请问哪位大侠有特灵空调（水冷螺杆式机组）RTWC_水冷吧_百度贴吧
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特灵中央空调节能系统设计指南
EarthWise? System 大温差系统中央空调节能系统设计指南(一)February 2011APP-APG005-ZH前言2005年，我国GDP按照现金汇率计 算，相当于美国的1/8，但是消耗的电 力是美国的一半。我国消耗的电力比日 本还要多，但GDP只相当于日本的1/3 强。 目前，我国已有房间空调器１亿 台，商用空调120万套，空调能耗已占 全国耗电量的15%左右。夏季用电高峰 时，空调用电量甚至达到城镇总用电量 的40%。 “绿色建筑”，“可持续发展”， “环保”，“节能”......这些名词已经 不断地出现在媒体上，相应的国家规范 也陆续推出，如： 《公共建筑节能设计标准》GB ； 《房间空气调节器能效限定值及能 源效率等级》GB4 《单元式空气调节机能效限定值及 能源效率等级》GB ...... 为什么大温差的空调系统越来越受 到欧美设计顾问的青睐？大温差是一个 减少空调系统投资，降低能耗的先进观 念。上世纪90年代，西方很多空调设计 顾问对大温差的冷水系统进行了深入研究并付诸实践，在项目的设计中采用了 大温差系统。在一些专业刊物中，已经 对利用大温差实现节省初投资，降低运 行费用有了充分的论述。如在1999年1 月HPAC杂志“优化冷水机房”(David W. Kelly)一文中，就提到了用大温差来 降低运行费用，减少初投资。 我们还记得十几年前笨重的大哥 大，到现在所使用的精巧手机，技术的 进步带来了芯片处理能力的提高，能耗 的降低。同样在空调系统中，大温差低 流量可以为我们实现低能耗，低初投资 的目标，并且可以节省宝贵的空间。2一、为什么要大温差大温差的目的是优化空调系统各设 备间的能耗配比，在保证舒适度的前提 下减少冷量输配的能耗，或是减少冷却 塔和末端空调箱的能耗，同时降低系统 初投资。大温差可以在冷水侧或冷却水 侧实现，也可以在空气侧实现。 在过去的30年中，随着冷水机组 的技术改进和机载控制技术的革新，冷 水机组的单位冷量能耗大大下降，目前 冷水机组的最高效率为0.45kW/Ton或 COP为7.8 (Trane公司生产的 R123离心 式冷水机组, ARI额定工况)。根据图1-1 所示的冷水机组的效率进步曲线，当效 率接近卡诺循环这一极限，即COP接 近8.33时，机组的材料成本将会剧增， 其原因在于，为了使效率得到微小的提 高，不得不在换热器中增加很大的传热 面积。因此，即使机组效率可以继续提 高，其代价也是十分高昂的。kW/ton 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 Year 85 00 2005把70年代冷水机房与现在机房的 能耗进行比较，无论是满载还是部分负 荷，当今机房内水泵、冷却塔的装机容 量所占的百分比都高于70年代，详见图 1-3。与冷水机组配套的水泵、冷却塔 是否还有进一步下降能耗的可能？答案 是肯定的。实施大温差可以有效地优化 系统，达到运行节能的效果，它不是着 眼于系统中的某一设备，而是作通盘的 考虑，追求系统总效率的提升和初投资 的降低。 考虑冷量计算的基本公式， Q=mCp?T。假定比热Cp为常数。为保占机房的百分比100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%1970'S18% 9% 73%2000'S26% 16% 58%冷冻机chiller 冷却塔cooling tower 水泵pump图1-2 70年代与当今冷水机房年能耗冷水泵 kW 冷却水泵 kW 冷却水塔 kW“2000主机”kW “1970主机”kW持冷量Q不变，既可以通过提高水的流 量m减小温差?T来实现，也可以降低水 的流量增大温差。这意味着既可以增加 水泵耗功减少机组耗功，亦可相反，但 两条道路的总耗功并不一定相同。 为了理解大温差系统在运行上的 低能耗特点，我们选择一个1800冷吨 (6329kW)的酒店空调系统来分析。该酒 店位于上海，全年空调运行时间为5月 至11月。70 00 0% 75% 50% 25%Cataloged at standard ARI conditions 根椐ARI标准的工况图1-3 70年代与2000年机房冷却塔，水泵， 冷水机组在各负荷段的能耗对比方案1为常规温差，冷水侧7-12℃冷却水侧32-37℃，其配置如下： 冷水机组：三台600冷吨(2110kW)离心机，效率为0.589 kW/Ton或COP为5.97 冷 水 泵：四台(三用一备)，单台流量为100 l/s，扬程320kPa，功率 55 kW图1-1 冷水机组的效率进步冷却水泵：四台(三用一备)，单台流量为119 l/s，扬程280kPa，功率 55 kW因此我们把目光转向系统，如图 1-2所示，在70年代，一个普通冷站的 年度能耗中，冷水机组所占的比例为 73%，冷水泵和冷却水泵所占的能耗为 18%，冷却塔所占的能耗为9%。而当今 （2000's）的冷水机组，其年运行能耗 已大大下降，仅占机房年能耗58%，而 冷水泵和冷却水泵（占26%）以及冷却 塔（占16%）的能耗所占比例上升了。 其实水泵和冷却塔的效率并没变差，只 是在机房总能耗中的比例上升了。冷 却 塔：八台，每台功率为11 kW(采用CTI认证的某品牌15227型号)方案2为大温差，冷水侧5-13℃冷却水侧32-40℃，其配置如下： 冷水机组：三台600冷吨(2110kW)离心机，效率为0.627 kW/Ton或COP为5.61 冷 水 泵：四台(三用一备)，单台流量为63 l/s，扬程320kPa，功率 37 kW 冷却水泵：四台(三用一备)，单台流量为75 l/s，扬程280kPa，功率 37 kW 冷 却 塔：六台，每台功率为11 kW(采用CTI认证的某品牌15227型号)3一、为什么要大温差采用System Analyzer 进行系统全年 运行模拟分析，计算全年主机水泵和冷 却塔的运行能耗。System Analyzer?是 基于DOE-II 计算技术开发的能耗模拟分 析软件，可分析不同操作条件下空调系 统的能耗。版权归特灵所有。由此可见，采用大温差以后，冷 却塔的年能耗从413,643kWh降低到 315,656 kWh，降低23.7%；水泵的年 能耗从1,146,564kWh降低到719,955 kWh，降低37.2%； 冷水机组的年能耗从3,023,734kWh 上升到3,232,945kWh，增加6.9%。 以上三项汇总，年冷水机房总能耗 从4,583,941kWh降低到4,268,556kWh， 降低6.9%。参见图1-5。 从上述模拟结果看，大温差系统意 在让冷水机组承受相对严苛的工况来使 系统的其它部份诸如水泵、冷却塔的能 耗得以降低，从而达到系统运行节能的 目的。