制冷系统和空调系统的经济性运行

制冷空调技术是被许多暖通空调（HVAC）公司所低估的商业领域。人们经常忽略，对以客户需求为导向的关于空调和制冷应用的解决方案的需求近年来有所增加。尤其是具有大型玻璃面的现代建筑，必须在夏季为其安装空调，以确保舒适的建筑物内部环境。在工业部门，空调或制冷系统通常用于厂房或仓库，也用于工艺冷却。

由于能源价格不断升高，制冷和冷气分配所消耗的能源对于许多操作员，尤其是大型冷水管网操作员来说，变得越来越重要。这也是该HVAC专家应该关注的地方。他能提供节能方案，使系统在节约成本的情况下运行。速度控制型高效水泵和优化系统液压装置的使用可以极大地节约成本。

然而，人们在规划新的构造或准备翻新时，可能已经考虑了运行成本。一些客户或系统操作员对这个话题非常敏感。然而，其他人却希望投资成本或维护和维修成本尽可能降低。水泵技术表明，这并不总是正确的方法。运行期间，人们会突然明白：之前宣称的低成本系统根本不如所说的那样，因为系统整个使用寿命期间的电力成本成了最大的成本。

此处，需要HVAC专家的规划和咨询知识。要获得较低的能源成本和可靠的系统运行，首先需要根据客户需求仔细地确定冷水液压装置及其所有部件的尺寸。运用节能泵技术非常重要，除此之外，系统液压装置的优化以及冷水分配管网的液压平衡也很重要。

高达20 %的制冷成本归因于不可控循环泵的电力消耗。如果没有以需求（例如系统制冷需求）为导向的启动和关闭水泵命令，该数值会翻倍至40 %。当工作人员离开办公室但未关闭制冷系统时，上述情况也会发生。除了要在规划期间根据需求确定泵的尺寸之外，还需要注意泵的运行时间。泵的运行时间不能超过冷却建筑物需要的时间。利用速度控制型泵可极大地降低空调系统的能源需求。

高效水泵可降低泵运行功率

利用“Wilo-Stratos”型高效水泵，可将泵运行功率降低至压缩机性能的5%至10%。此类高效水泵属于电控无压盖泵，配有不需要维修的变频器和永磁转子。它们以所谓的电子整流电动机（ECM）为基础，与利用传统传动装置的电控泵相比，它可以使运行效率翻倍。除此之外，空调系统运行状态的自动调节功能还可以节约电量。

“Wilo-Stratos”型高效水泵可在空调和制冷模式下运行。这类泵适用于多温度（从-10°C到+110°C）下的液体，标准电泳涂层还可防止泵被腐蚀。除此之外，电机外壳配有疏水导槽，通过该导槽积累的冷凝物可被排出。所有这一切使电机得到了有效的保护。因此，泵的使用寿命得到延长，同时维修费用也被减少。

除此之外，冷水隔热罩“Wilo-ClimaForm”也适用于“Wilo-Stratos”。它由灵活的弹性体材料AF/Armaflex构成，该材料具有较大的水蒸气扩散阻力和较小的导热系数。隔热罩系统精确预制而成，可以准确的包裹泵壳，而不影响冷凝排水系统的功能。耗费时间的停机活动已不再需要，安装操作只需要几分钟便可完成，即使是在最困难的安装条件下也是这样。

尽管采购费用高，但总成本较低。

与高效水泵或电控水封泵相比较，不可控水泵通常不是最佳选择，即使是在购买价格较低的情况下，也是这样。由于安装在液压系统中的一些部件，尤其是与可控制泵相连的部件，通常不是必须的，因此可以通过彻底的系统规划节约成本。

一个样品发票可以说明这种关系：假设冷却系统的主要回路由三个平行的通过液压杆相连的蒸发器组成。每个蒸发器服务于每个单独的泵，这些泵在扬程为10 m时的流量必须达到29 m³/h。四种水泵可供选择：不可控的压盖泵或无压盖泵以及可控的压盖泵或高效泵。在标准规划阶段，每个蒸发器回路最初只有一个控制阀和一个止回阀。为了将这四种不同类型的泵进行对比，我们计算了为期10年的收益情况。计算结果由购买费用和泵的耗电费用构成（表1）。

