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1、中央冷水主机变冷冻水温对系统节能的影响分析陈敏华 广州瀚华建筑设计有限公司摘要：受室外气象条件等因素影响，建筑中央空调系统冷水机组长时间处于非设定工况条件下运行，导致部分工况冷负荷和冷凝器入口水温均低于设计工况，从而对建筑设备运行能耗影响较大。冷冻水水温的重设，是解决这一问题的主要途径之一。然而，对于传统的中央空调系统调节方式，冷冻水出水温度重新设置所产生的节能是针对定冷冻水流量，且提高LCHWT 在降低冷水机组运行能耗的同时，还会增加泵的运行能耗。为此，本文针对变冷冻水水量的冷水机组，对上述问题进行了理论分析和计算，并引入实际案例进行验证分析。本方法可为优化建筑设备运行调节方式，降低建筑设备
2、运行能耗参考。关键词：中央冷水机组， 冷冻水，水温设定，建筑节能，运行调节Impact analysis of chilled water temperature control on energy consumption of central air conditioning plantsChen MinhuaGuangzhou Hanhua Architectural Design Co., Ltd.Abstract: Due to the numerous impact factors of building energy consumption, such as outdoor wea
3、ther conditions and regulating mode of central air conditioning equipment, it is difficult to keep the central chillers running under the operating conditions. Thus, it results in not only less cooling load demand and inlet temperature of the condenser but also higher energy consumption of equipment
4、 operation than the design conditions. Chilled water temperature reset is one of the best ways to solve above problems. However, it is insufficient with the regulating modes of traditional central air conditioning systems, in which only constant chilled water flow rate is considered, and higher ener
5、gy consumption of pump operation happens. To this end, this paper takes variable chilled water chillers into account by theory analysis and calculation, and one actual case is introduced to verify the method. It could be a reference for an optimization of equipment operation and adjustment, and help
6、s to reduce the energy consumption of equipment operation.Keywords: Central water chiller, chilled water, temperature setting, building energy saving, operation adjustment一概述在传统的中央空调系统实际运行过程中，空调负荷随着室外气象条件等因素变化，多数时间远小于设计负荷。其中，冷水机组通常只有不到 1%的时间在设计工况下运行。其他时间则在非运行工况下运行，期间的室外温度更温和，并且湿度低。部分工况意味着冷负荷和冷凝器入口水温
7、（ECWT）都比设计工况低。充分利用这些条件是减少能耗的途径之一。冷冻水水温重设的基本概念已被认可了一段时间了。当负荷降低时，即使冷冻水出水温度设得高于 7，冷却盘管也可以产生所需的冷量，这是因为除湿的需求也更低了。通常，提高冷水机组的冷冻水出水温度（LCHWT）可以降低压缩机的压头，从而达到节能的目的。该方法可以用于运行负荷为 40%-80%的定速速离心式冷水机组机组。在传统的中央空调系统中，冷冻水出水温度重新设置所产生的节能是针对定冷冻水流量的。然而，如果系统是变冷冻水水量的话，则需要在实施之前作更多的研究。提高 LCHWT 能减少能耗，但它增加了泵的功率，这是因为对同样的负荷需要有更多的
8、冷冻水流量。机组的节能是否超过新增的泵功率，不同的系统有不同的答案。二、冷冻水出水温度重新设置的节能原理根据制冷原理 P-H 图可以直观的说明1.) 由制冷原理图可以看出，提高冷冻水出水温度，蒸发器工作点由 A-B,变成 A-B,制冷剂 A-B 压力相对提高，压缩机做功（h3-h2 ）相对减少,主机功耗对应降低，能效比 COP提高。2.) 冷冻水出水温度的设计值通常是选择在最恶劣的制冷工况下，相关的冷却盘管满足制冷需求时的冷冻水出水温度值。3.) 正常运行时，建筑物的负荷通常低于设计的最恶劣工况的负荷，因此在通常情况下，出水温度如果还按照设计值设定，那将导致不必要的过低的冷冻水出水温度，只会增