4,583,941kWh 4,268,556kWh 冷水机组 冷水机组水泵 水泵 冷却塔 常规温差 大温差 冷却塔System Analyzer? Version 5.0 Version 5.0图1-5 常规温差和大温差冷水机房年 能耗比较根据系统模拟运行，在常规温差和大温差条件下每个月的能耗如下图：图1-4 常规温差和大温差配置下冷却塔，水泵和冷水机组的逐月能耗及汇总常规温差机房年能耗 冷却塔 kWh 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 总计 0 0 0 0 49,263 70,846 76,613 76,613 66,247 42,206 31,855 0 413,643 水泵 kWh 0 0 0 0 136,189 195,858 211,800 211,800 183,142 116,680 91,097 0 1,146,564 冷水机组 kWh 0 0 0 0 337,080 506,298 620,224 607,085 497,291 280,259 175,497 0 3,023,734 总耗电 kWh 0 0 0 0 522,532 773,002 908,637 895,498 746,680 439,144 298,449 0 4,583,941 一月 二月 三月 四月 五月 六月 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 总计 0 0 0 0 37,543 53,991 58,386 58,386 50,486 32,165 24,699 0 315,656 0 0 0 0 85,517 122,984 132,994 132,994 114,999 73,266 57,202 0 719,955 0 0 0 0 361,581 541,519 662,275 648,162 531,720 300,831 186,856 0 3,232,945 0 0 0 0 484,640 718,494 853,655 839,542 697,206 406,262 268,757 0 4,268,556 大温差机房年能耗4二、低温低流，使表冷器更冷冷水的供回水温度和温差的设定要 兼顾到冷水机组和末端表冷器的换热效 率。冷水机组不但能够生产低温水，甚至可 以制冰（乙二醇介质）。见图2-1： 通过上面的选型报告，我们相信现 代的技术已完全有能力提供冷水侧低温 出水，冷却水侧高温出水的大温差机 组。那么末端的表冷器是否能够在低流 量，低温供水的工况下实现大温差换热 来响应冷水机组的大温差呢？2.2使表冷器更冷根据实验验证，冷水侧的大温差应 该是朝着低温的方向发展，使表冷器更 冷。更低的冷水温度可以增加表冷器换 热时冷水与空气间的对数温差，虽然大 温差形成的低流量会降低表冷器的换热 系数，但总体上，末端表冷器的换热量 会增加，因为对数温差增加引起的换热 量增加大于流量减少导致的换热量减 少。换言之，合理配置低温低流，换热 充分的末端表冷器在大温差工况下不但2.1冷水侧或蒸发器侧大温差冷水侧或蒸发器侧大温差实现的关 键是冷水机组和末端。冷水机组要求 能提供低于常规的冷水出水温度，如 6℃，5℃，4℃等。毫无疑问，现在的Evaporator Information Evap leaving temp Evap ?ow rate Evap entering temp Evap ?ow/capacity Evap water boxtpe Evap pressure drop Evap fouling factor Evap ?uid type Evap ?uid concentration Evap water box pressure Evap min ?ow rate Condenser InformationCond entering temp Cond ?ow rate Cond leaving temp Cond ?ow/capacity Cond water box type Cond pressure drop Cond fouling factor Cond ?uid type Cond ?uid concentration Cond water box pressure3.00 °C 66.9 l/s 13.00 °C 0.0238 l/s/kW non-marine 15.9 kPa 0.-deg °C/kW water N/A 150 psin evap.water pressure 47.3478 l/s不会增加投资，而且可以降低投资。德克萨斯州实验室的Don Fiorino 经 过实验发表一篇论文，以描述表冷器的32.00 °C 63.5 l/s 45.00 °C 0.0226 l/s/kW non-marine 18.2 kPa 0.-deg °C/kW water N/A 150psig cond.water pressure换热现象：当表冷器水流量达到100% 时，表冷器换热量为100%。若水流量 降到50%时，表冷器的换热量却仍可以 达到80%，此时表冷器的水力压降为 满流量压降的25%。而系统在运行时， 80%部分负荷出现的机会相当多。0.6xDesign ?T(9*F/67 Btu/gal) 4.0xDesign ?P 42*F EWT 51*F LWT 53*F LAT 80*F EAT 40*ft WPD图2-1 三级离心机的3/13℃冷水侧(蒸发侧)和32/45℃冷却水侧(冷凝侧)的报告115 100 80% LoadDesign ?T(15*F)(125 Btu/gal)42*F EWT 51*F LWT 53*F LAT 80*F EAT 10*ft WPD1.6xDesign ?T(24*/F)( 200 Btu/gal) 0.25xDesign ?P42*F EWT 66*F LWT 53*F LAT 80*F EAT 2.05*ft WPD0 0 50 100 % Flow 200图2-2-1 表冷器换热量与水流量关系5二、低温低流，使表冷器更冷我们再对一个4排管表冷器的换热 量进行不同工况下的运行对照。在进风 干球温度27℃，湿球温度19.5℃的条 件下，大温差工况下表冷器的换热量比 常规温差工况下的换热量增加了20%。 换言之，末端在需求的冷量相同的情况 下，大温差条件下可以允许选用较小的 空调箱。详见右图2-2-2。 在低温低流下冷量的增加也得益于 表冷器盘管内扰流的形成。通常，流量 减少会使流体在管内的扰动减少，管内 流动从紊流向层流变化，这时，在管内 设置的扰流器会使水流增加扰动，提高 换热系数，如图2-2-3所示。 对于风机盘管在大温差条件下的换 热表现，利用图2-2-4的实验数据同样 能证明在大温差工况下，该型号风机 盘管冷量衰减0.8%，几乎和原来相等 （ARI允许误差5%），这就为业主或设 计师在选用大温差系统时，免除了增加 末端风机盘管投资的顾虑。机组 型号 040 040 进水 温度 (℃) 5 7图2-2-2 大温差与常规温差表冷器换热量对比 出水 温度 (℃) 13 12 温差 (℃) 8 5 全热 (kW) 274 229 机外 余压 (Pa) 250 250 电机 功率 (kW) 15 15 盘管 水压降 (kPa) 72.10 55.00 水流量 (l/s) 8.18 10.93注： 1. 冷量是以进风干球温度27℃，湿球温度19.5℃为基础 2. 机组包括风机，盘管段和板式过滤段； 3. 盘管选用4排120片。图2-2-3 管内的扰流器图2-2-4 风机盘管在常规温差和大温差下的换热 ( HFCF04,12片/英寸，低静压 )进水温度 ℃ 5 7 出水温度 ℃ 13 12 温差 ℃ 8 5 干盘管风量 m3/h 655 655 湿盘管风量 m3/h 621 623 冷量 Ｗ
