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【摘 要】暖通空调系统的运行普遍存在两低一高现象，即冷热源和循环水泵负荷率低，系统运行效率低，能耗高。就中央空调系统而言，造成其两低一高现象的原因前文中己经指出，原因主要集中在设计方面、控制方面和系统优化方面。因此，空调系统的优化节能研究具有十分重要的现实意义。本文就主要对暖通空调水系统优化相关问题进行了分析研究。
【关键词】暖通工程；水系统；优化
引言
我国是世界的电力大国，这其中建筑耗能约占到四分之一左右，尤以大型商业建筑为最。所谓的建筑能耗，实际上并不是直接消耗在建筑上，而是大部分直接消耗在暖通空调系统上，暖通空调系统的能耗占建筑总能耗的一半以上。因此，有必要对暖通空调系统进行节能优化研究。
一、变水量空调系统的原理及特点
1、原理。（1）水冷蒸汽压缩式空调系统的制冷原理。水冷蒸汽压缩式空调系统在制冷时，液态制冷剂在蒸发器中汽化，吸收热量使冷水温度降低。低温、低压的气态制冷剂经压缩机压缩变成高温、高压气体，进入冷凝器中。制冷剂温度高于冷却水温度，制冷剂便将热量传递给冷却水，而制冷剂经冷凝变为高压液体。制冷剂高压液体经膨胀阀节流后又进入蒸发器，变为低压液体制冷剂，再次汽化完成一个循环。（2）吸收式空调系统制冷原理。假定吸收剂在发生器中不会气化，所以只有制冷剂流过冷凝器、膨胀阀和蒸发器。离开蒸发器的蒸汽在吸收器中被稀溶液吸收，同时混合物放热，然后制冷剂溶液由泵升高到发生器压力下，在发生器中加热溶液使制冷剂逸出，同时稀溶液由中间冷却器回到吸收器。在水一溴化锂吸收式冷水机组系统中，水是制冷剂而溴化锂是吸收剂，通常呈固态的溴化锂与水混合形成溶液。该系统的最大优点是溴化锂的非挥发性，在发生器中只有水蒸汽产生，系统简单，COP值高。缺点是蒸发温度相对较高，系统压力很低。通常应用于燃气价格低而压缩系统运行成本较高的场合。
2、特点。（1）初期投资低。一次泵变流量系统中没有二次泵及其相关设备，这使得设备投资大大降低。但是一次泵变频驱动、旁通阀及相关控制设备的花费会抵消一部分节省的投资。（2）占地空问小。二次泵的缺失自然使得一次泵系统占地面积减小，适用于空间要求约束较大的场合。（3）一次泵设计功率的减小。其原因在于：一方面排除了二次泵需要额外附加的装置设备；另一方面一次泵变流量系统中一次泵的平均效率高，否则不能克服其固有的低效。（4）泵的低能耗。一个原因是由于泵需要的全负荷功率减小了；更重要的原因是变频驱动使一次泵能节省能耗，而传统的二次泵系统中一次泵能耗对应着每台冷水机组是一常数，随着各台冷水机组的阶段性启停而相应的启停。
二、暖通空调水系统现状分析
随着材料和加工技术的不断发展，暖通空调也得到了飞速的发展，形成了各种各样的暖通空调。暖通空调运行过程中，采用的基本原理都大致相同。常规的暖通空调主要有三类。第一类全空气暖通空调系统，该类型的暖通空调在运行过程中，所有过程都需要空气介质完成，空气介质完成能量传递转移的所有过程。第二类是空气-水系统，该类型的暖通空调运行时，水介质可以将暖通空调的热量带走消除，而空气介质是用来将冷水除热产生的湿气去除。第三类是全水系统，该系统具有重力循环末端装置、组合管道等装置，该系统具有较好的可控性和可操作性。暖通空调的设计过程中，通常没有考虑到季节、建筑空间位置、角度等参数，从而没有实现暖通空调的精确合理设计，在不考虑这些因素条件下，设计的暖通空调功率要大于实际需要的功率，因此会造成暖通空调系统能量的浪费。暖通空调各设备设计过程中，一般都采用最大负载进行设计，其实在实际的工作过程中，许多设备很少是在满载的条件下工作，如果考虑到这方面的因素，设计时精确的设计各个暖通空调的功率，可以大大的降低暖通空调的总功率，提高系统工作效率，节约能源。
