空调冷冻水系统分析-清华·江亿

空调冷冻水系统分析

江亿朱伟峰清华大学建筑技术科学系

jiangyi@

空调冷冻水系统的问题

冷冻水循环泵电耗为制冷机电耗的20%~30% 设计为5C温差，实际经常运行在3~4C间

▪部分负荷时温差变小

冷冻水系统的调节：

▪一级泵系统，分水器，集水器间旁通阀？

▪一次泵系统，泵两侧旁通，冷机两侧旁通？

▪二级泵系统，分集水器间要旁通吗？

▪多台泵启停控制/变频控制/启停+变频？

面临的社会需求与技术进步

空调节电势在必行

冷机的流量可以变化

变频技术可靠价廉

计算机控制技术深入发展

应正视变化，推进技术进步，适应社会需求

冷冻水系统的基本矛盾

冷机要求流量克服阻力

末端

要求流量

克服阻力冷机流量=末端流量

冷机侧连接处压差=末端连接处压差冷机产生出的冷量=末端消耗的冷量

研究冷冻水系统的途径

冷机侧特性

▪流量~~压差~~冷量~~温差（给出曲线，范围） 末端侧综合特性

▪流量~~压差~~冷量~~温差

二者的交点既为实际应处的工作点

单台冷机可能的工作范围

流量

冷量

50%

30%

最低流量：50%最小冷量：30%最大温差：6 C

Δt=6C

Δt=1.7C Δt=5C

两台冷机可能的工作范围

50%30%15%

冷量25%

50%

流量

Δt=1.7C

Δt=5C

Δt=6C

三台冷机可能的工作范围

台

16.5%33%

66%

33%22%11%

冷量

流量

单机流量大于50%单机冷量大于30%

末端侧综合特性

不同的末端调节方式具有不同的特性▪恒流量，不调节

▪连续调节

▪通断调节

实际是几种不同方式的组合

末端综合特性 恒流量，不调节的末端：▪只变风速的风机盘管

▪水量不调的新风机组/空调机组 末端变水量调节

▪风机盘管的电磁阀通断式调节

▪空调机的调节阀连续调节

末端综合特性：只变风速的风机盘管

风盘变风速等价于变传热系数

▪水量不变时，负荷小，风速低，温差变小

▪集中改变压差，减少流量，维持5C 温差，流量和冷量成正比（室温不变）

6C

5C

4C

3C

100%流量/压差

100%

冷量

末端综合特性：水量不独立调节的AHU

水量不单独调节时水温差取决于空气入口参数

▪恒定流量时，温差随室外参数升高而加大▪冷量越小，温差越小

▪集中改变压差，调节流量时，冷量降低时，温差应略有加大▪

通过调整压差维持5C 温差，基本可满足末端要求

5C 4C 3C

100%流量/压差

100%

冷量

6C

末端综合特性：末端独立连续调节

压差大于某值时，流量不变；压差低于该值时，部分末端不能满足要求 流量越小，温差越大

部分负荷时，温差总是大于5C

流量

冷量

5C 4C

末端综合特性：通断调节的风机盘管

各个末端开闭状态随机变化，总数足够多后，趋近统计平均状态 同时开的个数越少，单个盘管流量越大，温差越小 压差不变时，流量越小，温差越小

压差变化时，开启时间加长，开启率增加，但个别末端不能保证

5C

4C

3C

流量

冷量

定

压

差

变

压

差

末端与冷机联合运行：通断调节的末端

冷量

5C

4C

3C

流量

定

压

差

变

压

差

末端与冷机联合运行：通断调节的末端

100%

60%

30%

流量

压差

末端与冷机联合运行:通断调节的末端

定压差时温差很难高于5C

除非仅一台冷机运行，否则末端流量总大于冷机要求的流量

旁通阀仅在一台冷机运行时有可能使用

一级泵方式，根据冷量启停冷机和水泵

二级泵不能在各种状态下都使水泵在高效区工作 一次泵启停加变频调节是最佳方式

▪根据干管设计压降与末端设计压降之比确定转速

末端与冷机联合运行：风机盘管+新风

新风机+风机盘管，新风机不控，风盘通断调节 新风机设计水量为总水量30~40%

▪新风机水回路等效为旁通管，完全可满足冷机要求▪不必设旁通管，或仅设手动阀

一级泵方式

根据冷机台数启停水泵，同时变频

末端与冷机的联合运行：风盘+新风 新风机与盘管供回水干管应独立

当风机盘管处于部分负荷时，新风机流量也可减少

因为新风和风盘同时承担室内负荷，因此新风机水侧不控制，不会浪费冷量

建议：

▪一级泵方式

▪不设旁通调节阀，关闭旁通管

▪水泵台数控制加变频

▪新风机不需要单独控水量

末端与冷机的联合运行：末端连续调节冷

量

流量