水流量 m3/h 0.45 0.72 进风干球 温度℃ 27 27 进风湿球 温度℃ 19.5 19.5 出风干球 温度℃ 13.5 14.0 出风干球 温度℃ 12.7 12.96三、高温低流，使冷却塔更热冷却水侧实现大温差的关键是冷水 机组和冷却塔。冷却塔选型的主要参 数为水流量G，进入冷却塔的热水温度 HWT，离开冷却塔的冷水温度CWT，以 及环境湿球温度WBT。认证的电脑选型软件输出结果如图 3-2-1： 选择型号为15250的冷却塔4台，单 台功率14.92kW总功率59.68kW,有8.2% 的冗余。 同样的1000RT冷水机组排热量在 大温差的工况下： 流量 G: 125 l/s图3-1-2 横流式冷却塔3.1逼近度Approach离开冷却塔的逼近度Approach 是冷水温度CWT与环境湿球温度 WBT的差值。比如，上海夏季的室 外空调计算湿球温度为28.2℃，如 果离开冷却塔的冷水温度为32℃， 那么，逼近度Approach=CWTWBT=32-28.2=3.8℃。 如果环境的湿球温度是“驱动 力”，那么离开冷却塔的冷却水温度就 是“结果”。逼近度体现了冷却塔换热 过程中的“驱动力”与产生的“结果” 之间的关系。在一定的地域，设置较小 的逼近度可以提供较低的冷却塔出水温 度，但前提是选用较大规格的冷却塔和 冷却塔风扇，这样冷却塔的初投资和运 行费用都会增加，占地面积也会增加。热水温度 HWT: 40.00℃ 冷水温度 CWT: 32℃ 温球温度 WBT: 28.2℃ 再经过CTI认证的电脑选型，结果 如图3-2-2：3.3使冷却塔更热较大的温差使得冷却水系统的综合 效率提高。从常规的5℃(32/37℃)提高 温差到7℃(32/39℃)或8℃ (32/40℃)， 将提高冷却塔的换热效率， 降低冷却 塔和冷却水泵以及相应管路系统的初投 资。 例：1000RT冷水机组排热在常规 工况下： 流量G: 199 l/s 热水温度 HWT: 37℃ 冷水温度 CWT: 32℃ 湿球温度 WBT: 28.2℃ 某国际品牌冷却塔厂商提供的CTI图3-2-2 大温差工况下冷却塔选型结果我们发现，如果我们还是选用先 前在常规温差下所选的冷却塔型号 15250，则所需的冷塔数量从四台减少 为三台，3.41%的冗余。结论是：冷却 水侧的大温差使所需的冷却塔台数少 了、因此使得占地面积更小、总价更 低，耗电更低。3.2冷却塔的进出水温差Range提高冷却塔的进水温度拉大进出水 温差，可以降低冷却塔的初投资和运行 费用，但会使冷水机组的运行效率变 差。那么温差应该设定在多少才比较经 济呢？从系统角度出发，提高冷却塔进 水温度、尽量扩大温差，可以降低初投 资和冷却水系统的能耗。图3-2-1 常规工况下冷却塔选型结果图3-1-1 逆流式冷却塔 7四、水泵和管路系统的运行费用与造价4.1水泵大温差低流量可以让设计师选用较 小的水泵，从而使得投资与运行费用减 少。无论在冷水侧或是在冷却水侧，较 小的水泵在部分负荷时的节能会比常规 温差更有优势。如下图4-1所示。沿用在第1章节中所举的例子，我 们可以通过模拟计算的结果（图1-4常 规温差和大温差配置下冷却塔，水泵和 冷水机组的逐月能耗及汇总）来验证大 温差工况下水泵在部分负荷时，令机房 总能耗下降。 大温差实现了低于《公共建筑节能 设计标准》GB 第5.3.27规 定的输送比ER，规范给定如下：空气调节冷热水系统的输送能效比 (ER)应按下式计算，且不应大于表中的 规定值。 ER = 0.002342H/(?T ? ?) 式中 H―水泵设计扬程 (m) ?T―供回水温差 (℃) ?―水泵在设计工作点的效率 (%)总能耗小温差/大流量管道 类型表4-1 空气调节冷热水系统的最大输送能效比 (ER)两管制热水管道 四管制 热水管道 0.00673 空调 冷水管道 0.02410.025大温差/小流量 50 75 制冷量(%)严寒 地区 0.00577寒冷地区/夏 热冬冷地区 0.00433夏热 冬暖地区 0.00865100ER图4-1 水泵在部分负荷下的节能效果注：两管制热水管道系统中的输送能效比值，不适用于采用直燃式 冷热水机组的空气调节热水系统。4.2管路系统一个工程中一般有多种管径的管道，下表列出了不同冷量下5℃温差与8℃温差的冷水管管径(在经济流速下)和保温厚度， 来评估初投资的节省。表4-2-1 5℃ 温差时水管及保温的价格估算 冷量(RT) 流量(m3/h) 流速(m/s) 管子尺寸 单位重量(T/m) 主材单价(元/m) 辅材单价(元/m) 保温厚度 保温价格(元/m) 小计(主材+辅材+保温)(元/m)
2.4 377x10 0..4 50 44.9 939.2
2.3 325x10 0. 133.1 50 35.3 612.2 600 363.5 1.65 273x8 0. 89.6 45 27 415.2 300 181.7 1.55 219x6 0. 46.8 45 22.4 225.1 100 60.6 1.4 133x4.5 0. 22.7 45 15.1 113.6 50 30.3 1 DN100 0. 15.7 40 11.6 79.6 20 12.1 0.95 DN65 0. 9.5 40 8.7 49.8 10 6.1 0.8 DN50 0. 7 40 7.5 37.88四、水泵和管路系统的运行费用与造价表4-2-2 8℃ 温差时水管及保温的价格估算 冷量(RT) 流量(m3/h) 流速(m/s) 管子尺寸 单位重量(T/m) 主材单价(元/m) 辅材单价(元/m) 保温厚度 保温价格(元/m) 小计(主材+辅材+保温)(元/m) 大温差节省%
2.6 325x10 0. 133.1 50 35.3 612.2 35%