暖通空调常用的冷却方法有蒸汽式和吸收式。蒸汽式制冷装置运行过程中，将液体冷却剂在蒸汽发生装置中蒸发，形成气体的冷却剂，在蒸发的过程中会吸收水中的热量，从而使水的温度降低。在压缩机的作用下，温度较低的冷却剂变成了温度较高的冷却剂，经过压缩机后，冷却剂的压力也会增高。当冷却剂的温度比水的温度高时，水就会从冷却剂中吸收能量，这样冷却剂的温度降低，压力还是保持高压。形成的高压的冷却剂，经过循环管路，通过节流阀后再次进入蒸汽发生装置，继续进行蒸发的下一个循环。运行的过程中，随着冷却剂相态、温度、压力的变化，实现了热量的转移。吸收式冷却系统，冷却剂经过冷却装置、蒸发装置后，形成的蒸汽会被吸收装置中的溶液吸收，由于溶液的浓度较低，因此可以很好的实现蒸汽的吸收。溶液吸收过程中会放出热量。随后冷却剂在泵的作用下，输送到冷却发生装置中，冷却剂流出，形成的稀溶液被再次回收利用。
三、暖通空调水系统优化研究
随着先进控制方法和计算机技术的发展应用，空调水系统的控制优化方法也得到了长足的发展。传统局部控制优化的方法，控制优化的方法简单，对设备性能要求较低。暖通空调实际工作过程中，工作系统是非线性、变参数的大系统，系统的载荷变化范围较大，这样采用传统局部控制的方法，就显得有些不足。随着变频技术的发展应用，采用变频技术可以实现，暖通空调水系统由定流量向变流量方向的发展。定流量系统通过采用多台泵同时共同工作，通过调节实际工作泵的台数来进行流量的调节，这种调节方式调节的范围有限，不能够的降低系统的效率，增大电能的消耗量。通过采用变频控制后，可以实现泵流量的无机调速，调速的范围大，易于控制，系统的运行效率高，节能效果较好。暖通空调水系统变频控制采用恒定远端压力的方式和控制水温度的方法实现。暖通空调冷水机组功能是给予室内舒适的环境，建筑暖通空调系统中，采用多个冷水机组共同使用的方式，机组之间的连接方式为并联连接，通过改变机组的并联个数以及机组泵的功率，可以进行空调冷水机组功率的调节，通过采用这种方式可以最大限度减少暖通空调系统的启动电流，减少不必要的能量消耗，同时还能增强暖通系统的灵活性，避免了只有一个冷水泵时，由于泵损坏而造成系统不能正常运行的问题。通过对影响到暖通系统冷水机组各个因素的分析，建立空调冷水机组能耗的优化模型，模型的变量参数主要包括每个冷水机组泵的功率和泵的开启状态，通过模型求解使系统运行的效率最优，最大限度的降低能量的消耗。影响空调冷水机组效率的因素有很多，包括冷却水的出口和入口之间的温度差、空调冷水机组的其他负载荷等，同时研究这些因素，求解模型是非常困难，研究表明冷却水的出口和入口之间的温度差，和空调冷水机组的其他负载荷具有一定的函数关系。通过研究冷水机组的其他负载荷和系统运行效率之间的关系，再结合冷却水出入口温度差和其他负载荷之间的关系，就可以得到系统的各个变量对于系统运行效率的影响情况。冷水机组的效率控制是实时控制，通过控制冷却泵出入口之间的温度以及泵的开启状态，可以实现冷水机组的节能运行，该优化方法易于操作，简单实用，模拟结果显示利用该方法，和常规的方法相比，能够节约能量大约15%左右，节能效果明显。
结束语
暖通空调的能量消耗是建筑能耗的重要部分，通过提高暖通空调的效率可以有效的减少暖通空调的能量消耗，节约能源。常用的暖通空调主要有三类：全空气系统、空气-水系统和全水系统。采用变频控制可以实现泵流量的无机调速，调速的范围大，易于控制，节能效果好。冷却水机组之间为并联连接，改变机组的并联个数以及机组泵的功率，可以调节空调冷水机组的功率，这种方式可以有效减少暖通系统的启动电流，节约能源，还能增强暖通系统的灵活性。
参考文献：
[1]姚国梁.空调变频水泵节能问题探讨[J].暖通空调，2013.
