大温差运行空调水系统在工程中的应用

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1、·286·全国建筑环境与设备第3届技术交流大会文集空调制冷大温差运行空调水系统在工程中的应用杭州市城建设计研究院有限公司王逸侃中国联合工程公司孔祥伟摘要随着冷水机组性能的不断提高，在空调设计中采用大温差设计，不仅可以减少冷量输配系统和冷却塔的能耗，同时可以减少空调水系统的初投资，用设计实例验证了大温差设计的节能效果。关键词大温差空调节能水系统1概述随着空调系统和空调设备的大量涌现，空调的能耗已经成为一个引人注目的问题。建筑能耗已占全国总能耗的30％左右，而空调耗能一般占整个建筑能耗的60％以上，且比例不断增加。城市每年的用电高峰出现在夏季，此时空调的耗电量占总发电量的30％左右

2、，有的地区，如广州地区高达50％～60％，因此，重视空调系统的节能被提到了十分重要的位置。由于楼宇的空调能耗取决于整个空调系统的能耗，因此不仅需要提高空调设备本身的效率，而且要优化空调系统设计，降低楼宇空调系统的整体能耗。楼宇空调的冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷水泵及冷却水泵等几个主要的耗能部件。在过去的30年内，冷水机组的效率几乎提高了1倍，冷水机组占整个制冷站能耗的比例已由原先的73％降低为58％，而冷却塔和循环水泵的能耗比例由原先的27％提高到42％。目前冷水机组的能效系数已经相当高了，要想有微小的提高，其代价也是十分高昂的。降低冷量输配系统的能耗成为降低空调系统能

3、耗最有效的途径。2大温差系统空调水系统采用大温差的目的是优化空调系统各设备间的能耗比，在保证空调舒适度的前提下，适当牺牲一点冷水机组的运行效率，减少冷量输配系统和冷却塔的能耗，同时降低系统初投资。大温差系统可以在冷水侧或冷却水侧实现。多年来冷水机组的冷水和冷却水供、回水设计温差通常为5℃。冷水机组提供的冷量与冷水的供、回水温差和流量有关，计算公式为Q=Mc，At。式中假定比定压热容％为常数。若所需的冷量Q不变，则既可采用增大流量M而减小温差&的方案(即增加水泵耗功而减少机组耗功)，又可采用减少流量M而增大温差岔的方案(即减少水泵耗功而增加机组耗功)，而这两种方案的系统总能耗可能

4、并不相等。随着水流量的减小，整个系统的总能耗是逐渐减小的，冷却水泵、冷水泵及冷却塔的能耗也是逐渐降低的，而压缩机的能耗则增多。这个变化趋势是与水流量减小而水温差增大有关的。大温差小流量系统在部分负荷下的节能趋势与常规的定流量系统相似，但节能效果更为显著。因为在部分负荷下，当制冷量减小时，冷水机组的能耗随着降低，对于常规的定流量系统，冷却水泵、冷水泵及冷却塔的能耗几乎不变，故水系统总能耗的减小趋势不够显著；而对于大温差小流量系统，当制冷量减小时，冷却水泵、冷水泵及冷却塔的能耗也随着降低，因此水系统的总能耗的减小趋势更为显著。如上所述，大温差小流量系统能够降低空调水系统总能耗。3大

5、温差系统对冷水机组的影响冷水大温差对冷量的影响和对传热面积的要求显示：常规温差与大温差相比，大温差时传热系数减小，但对流换热两侧的传热温差增大，在冷负荷不变的情况下，按常规温差设计的冷水机组，不空调制冷暖通空调HV&AC2009年第39卷增刊·287·改变传热面积同样可以实现冷水大温差运行。但当冷水温差不变时，冷水机组进出口水温越低，制冷剂的蒸发温度越低，相应冷水机组的效率就越低，因此，在大温差下冷水机组的制冷量可能小于常规温差的制冷量，需对具体问题具体分析。在冷水出口温度恒定时，制冷剂蒸发温度随冷水进出口温差的增大而升高，随其减小而降低。在冷水进出口温差恒定时，制冷剂蒸发温度

6、随冷水出口温度的升高而升高，随其降低而降低。因此，对于大温差运行工况，与名义工况相比，虽然冷水进出口温差增大，但制冷剂蒸发温度随冷水进出口的温度变化而变化，其值可能升高也可能降低。当冷水机组的冷水出口温度不变时，将冷水温升加大l倍，电动机功率变化很小，或没有变化，甚至有所下降，而压降则明显减小。当冷水机组在冷水进出口温差相同时，随着冷水出口温度的降低，单位质量制冷量能耗增加，制冷效率相应有所降低。在冷水进口温度相同时，随着冷水进出口温差的增大，冷水机组蒸发温度降低，单位质量有效能损失明显上升。机组的冷量和轴功率均相应下降，但是下降的幅度有很大的不同，蒸发温度降低1℃，冷量减少1

7、．8％～6％，而轴功率减少0～0．5％。降低蒸发温度，则电动机功率增加，尤其是冷水初温降低至5℃时，电动机功率明显增大。冷水大温差设计节约了系统的循环水量，相应减少了水泵扬程及耗电量。由于冷却水供回水温差的增大，使冷水机组的冷凝温度上升，制冷机组的耗电略有上升，制冷量略有下降。4大温差系统对循环水泵的影响用水泵的相似理论进行分析，当冷水或冷却水供回水温差增大1倍时，冷水泵或冷却水泵的运行能耗减少68．5％，这说明采用大温差运行的经济效益是非常明显的。但这种分析方法只对水泵的能耗进行分析，而没