2.1 273x8 0. 27 45 27 415.2 32% 600 227.2 1.9 219x6 0. 22.4 45 22.4 225.1 46% 300 113.6 1.8 159x4.5 0.017 91.1 17.3 45 17.3 135.8 40% 100 37.9 1.25 DN100 0. 11.6 40 11.6 79.6 30% 50 18.9 1.05 DN80 0. 9.6 40 9.6 57.9 27% 20 7.6 1 DN50 0. 7.5 40 7.5 37.8 24% 10 3.8 0.8 DN40 0. 5.5 35 5.5 29.3 22%由上述计算可以确定在不同的冷量下大温差系统所节约的管路费用在22%-46%之间，平均为30%。对于不同的项目， 不同管径的管道所占的比例各不相同，平均节省的费用约在25-35%之间。 备注： 1. 钢材价格按《上海建设工程与价格信息》2006年5月数据计算。 钢材价格信息 无缝钢管377×10 无缝钢管325×10 无缝钢管273×8 无缝钢管219×6 单价(元/T) 50 4980 钢材价格信息 无缝钢管159×4.5 无缝钢管133×4.5 镀锌钢管DN&100 镀锌钢管DN100 单价(元/T) 00 48502. 辅材价格按主材的30%计算 3. 保温按600元/M3计算，保温的厚度根据《公共建筑节能设计标准》GB附录C建筑物内空气调节冷热水管 的经济绝热厚度标定。9五、空气侧的大温差，低温送风应用较低的冷水温度有利于空气离开表 冷器时产生较低的露点温度，这样可以 比传统的7℃/12℃冷水系统提供更低的 送风温度，在空气侧实现较小的风管、 占用较小的吊顶空间、降低建筑高度并 节省投资。 在舒适空调中，我们推荐在空气侧 设计大温差，但是工业应用中某些行业 如电子工业，医药生产等有洁净度或恒 温恒湿要求的场所，空气侧的温差应根 据洁净度的要求或房间内的空调精度来 确定，温差通常较小。但是，这并不影 响在冷水侧和冷却水侧实现大温差，水 侧大温差在这些行业中的应用同样能够 取得投资下降和运行节能的效果。紧凑的机组可减少安装空间，节约出 来的空间可用于减少室内噪音或直接 出租赢利。采用低温送风系统能节 省多少空间呢？对于常规送风温度 12.7℃、送风量58584m 3 /h的空气处 理机组，若改用7.2℃的送风温度，送 风量仅需35506m 3 /h。当盘管迎面风 速为2.54m/s时，盘管面积可由超过 5.58m2减少至3.72 m2。●紧凑的VAV末端至有可能在楼宇高度不变的条件下增 加一个楼层用于经营。●降低风机功耗减少了电气安装部分的成本，降低了 设备的运行费用，也降低了风机产生 的噪音。 低温送风系统的优势在于可以在满 足显热量需求的前提下有效地减少送风 量。为了在低温送风系统中保持合适的 风量，许多设计师在系统内设置了带 风机加压的变风量(VAV)末端装置。这 种设备可以进一步减少建筑物的电力 消耗，原因是空调系统的总电流减小 了。它的好处不仅仅限于空调系统的空 气侧，同时也减小了冷冻水流量。表 5-2-2中的数据取自美国丹佛市的一幢 六层办公楼，从中可以看到低温送风对 供电系统产生的实际正面效果。占用空间小，易于安装，运行更安静。●紧凑的风管系统节省风管材料，便于安装，空间利用 率高。同时可以选用圆形风管，安装 更为简化。●减少建筑物层高5.1低温送风通常设计师们总是选择冷冻水出水 温度7℃，送风温度13-15℃，这样的 设计参数可以保证系统的正常运行。 若加大进出水温差，可以直接减少 水管的材料成本；同时水泵的功率也会 相应降低，供电系统配线的成本得以减 少。一个成功的空调系统设计在确保舒 适的前提下，也必须重视成本的节约。 低温送风是指空调区域的送风温度 低于9℃。通常在7至9℃之间，但是也 存在送风温度为5.5℃的应用。一个成 功的系统应用应该能够根据不同的需求 方便地实现调节。低温送风的基础是在 满足显热量需求的前提下有效地减少 送风量。如表5-1所示，只需将常规的 12.8℃送风温度降低到7.2℃，就可以减 少30-40％的送风量。得益于紧凑的风管系统，多层建筑的 玻璃和钢材等材料成本可以减少，甚表5-1 空气侧设计比较（同等冷量） 常规送风 送风 室内设定温度 室内空气相对湿度 送回风温差 T 根据显热量决定的送风量 12.8℃ 23.9℃ 55-60% 11.1℃ 267m3/h/kW 表5-2-1 送风机比较（同等冷量） 送风温度 送风量 总静压 输出功率 电机规格 12.8℃ 58584m3/h 1016Pa 37.9HP 40HP 表5-2-2 电力系统配置比较 系统组成 空气处理机组 VAV末端 水泵 冷水机组 总功率 常规温度 12.8℃ 171.3kW -kW 11.3kW 135.0kW 317.6kW 低温送风 7.2℃ 120.1kW 17.0kW* 6.5kW 144.0kW 287.6kW 节省10% 10 7.2℃ 35506m3/h 1016Pa 23.0HP 25HP 低温送风 7.2℃ 25.5℃ 40-45% 18.3℃ 162m3/h/kW5.2低温送风的优点减少送风量具有许多优势，如：减 少原材料和施工成本、改善空调系统舒 适度、降低噪音和提升室内空气品质。 因不同的项目应用而异，也有可能会节 省运行费用。●紧凑的空气处理机组五、空气侧的大温差，低温送风应用5.3室内环境低温送风系统的优点还包括更优良 的室内空气品质和舒适度。这些改善 得益于空调环境的相对湿度由12.8℃送 风时的55-65％减小到7.2℃送风时的 40-45％。显然较低的相对湿度可以有 效地抑制真菌和霉菌的生长，地毯、家 具和其它建筑材料都可以使用更长时 间，霉味也更少。 低温送风对舒适感的正面效应来源 于日常体验：由于周围空气的得热量 小，房间温度的设定值可以适当调高。 一方面着装多的人由于房间内相对湿度 的降低而感觉舒适，另一方面着装少的 人希望房间温暖一些。 在任何建筑中，无法控制的冷凝水 都将成为问题。墙体、静压箱、风机房 或其它区域中多余的冷凝水都将导致真 菌和霉菌的滋生，产生室内空气品质方 面的问题。 低温送风可以有效地解决多余冷凝 水的问题。向空调区域输送7-9℃的低 温空气可以显著地降低室内空气的露点 温度；低温送风系统可使室内的相对湿 度控制在40-45％，冷凝水随之减少。 当然，为了实现这一优势，送风区域必 须在湿度受控的区域之内，否则该空调 区域必须采取彻底的隔热措施。 当有空气泄漏进来时，湿度控制就 很难实现了。室内保持轻微的正压有 助于控制空气湿度，而允许少量干空 气通过浴室和墙缝排至空调区域以外。 利用空调区域内热比TR（THERMAL RATIO）的变化，也可以说明低温送风 的房间更干燥的特点： TR =(环境露点温度 - 送风干球温 度)/(环境干球温度 - 送风干球温度)如常规送风工况： 环境干球温度：23.9℃ ，相对湿度：58% 环境露点温度：16.7℃，送风干球温 度：12.8℃TR = (16.7℃-12.8℃)/(23.9 ℃-12.8℃) = 0.35 低温送风工况： 环境干球温度：25.6℃，相对湿度：43% 环境露点温度：12.2℃，送风干球温 度：7.22℃ TR = (12.2℃-7.22℃)/(25.6℃7.22℃) = 0.27 低温送风的TR=0.27小于常规送风的 TR=0.35。