
在考虑空调系统时,我们不仅会考虑机组本身的能耗,还会全面计算水泵、冷却塔以及风机等辅助设备的能耗。全面考虑并计算空调系统中水泵、风机、冷却塔等辅助设备的能耗是确保系统高效运行的关键,因此水泵、风机、冷却塔等设备的能耗也是需要重点关注的,如图(1)所示。
通常对于全空气系统、变风量空调系统和冷水机组系统等空调系统,都需要考虑水泵、风机、冷却塔等设备的能耗问题,并采取相应的节能措施,以提高系统的运行效率和降低能耗。在进行能耗模拟时,许多设计师可能对这些设备的能耗计算方式感到好奇,今天我们就结合实际案例,一同探讨这些设备能耗的实际计算过程,深入解析其背后的原理和方法。

图(1)冷水机组空调系统图
依据《建筑能效测评技术标准》JGJT288-2012中B.0.3提供的公式可知,水泵能耗分为供暖循环水泵能耗(Eh)、冷冻水循环水泵能耗(Ec1)以及冷却水循环水泵能耗(Ec2)。
根据式(1)、(2)、(3)可知,水泵能耗与系统承担的冷热峰值负荷、水泵输送能效比,以及开启台数和开启的时间有关。其中值得注意的是水泵输送能效比依据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015式(4.3.3和4.3.9)求得。为了更清晰的理解和运用公式,下图展示了各类水泵完整的计算过程。
同时,水泵的能耗计算亦可根据《民用建筑绿色性能计算标准》JGJT 449-2018的式(5.3.6-1)和式(5.3.6-2),即水泵能耗等于设计建筑负荷乘以循环水泵耗电输热比。
图(2)冷却水泵能耗计算原理
图(3)冷冻水泵能耗计算原理
图(4)供热水泵能耗计算原理
根据实例计算可知,通过水泵流量、扬程、效率计算得到水泵的输热(冷)比,空调负荷计算得到的峰值负荷,再考虑水泵的有效开启时长,三者的乘积即可得到水泵能耗。

图(5)冷却塔能耗计算原理
根据《民用建筑绿色性能计算标准》JGJT 449-2018的式(5.3.7-2)可知,风机能耗由风机制冷(热)耗电量、风机台数、冷(热)负荷总时长求得,软件简化计算公式(5),实际案例的计算过程如图(6)。


图(6)风机能耗计算原理
根据上述三类设备——水泵、风机、冷却塔的能耗分项计算原理,我们可以清晰地看到,设备的能耗与其所承担的负荷紧密相连。同时,设备的功率、有效运行时长以及开启台数等因素也对能耗产生直接影响。因此,为了优化输配设备的能耗,我们不仅可以从软件层面调整设备的功率和开启台数,还可以通过优化围护结构的热工性能来降低系统负荷,进而实现设备能耗的降低。
在软件层面,根据实时负荷变化动态调整设备的运行参数,如设置不同负荷率下的水泵台数等,以实现能耗的精细化控制。此外,优化围护结构的热工性能同样是一个有效的节能途径。通过采用高性能的保温材料、改善门窗的密封性、优化建筑遮阳设计等措施,我们可以减少室内外热量交换,降低空调系统的负荷,从而减少设备的运行时间和能耗。
综上所述,降低输配设备的能耗需要从多个方面入手,既要关注设备本身的性能参数和运行状态,也要重视建筑围护结构的热工性能。通过综合施策,我们可以实现空调系统的高效运行和节能降耗,为创造更加绿色、环保的建筑环境贡献力量。


