段等部分组成，其中表冷段需要的冷冻水由制冷系统提供。
烟厂制冷机系统一般采用YORK冷水机组，我厂有YORK冷水机组5台，单台制冷量1000冷吨，负责为工艺空调机组提供7-12℃的冷冻水，以达到为生产区域降温、除湿的作用。由于冷水机组耗电量较大，单台每小时约600kwh，加之冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等辅助设备的耗电量，造成整个制冷系统整体耗电量较大，具有一定的节能潜力。
烟厂制冷系统一般由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、分集水器及管道组成，主要消耗能源为电能，其中，冷水机组单台耗电约630kwh，冷冻水泵单台耗电约110kwh，冷却水泵单台耗电约110kwh，冷却塔单台耗电约22kwh，如何合理搭配设备、调整运行参数，来达到整个系统的节能目的，是本文研究的主要内容。
1 过渡季节开机过程的节能
在过渡季节，由于白天温度较高，需要在中午左右开启制冷机，而夜间室外温度较低，制冷机可以停机，即，白天开机、晚上停机的运行模式。在制冷机开机过程中，冷冻水的降温过程往往持续数个小时，而在此过程中，制冷机是满负荷运行，即，耗电量最大状态，若能缩短降温过程所需的时间，可以大大降低制冷系统的耗电量。
冷却塔的作用是吸收空调系统中的热量并排放到大气中，其出水温度对制冷系统的能耗有较明显的影响。一般来讲，冷却塔出水温度每降低1℃，制冷机效率就能提高3-5%左右。我厂配备有7台冷却塔，运行人员通过控制冷却塔运行台数来调整冷却塔出水温度，而靠经验来决定冷却塔开机台数时，存在一定的能源浪费：（1）在水温已达到冷却塔极限出水温时，仍加开冷却塔，既没有起到降低冷却塔出水温度的作用，又增加了电耗；（2）在水温较高、存在很大降温空间时，没有加开冷却塔台数，没有起到提升制冷机效能的作用。
湿球温度是衡量冷却塔出水温度的一个重要指标，它代表在某一室外条件下，水通过蒸发所能达到的最低温度。即水在冷却塔中可能被冷却到的最低温度。冷却塔出水温度实际上不能等于或低于湿球温度，一般情況下出水温度高于湿球温度3-5℃以上（即逼近度）。逼近度越小越难达到，如果要将出水温度降到湿球温度，则冷却塔必须做到无限大[2]。
针对存在的问题，项目人员采用理论计算+实验验证的方式，使用湿球温度作为依据，制定了不同室外温湿度条件下的冷却塔出水极限温度，对冷却塔台数控制方法。
首先，根据室外温湿度确定湿球温度，再根据3-5℃的逼近度，确定冷却塔出水的极限温度，通过加开冷却塔，确保冷却塔出水稳定在极限温度，以提高制冷机工作效率，缩短冷冻水降温时间。
通过控制冷却塔出水温度，可以大大缩短制冷机的降温时间，减少制冷机的满负荷运行时间，通过实验得出，以冷冻水温从20℃降低到8℃为例，当冷却塔出水温度控制在20-25℃时，其降温时间比冷却塔出水温度在25-30℃时缩短约3小时，考虑到加开冷却塔增加的电量，每次节约电量约300kwh。
2 确定合适的冷冻水设定温度
根据温湿度指标情况，主要依据室外空气含湿量，制定合理的水温控制程序。YORK冷水机组可以制出7-12℃之间的冷冻水，水温设定值越低，降温、除湿效果越好，但制冷机效能比也会随之下降[3]。为了保证空气除湿的要求，冷水机组出水温度常年设定为固定值（7-8℃），而在北方城市，全年中室外湿度变化较大，在除湿需求不大的情况下完全可以提高冷水机组出水温度设定值，提升主机效率，降低电耗。因此，需要制定合理的冷冻水温度设定操作指导：在何种条件下，如何调节冷冻水温度。
结合2015年制冷机运行实际，开展实验，根据生产区域的温湿度情况，及时调整冷冻水的出水温度设定，通过实验，得出结论：
（1）冷冻水温度下行调整的原因均是部分区域湿度出现超标风险。为了保证区域温湿度指标、增加除湿量，向下调整冷冻水的温度。
（2）生产区域的湿度波动受室外空气湿度影响很大。室外空气含湿量越高，区域湿度超标风险越大。
根据实验数据，项目组根据室外空气的绝对湿度（含湿量）的变化，制定了冷冻水温度调整的相关说明。具体设定如下。
（1）当室外空气含湿量<12g/kg时，冷冻水温度保持在10℃。
（2）当室外空气含湿量≥12g/kg时，冷冻水出水温度整至9℃。
（3）当室外空气含湿量≥14g/kg时，及时关注各区域湿度情况，当出现超标风险时，冷冻水出水温度整至8℃。
（4）当室外空气含湿量≥17g/kg时，及时关注各区域湿度情况，当出现超标风险时，冷冻水出水温度调整至7℃。
通过引入室外空气的含湿量数值，为运行人员调整冷冻水温提供了科学的依据，打破了凭经验操作的现状，在除湿需求不大时，提升水温、提高设备效能比；在除湿需求增大时，及时调整水温，保证区域的温湿度指标稳定可控。
3 结语
通过调整冷却塔台数和冷冻水温度设定，可以有效提升制冷效率，达到可观的节能效果。
（1）通过调整冷却塔台数，可以有效提升制冷机制冷效率，缩短冷冻水的降温时间，对于单台制冷机，每次节约电量约300kwh。
（2）通过实验确定了冷冻水设定参数，根据室外环境情况确定水温，增加了制冷机经济运行时间，整个季度约节约电量30000kwh。
参考文献：
[1]孙峰.基于卷烟厂联合工房中央空调系统特点节能潜力分析[J].建设科技，2014.
[2]王满，张志平，邹洪.电子信息系统机房项目冷却水系统设计[J].城市建设理论研究：电子版，2012.
[3]佟萌.关于冷却水及冷冻水温对制冷机效率影响的研究[J].军民两用技术与产品，2016.endprint