在设计低温送风系统时，设 计师通常采用以下两种方法来保证使用 时的舒适性：采用诱导型散流器可以诱导室内空 气向送风散流器流动。它同时通过改善 室内空气流动和送风的行程进一步提升 了低温送风的效果。例如：一个条缝型 散流器每送风1m 3 /h就带动1m 3 /h的室 内空气形成二次循环。 采用诱导型散流器时，低温送风 动量（质量流量x流速）的提高会增加 送风行程或产生柯恩达效应（参见图 5-3），改良的性能给散流器提供了更 广的选择范围。 风机加压VAV末端装置也可以避免 低温送风至空调区域。在大型会议室或 其它定风量应用的场所，应该选用串联 式风机加压VAV末端装置。送风 条缝型散流器 送风管室内空气注意：在低温送风系统中采用非诱导型散流器（如：孔板或同轴心格 栅）时效果会较差。如果使用这种类型的散流器，必须结合散流器和风 机加压VAV末端装置，使室内空气和低温的送风在天花板上方混合。图5-3 柯恩达效应11六、结语 常见问题6.1结论要提高空调系统的效率，传统的做 法是致力于每个部件，而本文所讨论的 方法则注重于整个冷水系统。一些实例 表明，最优运行工况不一定就是目前的 标准设计工况。对于不同的系统，最优 运行工况点也可能不同，具体取决于所 选取的设备、项目的负荷以及环境状况 等。本文在附录中提供了从冷水机组到 末端包括组合式空调箱CLCP，吊顶式 空调箱LWHA，空气处理机组LPCQ和 风机盘管HFCF的大温差参数：冷水侧 5-13℃，冷却水侧32-40℃。 如果机组能在宽广的温度范围内运 行，低流量系统既可以节省初投资，又 可以节约运行费用。由于所配套的冷却 系统(冷却塔、水泵及管路)相应较小， 该系统不但适合新建建筑，同时适合于 已有项目的冷量扩容。冷水系统的优化 运行具有很大的节能潜力。然而，要实 现真正的优化，需要能在宽广的温度范 围内运行的机组。大温差实现了初投资 的降低和运行能耗的降低；同时冷却 塔、水泵、管路系统的节约可以使得空 间利用效率提高，同样的冷量下，流量 更小，输送能效比更优，噪声更低，相 对湿度更低。 在大温差设计的基础上，使系统运 行按照负荷特性进一步节能，还有很多 方法可以向广大设计人员和用户提供： 冷却水温度的优化――可以使冷水 机组和冷却塔的综合能耗降低； 蒸发侧一次泵变流量――水泵和冷 水机组一样，能在较宽的范围内加载或 减载，使部分负荷的能耗下降； 冷却水侧的热回收――高达100% 的离心机双冷凝器热回收系统 等等......6.2常见问题大温差会引起空调箱表面结露？ 水侧大温差要求冷水侧的供水温度 低于常规的温度，空调箱的表面温度取 决于表冷器下游的空气温度。如果仅仅 设计水侧大温差，那么，空调箱选型时 的风量可选大一些。送风温度高一些。 反之，空气侧设计大温差，风量可选小 一些，送风温度低一些。 空调箱表面温度若低于环境露点温 度，会产生结露现象，见图7-1，一般 来讲，设计师会要求空调箱保温加厚； 从系统上也可以克服低温空调箱的结露 问题，如利用回风使空调机房形成正 压，见图7-2。 大温差的冷水管道所需的保温厚度？ 详见《公共建筑节能设计标准》 GB附录建筑物内空气调节 冷热水管的经济绝热厚度。图 6-2-1图 6-2-2图 6-112七、附 录建筑物内空气调节冷热水管的经济绝热厚度绝热材料 管道类型 单冷管道 (管内介质温度 7℃-常温) 离心玻璃棉 公称管径(mm) ≤DN32 DN40 - DN100 ≥DN125 ≤DN40 热或冷热合用管道 (管内介质温度 5-60℃) DN50 - DN100 DN125 - DN250 ≥DN300 热或冷热合用管道 (管内介质温度 5-95℃) ≤DN50 DN70 - DN150 ≥DN200 厚度(mm) 25 30 35 35 40 45 ≥DN200 50 50 60 70 不适宜使用 32 ≤DN50 DN70 - DN150 25 28 按防结露要求计算 柔性泡沫橡塑 公称管径(mm) 厚度(mm)注：1. 绝热材料的导热系数? 离心玻璃：?＝0.033+0.0023π [W/(m?K)] 柔性泡沫橡塑：?＝0.01375π [W/(m?K)] 式中 π--绝热层的平均温度(°C) 2. 单冷管道和柔性泡沫橡塑保冷的管道均应进行防结露要求验算注：本表摘自《公共建筑节能设计标准》ＧＢ附录Ｃ13七、附 录冷水机组大温差 (5/13℃@32/40℃) 技术参数特灵三级离心式冷水机组CVHE/G制冷量 型号 Ton 420-337-298-I050S-390-I050L-400 420-379-303-I050S-480-I050L-400 670-433-298-I080S-560-I080S-560 780-433-298-I080S-710-I080S-630 670-433-293-T080S-560-T080S-630 670-548-318-I080S-630-I080S-560 780-548-308-I080S-710-I080S-630 780-621-318-I080S-710-I080S-630 780-621-307-T080S-710-I080S-800 780-621-310-I142L-890-I142L-890 780-716-320-I142L-L-980 920-716-302-I142L-L-980 -I142L-L-890 -I142L-L-890 -I142L-L-890 -T142L-L- 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 00 1150 kW 58 85 13 40 68 4043 冷凝器 型号 水量(m3/h) 压降(kPa) 420-337-298-I050S-390-I050L-400 420-379-303-I050S-480-I050L-400 670-433-298-I080S-560-I080S-560 780-433-298-I080S-710-I080S-630 670-433-293-T080S-560-T080S-630 670-548-318-I080S-630-I080S-560 780-548-308-I080S-710-I080S-630 780-621-318-I080S-710-I080S-630 780-621-307-T080S-710-I080S-800 780-621-310-I142L-890-I142L-890 780-716-320-I142L-L-980 920-716-302-I142L-L-980 -I142L-L-890 -I142L-L-890 -I142L-L-890 -T142L-L- 232 255 274 306 326 353 367 390 419 435 457 480 502 522 38 47 23 22 43 38 35 41 29 33 31 33 44 48 86 63 配管尺寸 mm DN200 DN200 DN250 DN250 DN250 DN250 DN250 DN250 DN250 DN300 DN300 DN300 DN300 DN300 DN300 DN300 kW 314 359 367 403 398 521 526 597 558 591 682 643 665 699 722 726 A 558 633 650 703 700 910 912 5 57 59 A 853 974 80 40 49 66