[2]尹瑾珉，夏学彬.浅析供热系统中平衡阀的应用[J].应用能源技术，2010.
[3]孙清典，李灿新，杨学敏.供热管网热平衡调节技术探讨[J].建筑节能，2010.
【关键词】暖通工程；水系统；优化
引言
我国是世界的电力大国，这其中建筑耗能约占到四分之一左右，尤以大型商业建筑为最。所谓的建筑能耗，实际上并不是直接消耗在建筑上，而是大部分直接消耗在暖通空调系统上，暖通空调系统的能耗占建筑总能耗的一半以上。因此，有必要对暖通空调系统进行节能优化研究。
一、变水量空调系统的原理及特点
1、原理。（1）水冷蒸汽压缩式空调系统的制冷原理。水冷蒸汽压缩式空调系统在制冷时，液态制冷剂在蒸发器中汽化，吸收热量使冷水温度降低。低温、低压的气态制冷剂经压缩机压缩变成高温、高压气体，进入冷凝器中。制冷剂温度高于冷却水温度，制冷剂便将热量传递给冷却水，而制冷剂经冷凝变为高压液体。制冷剂高压液体经膨胀阀节流后又进入蒸发器，变为低压液体制冷剂，再次汽化完成一个循环。（2）吸收式空调系统制冷原理。假定吸收剂在发生器中不会气化，所以只有制冷剂流过冷凝器、膨胀阀和蒸发器。离开蒸发器的蒸汽在吸收器中被稀溶液吸收，同时混合物放热，然后制冷剂溶液由泵升高到发生器压力下，在发生器中加热溶液使制冷剂逸出，同时稀溶液由中间冷却器回到吸收器。在水一溴化锂吸收式冷水机组系统中，水是制冷剂而溴化锂是吸收剂，通常呈固态的溴化锂与水混合形成溶液。该系统的最大优点是溴化锂的非挥发性，在发生器中只有水蒸汽产生，系统简单，COP值高。缺点是蒸发温度相对较高，系统压力很低。通常应用于燃气价格低而压缩系统运行成本较高的场合。
2、特点。（1）初期投资低。一次泵变流量系统中没有二次泵及其相关设备，这使得设备投资大大降低。但是一次泵变频驱动、旁通阀及相关控制设备的花费会抵消一部分节省的投资。（2）占地空问小。二次泵的缺失自然使得一次泵系统占地面积减小，适用于空间要求约束较大的场合。（3）一次泵设计功率的减小。其原因在于：一方面排除了二次泵需要额外附加的装置设备；另一方面一次泵变流量系统中一次泵的平均效率高，否则不能克服其固有的低效。（4）泵的低能耗。一个原因是由于泵需要的全负荷功率减小了；更重要的原因是变频驱动使一次泵能节省能耗，而传统的二次泵系统中一次泵能耗对应着每台冷水机组是一常数，随着各台冷水机组的阶段性启停而相应的启停。
二、暖通空调水系统现状分析
随着材料和加工技术的不断发展，暖通空调也得到了飞速的发展，形成了各种各样的暖通空调。暖通空调运行过程中，采用的基本原理都大致相同。常规的暖通空调主要有三类。第一类全空气暖通空调系统，该类型的暖通空调在运行过程中，所有过程都需要空气介质完成，空气介质完成能量传递转移的所有过程。第二类是空气-水系统，该类型的暖通空调运行时，水介质可以将暖通空调的热量带走消除，而空气介质是用来将冷水除热产生的湿气去除。第三类是全水系统，该系统具有重力循环末端装置、组合管道等装置，该系统具有较好的可控性和可操作性。暖通空调的设计过程中，通常没有考虑到季节、建筑空间位置、角度等参数，从而没有实现暖通空调的精确合理设计，在不考虑这些因素条件下，设计的暖通空调功率要大于实际需要的功率，因此会造成暖通空调系统能量的浪费。暖通空调各设备设计过程中，一般都采用最大负载进行设计，其实在实际的工作过程中，许多设备很少是在满载的条件下工作，如果考虑到这方面的因素，设计时精确的设计各个暖通空调的功率，可以大大的降低暖通空调的总功率，提高系统工作效率，节约能源。