（表一）

首先我们看到的（表的上半部分）的是不可控的“Wilo-TOP-S”无压盖泵，在系统配置相似时，这类泵是首选。由于较高的电费已通过低廉的泵价所抵消，因此这类泵的运行成本最低，大约为18,200欧元。利用“成本最低的”泵——“Wilo-VeroLine-IPL”不可控压盖泵却不能达到这一点，这种泵的单价约为800欧元。这种泵每年的电费为1,370欧元，是所有比较的泵中成本最高的泵。除此之外，还需考虑定期更换机械密封而产生的额外费用，此项费用是所有压盖泵都具有的。

优化后的系统配置会节约能源

通过表格的下半部分，我们可以了解电控泵具有总成本优势的原因：可以通过一个阀门和一个致动器更换冷水分配系统中的控制阀和止回阀。这样做可以减小泵的扬程，另一方面，还可以克服超过50 kPa的压差，以控制满载状态下的止回阀。这样做的结果是，泵的功耗和耗电量都减小。除此之外，还可以通过各自冷水生成器的控制器调节设置点，以将控制泵调节至最佳流量并使其达到运行状态。

中间结论：如果按照上述说明对系统进行了最佳规划，则“Wilo-Stratos”高效水泵将优于所有其他类型的泵。与声称成本较低的不可控制无压盖泵相比，“Wilo-Stratos”高效水泵的耗电量比其低56%。十年内节约成本约7400欧元，总成本优势为2650欧元。

冷却管网的液压平衡

如果实现液压平衡，则系统的舒适性和运行可靠性将进一步提高，也更节能。更多信息，请参考VDMA[德国工程联盟]标准24199。液压平衡的目标是向所有系统组件提供相同水量。

在上述对比中，可控制泵的液压平衡有两个新的变量。两者在旁路部分都没有平衡阀。安装工作和材料的减少降低了成本。一方面，可以减小旁路部分管的横截面，使管的阻力与平衡阀的阻力对应。另一方面，系统中的电动阀提供了另一种选择。可以限制阀冲程，以防阀门关死，始终确保旁路的流量能够通过。这个事例说明，我们可以通过简单的措施降低阀门成本及其投资成本。

以需求为导向的水泵控制

在建筑设备中，独特的每日和年度制冷负荷分布很常见。由于建筑设备系统在超过95%的时间内都以部分负荷运行，因此需要的制冷功率也不断变化。世界一流的高效水泵，比如“Wilo-Stratos”，可根据系统或冷却回路的实际需求在不同控制模式下运行。

在液压平衡系统中，可以通过最不利环路分析对电控泵进行控制。在这种情形下，信号发送机被安置在系统中电力最弱的位置（图1）。信号发送机发出的信号被发送至水泵的开关设备，用于控制连接泵的电气系统。

（图1）

控制模式Δp-c（压差恒定）

在控制模式∆p-c（=恒定压差，图2）中，电气系统将维持泵的压差恒定，使其高于HS压差设定点时的流量范围，达到最大泵特性曲线。这种控制模式适用于流量不断变化的回路，尤其是平缓的系统性能曲线。因此，他适用于压力损失较小的主要回路，或总流量流经的压力损失较小的系统部件。

（图2）

控制模式Δp-v（压差可变）

控制模式∆p-v（=压差可变，图3）适用于流量不断变化且系统性能曲线较陡的系统。在这种情况下，安装在泵内的控制电子元件将在流量Q的作用下改变扬程设置点，使其维持在Hset和½ Hset之间。因此，节流损失在流量可变的配电回路中被最小化，泵运行产生的能源费用也大大降低。这种控制模式适用于压力损失较大的主要回路或单个装置压力损失对其影响较大的系统部件。

（图3）

手动控制模式功能

手动控制模式功能用于将泵性能曲线调节至系统负荷点。在这种情况下，可手动将泵的速度设定为电子模块中nmin和nmax之间的恒定速度。此时，模块中的压差控制功能将失效。

以上事实证明，系统负荷点下，泵的最佳尺寸不足。根据采购费用和电费以及液压基本条件进行的综合利益分析，使我们得到了一个更好的结论，对操作员而言，这个结论也特别经济。这要求对配有许多水泵的大型系统进行全面的规划。液压平衡为此功能锦上添花，支持了制冷或空调系统的节能运行。

编辑：姚森婧