重量 运输重量 (kg) 040
15879 运行重量 (kg) 111
18341 长 mm 94 94 94 93 93 5393 输入功率 运行电流 启动电流 制冷剂 充注量 kg 272 272 363 408 363 386 408 408 408 680 703 703 703 703 703 726 水量 (m3/h) 151 170 188 207 226 245 264 283 301 320 339 358 377 396 414 433 蒸发器 压降 (kPa)) 33 30 27 21 45 35 32 36 50 39 29 32 35 38 41 56 外形尺寸 宽 mm 35 35 35 80 56 3056 高 mm 44 44 15 17 86 3086 配管尺寸 mm DN200 DN200 DN250 DN250 DN250 DN250 DN250 DN250 DN250 DN300 DN300 DN300 DN300 DN300 DN300 DN300注：若需详细技术参数，请联系特灵当地技术服务人员获得相应的选型报告14七、附 录吊顶式空调箱LWHA大温差参数LWHA机组技术规格LWHA 型号 020 030 040 050 060 080 100 120 150 送风量 CMH 00-00 00-00
离心风机 数量 1 2 2 2 2 2 2 2 2 标准风量 CMH 00 00
15000 电动机 数量 1 1 1 1 1 1 1 1 1 外接管 盘管进出 水管尺寸 1-1/4& 1-1/4& 1-1/4& 1-1/2& 1-1/2& 2& 2& 2& 2& 排水口 尺寸 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 1& 长 mm 990 990 990 80 80 外形尺寸 宽 mm 70 10 00 高 mm 400 400 400 510 510 630 630 725 725 重量 Kg 95 126 142 169 190 285 313 345 400注： *外形尺寸为基本型机组尺寸 **重量尺寸为基本型机组最大重量混风工况：LWHA/B制冷量（kW）LWHA 型号 020 030 040 050 060 080 100 120 150 送风量 CMH 00 00
15000 4排 总热 kW 9.5 13.5 21.1 24.8 32.0 41.8 56.4 67.4 87.6 显热 kW 7.8 11.4 16.2 19.3 24.0 33.0 43.0 51.5 65.6 水流量 l/s 0.28 0.40 0.63 0.74 0.95 1.24 1.68 2.01 2.61 水压降 kPa 4.7 4.3 11.4 9.2 16.6 10.1 20.3 20.5 40.0 总热 kW 10.1 20.8 25.0 31.2 40.9 58.9 74.7 89.3 111.1 显热 kW 8.3 14.7 18.5 23.2 29.2 41.0 51.7 61.8 77.6 6排 水流量 l/s 0.30 0.62 0.74 0.93 1.22 1.75 2.22 2.66 3.31 水压降 kPa 2.6 13.7 7.5 6.8 12.7 29.1 50.0 51.3 31.5注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。新风工况：LWHA/B制冷量（kW）LWHA 型号 020 030 040 050 060 080 100 120 150 送风量 CMH 00 00
15000 4排 总热 kW 27.6 41.4 55.4 67.1 81.3 109.6 140.1 167.4 211.8 显热 kW 11.3 17.0 22.7 27.5 33.2 45.1 57.6 68.9 87.0 水流量 l/s 0.82 1.23 1.65 2.00 2.42 3.26 4.17 4.99 6.31 水压降 kPa 31.2 31.3 63.5 53.8 87.4 47.7 78.1 78.5 97.9 总热 kW 32.4 51.5 66.8 84.7 102.6 139.1 173.6 207.7 261.5 显热 kW 13.2 21.0 27.2 34.5 41.8 56.6 70.7 84.6 106.4 6排 水流量 l/s 0.96 1.53 1.99 2.52 3.06 4.14 5.17 6.19 7.79 水压降 kPa 20.3 68.3 43.5 40.3 65.6 94.3 112.6 116.1 93.4注：进风干/湿球温度34/28.2℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。15七、附 录LPCQ大温差参数混风工况机组型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 风量 CMH 00
4排 全热(kW) 12.7 20.4 33.3 37.1 44.6 56.0 67.1 78.1 104.3 118.2 143.0 195.3 229.1 水流量(l/s) 0.38 0.61 0.99 1.11 1.33 1.67 2.00 2.33 3.11 3.53 4.27 5.82 6.83 全热(kW) 30.2 47.6 77.0 110.7 126.3 151.4 179.3 207.3 270.4 310.6 374.8 461.3 541.3 6排 水流量(l/s) 0.90 1.42 2.30 3.30 3.77 4.52 5.35 6.18 7.92 9.27 11.18 13.75 16.14注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进出水温度5/13℃新风工况机组型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 风量 CMH 00
