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本文提出并应用了一种利用景观散热的中央空调冷却系统，该系统节能、环保，具有很高的实用价值；通过对改造前后运行对比分析表明，该系统比常规的变频改造节电率更高，从用户使用情况和反馈信息表明，它是一种高效节能绿色环保型的高科技产品；该专利技术在国内尚属首创，在节能效果方面处于领先水平。它的应用必将给用户带来可观的经济效益，同时也将产生巨大的社会效益。
关键词：冷却系统 冷却水泵 景观散热装置 景观冷却塔 节能

一、引言

　　能源是国民经济发展的物质基础，促进能源的合理、有效利用，对我国经济发展和环境保护具有深远的战略意义。 “资源开发与节约并举，把节约放在首位”是我国的能源政策。据统计，我国有10%的能源消耗在建筑空调上，如果在空调系统的用能上能够节约20%，则国家的总能耗就会降低2%，这是一个非常可观的数字。对于我国的节能具有重大意义。因此，研制、开发、推广中央空调节能装置对节约能源有着重要的经济意义和广阔的市场需求。

　　中央空调系统是一个庞大的设备群体，大量的统计结果表明，空调系统所消耗的电能，约占楼宇电耗的 40—60%。 长期以来，中央空调系统的性能选择往往仅考虑其主机的最大制冷能力，各配套系统按最大负载量配置，这种选择是单方面选择，不是最合理的。 在组成空调系统的各种设备中，水泵所消耗的电能约占整个空调系统的四分之一左右。早期空调的水泵普遍采用定流量工作，能源浪费非常严重。

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在中央空调系统中，冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机的容量是按照建筑物最大设计热负荷选定的，且留有 10%—15%的余量,在一年四季中，系统长期在固定的最大水流量下工作。由于季节、昼夜和用户负荷的变化，空调实际的热负荷在绝大部分时间内远比设计负载低。图1所示是建筑物热负载年变化的曲线，图2所示是建筑物热负载日变化的曲线。由图可见，与决定水泵流量和压力的最大设计负载（负载率为100%）相比，一年中负载率在50%以下的运行小时数约占全部运行时间的50%以上。一般冷冻水设计温差为5—7℃，冷却水的设计温差为4—5℃。系统在流量固定的情况下，全年绝大部分运行时间里，冷冻水、冷却水的温差仅为1—3℃，即在低温差、大流量情况下工作，从而增加了管路系统的能量损失，浪费了水泵运行的输出能量。中央空调冷却塔耗电量在冷却系统中占有很高的比例，以北京大学深圳医院为例，2002年1-12月份达到30%。因此节约低负载时水系统的输送能量和取消冷却塔风机消耗的能量，具有重大意义。

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二、景观式中央空调冷却系统

1、景观式中央空调冷却系统工作原理

　　现有中央空调机冷却水降温，仍普遍采用传统的冷却塔形式，冷却塔是制冷系统中将热量转移到大气的设备，这种传热方式有如下缺点，一是要用水泵把冷却水提升到楼宇的顶端，在冷却塔中散热，能源浪费严重；二是冷却水作用单一，巨大的势能得不到利用。

　　为了解决现有中央空调机冷却系统的不足，我们开发了一种景观式中央空调冷却系统（专利号： ZL 02249860.5）。该景观式中央空调冷却系统能够在冷却循环水的同时，为人们提供幽雅舒适的景观，即美化了环境，改善了区域环境质量，又节约了能源，它取消了原冷却塔风机的耗电，降低了循环水的落差，减少了水泵的输入功率，使冷却系统平均节约电能60%以上。

　　景观由喷泉和流水组成，它能够湿润周围的空气，消除尘埃，净化环境，喷泉射出的水柱与空气撞击，产生负氧离子，对人体颇有益处，被誉为“空气长寿素”，一直受到人们的青睐。

2、景观式中央空调冷却系统特点

　　（1）节约能源

　　取消了传统冷却塔中的电动风机，以循环水系统中存在的水流压力为驱动力，从而节省了电力，对冷却塔而言，节电 100%，对中央空调冷却系统而言，节电30%以上。

　　（2）保护环境

　　该冷却装置具有所有其它冷却装置均不具备的环保功能，它为人们提供幽雅舒适的景观，美化环境，改善区域环境质量。

　　（3）降温效果好

　　景观核心部件雾化装置性能优异、雾滴直径小、雾流形态合理、气水比大、上喷雾流气水交换充分，加上合理配水布水、克服了雾流干扰现象，景观内风场合理、阻力小、蒸汽分压低等原因，使本装置的降温效果良好。