9、加能耗。4.) 冷冻水出水温度每提高 1C ，冷水机组的效率就会增加约 3% 。机组的冷冻水出水温度可以利用微处理器控制装置进行手动重新设定或者自动设定。 5.) 影响冷冻水出水温度调节的因素有如下：a环境温度， 在较凉爽的季节，冷冻水出水温度可以设得高一点。b 冷 冻 水 回 水 温 度 。 冷 冻 水 回 水 温 度 低 ， 说 明 建 筑 物 负 荷 较 低 ， 冷 冻 水 出 水 温 度可 以 设 得 高 一 点 。焓 (h)节流装置A冷凝器压缩机做功B蒸 发 器A BCD从冷冻水吸收的能量压缩机输入功给制冷剂的能量排放给冷却水的能量 制冷量 h1 h2 h2 h3h2h 1制冷系数
10、（COP） 压缩机耗功 h3h 2 图 1 焓 差 图2.根 据 某 公 司 冷 水 机 组 设 计 选 型 软 件 ， 以 现 场 2000RT 的 设 计 参 数 为 例 ， 满 负荷 情 况 下 能 效 比 和 冷 冻 水 出 水 温 度 的 关 系 如 下 图 所 示 ：表 2 某 冷 水 机 组 选 型 参 数Chiller Unit 1 ,2, 3型号.冷媒 R22电源 10k v / 50 Hz/ 3 ph制冷量 2000Tons输入功率 1211 kw水压降 85 kpa蒸发器水流量 337l/s冷却水进/出水温 32 / 37 Deg C水压降 78 kpa水流量 394 l
11、/s冷冻水出/进水温 7 /12 Deg.C能耗系数（KW/TR） 0.6060.50.520.540.560.580.60.620.640.660.680.730% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%partloadkW/tonlewt=7lewt=8lewt=9lewt=10lewt=11lewt=12lewt=13lewt=14表 3 变冷冻水出水温度部分负荷时主机效率表 4 变冷冻出水温度主机效率(COP)6.936.7966.6616.5016.1435.9365.828 6.3370500100015002000250030007度 8度 9度 10度 11度
12、 12度 13度 14度制冷量（冷吨） ）11.522.533.544.555.566.577.5COP(kW/kW)综上分析，无论是满负荷还是部分负荷，提高冷冻出水温度，都将提高主机的效率，研究和实际工程经验表明：冷冻水出水温度每提高 1C ，冷水机组的效率就会增加约 3%，这对大功率的冷冻主机来说，是一笔不菲的节能费用。三、采用冷冻水温调节节电率分析对 某 公 司 三 台 的 2000RT 冷 水 机 组 进 行 节 能 调 节 ， 该 主 机 运 行 时 间 相 对 较 长 ， 每年 运 行 约 150 天 ， 每 天 运 行 9 小 时 ， 共 计 ： 1350 小 时 。根 据 选
13、型 软 件 分 析 出 ， 不 同 出 水 温 度 在 部 分 负 荷 时 的 相 对 7 出 水 温 度 时 节电 率 如 下 ：表 5 根 据 室 外 温 度 、 冷 冻 水 回 水 温 度 、 主 机 电 流 百 分 比 可 以 判 断 主 机 的 负 荷 情 。室外温度范围室外湿度范围时间比例时间（小时数）出水温度设定节能率33 5% 67.5 7 0.00%75% 5% 67.5 7 0.00%323365% 6% 81 7.5 1.47%75% 6% 81 7.5 1.47%313265% 6% 81 8 2.91%75% 6% 81 8 2.91%303165% 6% 81 8.
14、5 4.34%75% 7% 94.5 8.5 4.34%293065% 7% 94.5 9 5.74%75% 6% 81 9 5.74%282965% 6% 81 9.5 7.12%75% 6% 81 9.5 7.12%272865% 6% 81 10 8.49%75% 6% 81 10 8.49%262765% 6% 81 10.5 9.83%75% 5% 67.5 10.5 9.83%252665% 5% 67.5 11 11.15%按 照 时 间 累 计 ， 综 合 节 能 率 5.35%， 根 据 现 阶 段 平 均 电 价 约 RMB 0.8/ kWh， 并 假 设 设 备 全 年
15、平 均 运 行 负 载 为 75 ， 那 么平均一台设备节省的运行费用=5.35%1211kw75150 天9 小时RMB0.8/ KWH 52500 元/年。四 结语1 由 于 空 调 系 统 负 荷 在 大 部 分 时 间 里 都 在 设 计 负 荷 以 下 ， 可 以 考 虑 根 据 空 调 系 统运 行 情 况 自 动 重 新 设 置 冷 冻 水 出 水 温 度 方 法 达 到 既 满 足 室 内 负 荷 要 求 ， 又 能 够 节 约 能耗 的 目 的 。 如 当 负 荷 率 为 70 时 ， 采 用 10 的 冷 水 供 水 温 度 ， 与 设 计 工 况 相 比 ，离 心 式 机
16、 组 耗 电 量 下 降 了 5.5 ， 螺 杆 式 机 组 耗 电 量 下 降 了 9.2 ， 节 能 效 果 明显 。2 由 于 冷 冻 水 温 度 的 提 高 ， 使 得 末 端 空 气 处 理 设 备 的 除 湿 能 力 下 降 ， 室 内 相 对 湿度 变 大 ， 使 得 冷 水 温 度 不 能 提 高 很 多 ， 从 上 面 的 分 析 得 出 ， 当 室 内 负 荷 为60 ， 采 用 11.8 的 冷 水 温 度 ， 室 内 相 对 湿 度 就 达 到 了 63 ， 所 以 ， 对 舒 适 性 空调 系 统 ， 冷 水 温 度 的 提 高 一 般 以 不 超 过 12 为 宜 。3 自 动 重 新 设 置 冷 冻 水 出 水 温 度 方 法 是 针 对 部 分 负 荷 条 件 下 空 调 制 冷 系