4排 全热(kW) 17.7 28.1 45.0 62.8 74.6 85.6 102.0 121.0 154.5 176.6 208.9 258.7 302.8 水流量(l/s) 0.53 0.84 1.34 1.87 2.23 2.55 3.04 3.61 4.61 5.27 6.24 7.72 9.04 全热(kW) 40.6 63.8 100.9 126.6 138.1 172.5 206.7 237.9 307.1 358.4 433.1 537.8 628.9 6排 水流量(l/s) 1.21 1.90 3.01 3.78 4.12 5.15 6.17 7.10 9.16 10.69 12.92 16.04 18.76注：进风干/湿球温度35/28.2℃，冷冻水进出水温度5/13℃16七、附 录CLCP机组技术参数混风工况(4排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 060 065 070 080 085 090 095 送风量CMH 00 200
迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 10.0 21.2 32.7 44.1 52.9 71.3 91.3 98.8 125.2 151.7 190.1 224.5 265.2 275.1 314.4 375.1 422.3 465.2 515.2 563.4 607.5 653.7 显热 kW 8.8 16.6 24.6 32.3 39.5 51.9 65.8 71.9 89.8 107.8 135.1 160.0 187.8 202.0 228.3 272.3 303.9 332.8 367.3 400.2 429.6 460.8 空气阻力 Pa 124 131 133 132 135 133 138 135 136 137 139 137 139 135 135 137 137 135 138 139 138 138 水压降 kPa 1.4 3.4 7.9 15.2 7.8 15.0 26.6 14.9 25.9 41.3 45.2 45.0 67.9 34.9 47.8 43.1 57.3 36.6 46.3 57.3 68.9 82.4 水流量 l/s 0.30 0.63 0.97 1.31 1.58 2.12 2.72 2.94 3.73 4.52 5.66 6.69 7.90 8.19 9.37 11.17 12.58 13.86 15.35 16.78 18.10 19.47 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL LL LL LL LL LL 宽 mm 748 78 88 88 08 28 58 88 高 mm 848 848 848 848 58 98 08 18 18 18注：1.进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。 2.外形尺寸为50mm面板尺寸，高度包含底座高度。新风工况(4排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 送风量CMH 00 200
49000 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 26.7 52.1 77.8 102.8 125.7 166.0 193.3 230.2 264.9 322.0 403.4 476.6 564.0 647.3 730.8 显热 kW 11.4 21.6 32.0 42.2 51.7 68.1 79.8 94.3 109.3 132.4 165.9 196.1 231.7 265.5 299.4 空气阻力 Pa 146 144 144 140 145 142 146 144 144 144 146 144 146 145 144 17 水压降 kPa 3.8 13.8 34.3 67.4 33.7 66.2 21.6 65.5 25.5 39.2 46.2 34.5 50.7 70.2 93.9 水流量 l/s 0.79 1.55 2.32 3.06 3.74 4.95 5.76 6.86 7.89 9.59 12.02 14.20 16.80 19.28 21.77 盘管形式 WL WL WL WL WL WL LL WL LL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 748 78 88 88 08
高 mm 848 848 848 848 58 98 08 注：1.进风干/湿球温度34/28.2℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。 2.外形尺寸为50mm面板尺寸，高度包含底座高度。七、附 录CLCP机组技术参数混风工况(6排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 060 065 070 080 085 090 095 送风量CMH 00 200
迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 6排 总热 kW 15.0 29.3 43.8 57.9 70.7 93.3 118.5 129.4 162.0 179.5 225.0 266.0 316.8 338.6 387.2 462.0 519.4 573.5 636.1 696.0 750.1 781.1 显热 kW 11.1 20.4 29.9 38.9 48.0 62.6 79.0 86.7 107.8 122.3 153.3 181.5 214.4 233.8 264.7 315.9 352.7 387.0 427.9 466.7 501.1 526.4 空气阻力 Pa 199 204 205 202 208 204 211 207 208 205 208 206 209 205 204 207 207 205 209 209 208 207 水压降 kPa 2.2 7.1 17.2 33.5 16.9 32.9 58.8 32.7 57.1 33.3 38.6 36.9 55.6 21.4 29.1 31.2 41.0 52.0 66.2 82.1 98.8 82.8 水流量 l/s 0.45 0.87 1.31 1.72 2.11 2.78 3.53 3.85 4.83 5.35 6.70 7.92 9.44 10.09 11.53 13.76 15.47 17.08 18.95 20.73 22.34 23.27 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL LL LL LL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 748 78 88 88 08 28 58 88 高 mm 848 848 848 848 58 98 08 18 18 18注：1.进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。 2.外形尺寸为50mm面板尺寸，高度包含底座高度。新风工况(6排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 送风量CMH 00 200