　　（4）冷却管道内压力降低

　　景观散热装置的利用，大大降低了冷却管道内的压力，出水压力由 0.9Mpa降为0.4Mpa，回水压力由0.5Mpa降为0.1Mpa，大大延长了冷却管道寿命。

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（5）冷却水泵最低扬程降低

　　普通的冷却水泵变频节能改造，为保证冷却水正常循环，都有下限频率限制，通常情况下，这一频率设定为 38Hz，而本系统由于降低了扬程阻力，水泵工作频率可低至28Hz,这意味着冷却水泵最大节电率可达到84%，普通冷却水泵变频最大节电率只能做到62%。

　　（6）补水量小

　　普通冷却塔中容易出现飞溅水，使大量的补给水被冷却塔风机气流带出塔外，补给水浪费严重。本冷却装置特殊的喷水结构最大限度地减少漂水量，有效地降低了补给水量，普通冷却塔补水量为循环水量的 2%，而本冷却装置只有0.8%，平均节水在60％以上。

　　（7）静音结构

　　无马达、减速机等转动机械设备，无电动风机的噪音。喷雾装置的低压运行减小了喷雾噪音，只有景观内的流水声和喷雾声，噪音 ≤55db，因而特别适用于医院、宾馆、饭店、学院及邻近居民区的企事业单位。

　　（8）任意组合结构

　　可根据用户的实际情况，在保证足够换热量的基础上，为用户设计时尚满意的景观。

　　（9）冷却水温差大、水量大

　　该系统 无低温、中温和高温之分， 5-15℃温降都可适用，温降△t随进景观水温升高而自动增大，冷却水量可以调节，水压越大冷却水量自动增加，高温差特别适合环境温度较低的春秋季节。

　　（10）景观无能耗运行

　　普通景观系统运行时，潜水泵需耗费大量的电能，因此往往是建得起、运行不起，而在本系统中维持景观运行的是冷却水泵，只要中央空调系统运行，景观就不消耗电能。

　　（11）景观可独立运行

　　本系统装有独立的管路装置 ,即可以保证中央空调停机状态时不失景观作用,又能在中央空调运行期间起到辅助散热作用。

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三、工程实例

　　目前，应用景观式中央空调冷却系统对北京大学深圳医院的中央空调冷冻、冷却系统进行了节能环保改造，经过近四个月的应用，证明系统运行良好，节能效果显著。景观式中央空调冷却系统实景见图 3。

1、北京大学深圳医院中央空调冷却、冷冻系统主要设备现状

　　冷却水泵参数： 90KW 4台

　　冷冻水泵参数： 90KW 4台

　　冷却塔风机参数： 5.5KW 12台

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2、改造方案

　　本系统安装一套中央空调节能控制柜和一套景观式中央空调冷却系统，控制柜分别控制两台 90 KW冷冻水泵和两台90KW冷却水泵，冷冻水泵和冷却水水泵采用一拖一控制方式，使整个系统节能效果更加明显。工作原理见图4。

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四、景观式中央空调节能系统的节电效果分析

　　景观式中央空调节能系统在北京大学深圳医院已经改造完成 ,经过近四个月的试运行,证明该系统具有良好的节电效果。初步统计数据表明，冷冻水泵平均节电率达到53.8%；冷却水泵平均节电率达到59.7%；冷却塔节电率100％。在试运行期间，冷却水泵最低运转频率：28Hz，冷冻水泵最低运转频率：38Hz。实际耗电性能测试结果如下:

1、冷冻水泵

　　冷冻水泵为单机运行，标称功率为 90KW。本次对冷冻水泵共进行了6天检测,共计60小时,其中工频运行30小时,耗电2860KWh,变频运行30小时,耗电1400 KWh。

　　（1）工频运行功率

　　2860KWh／35.8h = 80KW

　　（2）变频运行功率

　　1400KWh/ 30h = 46.67KW

　　（3）节电率

　　[(80KW - 46.67KW)/ 80KW]*100% = 42%

2、冷却水泵

　　冷却水泵为单机运行，标称功率为 90KW。本次对冷却水泵共进行了6天检测,共计55.08小时,其中工频运行26.83小时,耗电2320KWh,变频运行28.25小时,耗电520KWh。

　　（1）工频运行功率

　　2320KWh／26.83h = 86.47KW

　　（2）变频运行功率

　　520KWh/ 28.25h = 18.41KW

　　（3）回水泵运行功率

　　16.4KW

　　（4）节电率

　　[(86.47KW –18.41KW – 16.4KW )/ 86.47KW]*100% = 59.7%

3、冷却塔

　　由于在系统中用景观取代了原来的冷却塔系统，因此，相对于原系统而言，冷却塔系统节电率为 100％。

五、结论

　　1、本文提出并应用了一种利用景观散热的中央空调冷却系统，该系统节能、环保，具有很高的实用价值。

　　2、通过对改造前后运行对比分析表明，该系统比常规的变频改造节电率更高，从用户使用情况和反馈信息表明，它是 一种高效节能绿色环保型的高科技产品。

　　3、该专利技术在国内尚属首创，在节能效果方面处于领先水平。它的应用必将给用户带来可观的经济效益，同时也将产生巨大的社会效益。