暖通空调常用的冷却方法有蒸汽式和吸收式。蒸汽式制冷装置运行过程中，将液体冷却剂在蒸汽发生装置中蒸发，形成气体的冷却剂，在蒸发的过程中会吸收水中的热量，从而使水的温度降低。在压缩机的作用下，温度较低的冷却剂变成了温度较高的冷却剂，经过压缩机后，冷却剂的压力也会增高。当冷却剂的温度比水的温度高时，水就会从冷却剂中吸收能量，这样冷却剂的温度降低，压力还是保持高压。形成的高压的冷却剂，经过循环管路，通过节流阀后再次进入蒸汽发生装置，继续进行蒸发的下一个循环。运行的过程中，随着冷却剂相态、温度、压力的变化，实现了热量的转移。吸收式冷却系统，冷却剂经过冷却装置、蒸发装置后，形成的蒸汽会被吸收装置中的溶液吸收，由于溶液的浓度较低，因此可以很好的实现蒸汽的吸收。溶液吸收过程中会放出热量。随后冷却剂在泵的作用下，输送到冷却发生装置中，冷却剂流出，形成的稀溶液被再次回收利用。
三、暖通空调水系统优化研究
随着先进控制方法和计算机技术的发展应用，空调水系统的控制优化方法也得到了长足的发展。传统局部控制优化的方法，控制优化的方法简单，对设备性能要求较低。暖通空调实际工作过程中，工作系统是非线性、变参数的大系统，系统的载荷变化范围较大，这样采用传统局部控制的方法，就显得有些不足。随着变频技术的发展应用，采用变频技术可以实现，暖通空调水系统由定流量向变流量方向的发展。定流量系统通过采用多台泵同时共同工作，通过调节实际工作泵的台数来进行流量的调节，这种调节方式调节的范围有限，不能够的降低系统的效率，增大电能的消耗量。通过采用变频控制后，可以实现泵流量的无机调速，调速的范围大，易于控制，系统的运行效率高，节能效果较好。暖通空调水系统变频控制采用恒定远端压力的方式和控制水温度的方法实现。暖通空调冷水机组功能是给予室内舒适的环境，建筑暖通空调系统中，采用多个冷水机组共同使用的方式，机组之间的连接方式为并联连接，通过改变机组的并联个数以及机组泵的功率，可以进行空调冷水机组功率的调节，通过采用这种方式可以最大限度减少暖通空调系统的启动电流，减少不必要的能量消耗，同时还能增强暖通系统的灵活性，避免了只有一个冷水泵时，由于泵损坏而造成系统不能正常运行的问题。通过对影响到暖通系统冷水机组各个因素的分析，建立空调冷水机组能耗的优化模型，模型的变量参数主要包括每个冷水机组泵的功率和泵的开启状态，通过模型求解使系统运行的效率最优，最大限度的降低能量的消耗。影响空调冷水机组效率的因素有很多，包括冷却水的出口和入口之间的温度差、空调冷水机组的其他负载荷等，同时研究这些因素，求解模型是非常困难，研究表明冷却水的出口和入口之间的温度差，和空调冷水机组的其他负载荷具有一定的函数关系。通过研究冷水机组的其他负载荷和系统运行效率之间的关系，再结合冷却水出入口温度差和其他负载荷之间的关系，就可以得到系统的各个变量对于系统运行效率的影响情况。冷水机组的效率控制是实时控制，通过控制冷却泵出入口之间的温度以及泵的开启状态，可以实现冷水机组的节能运行，该优化方法易于操作，简单实用，模拟结果显示利用该方法，和常规的方法相比，能够节约能量大约15%左右，节能效果明显。
结束语
暖通空调的能量消耗是建筑能耗的重要部分，通过提高暖通空调的效率可以有效的减少暖通空调的能量消耗，节约能源。常用的暖通空调主要有三类：全空气系统、空气-水系统和全水系统。采用变频控制可以实现泵流量的无机调速，调速的范围大，易于控制，节能效果好。冷却水机组之间为并联连接，改变机组的并联个数以及机组泵的功率，可以调节空调冷水机组的功率，这种方式可以有效减少暖通系统的启动电流，节约能源，还能增强暖通系统的灵活性。
参考文献：
[1]姚国梁.空调变频水泵节能问题探讨[J].暖通空调，2013.
[2]尹瑾珉，夏学彬.浅析供热系统中平衡阀的应用[J].应用能源技术，2010.
[3]孙清典，李灿新，杨学敏.供热管网热平衡调节技术探讨[J].建筑节能，2010.