49000 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 6排 总热 kW 36.8 67.8 98.9 113.0 159.4 182.2 236.0 272.0 322.5 392.0 491.3 581.2 688.1 788.8 866.9 显热 kW 15.1 27.6 40.2 46.2 64.8 74.4 96.2 110.8 131.4 159.6 199.9 236.6 280.0 320.9 352.7 空气阻力 Pa 218 216 216 211 218 213 219 216 216 216 218 216 219 217 215 18 水压降 kPa 7.6 28.8 71.7 13.6 70.2 17.0 29.7 57.2 35.4 54.8 65.2 47.8 70.6 97.9 95.6 水流量 l/s 1.10 2.02 2.95 3.37 4.75 5.43 7.03 8.11 9.61 11.68 14.63 17.31 20.50 23.50 25.83 盘管形式 WL WL WL LL WL LL LL WL LL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 748 78 88 88 08
高 mm 848 848 848 848 58 98 08 注：1.进风干/湿球温度34/28.2℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。 2.外形尺寸为50mm面板尺寸，高度包含底座高度。七、附 录CLCP XP机组技术参数混风工况(4排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 060 065 070 080 085 090 095 100 110 120 送风量CMH 44 385
236 121077 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 9.8 21.3 32.8 45.2 48.6 66.1 84.2 89.9 112.1 139.8 165.6 201.0 236.4 280.9 290.2 364.6 375.6 416.3 461.6 501.7 543.7 585.9 668.5 705.4 741.9 显热 kW 8.7 16.8 24.7 33.3 37.1 49.3 61.9 67.1 82.8 103.0 122.5 147.3 171.8 201.6 215.8 261.8 278.3 307.0 337.5 365.9 395.0 424.3 483.6 510.1 536.2 空气阻力 Pa 122 134 135 141 122 124 126 122 122 122 122 123 124 127 124 124 122 122 123 123 123 124 124 124 124 水压降 kPa 1.4 3.3 7.7 15.4 6.7 12.8 22.3 12.3 20.7 22.6 22.4 35.7 53.2 80.1 40.1 97.4 44.8 62.3 73.8 43.5 52.8 63.3 64.4 67.1 65.9 水流量 l/s 0.29 0.64 0.98 1.35 1.45 1.97 2.51 3.68 3.34 4.17 4.93 5.99 7.04 8.37 8.65 10.86 11.19 12.40 13.75 14.95 16.20 17.45 19.91 21.01 22.10 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL DL WL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 780 10 20 20 40 60 90 20 20 高 mm 900 900 900 900 10 30 40 50 50 50 70注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。新风工况(4排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 送风量CMH 44 385
49599 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 25.9 51.5 76.7 103.8 114.3 152.6 176.5 206.8 238.2 296.9 351.8 431.2 504.2 583.0 660.1 显热 kW 12.1 23.1 34.0 45.8 50.9 67.5 79.2 91.6 106.9 133.1 158.0 192.4 224.5 258.7 292.3 空气阻力 Pa 143 148 145 150 133 133 134 131 131 131 131 132 132 132 132 19 水压降 kPa 3.6 13.2 32.5 66.4 27.7 55.0 40.5 52.2 37.6 46.7 42.3 67.2 38.6 54.1 72.8 水流量 l/s 0.77 1.53 2.29 3.09 3.41 4.55 5.26 6.16 7.09 8.84 10.48 12.84 15.02 17.37 19.66 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL LL LL LL 宽 mm 780 10 20 20 40
高 mm 900 900 900 900 10 30 40 注：进风干/湿球温度35/28℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。七、附 录CLCP XP机组技术参数混风工况(6排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 060 065 070 080 085 090 095 100 110 120 送风量CMH 44 385
236 121077 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 14.9 29.5 44.0 59.7 66.2 88.4 111.3 120.4 150.5 187.5 223.2 268.9 292.5 338.4 384.4 449.3 473.8 527.5 581.0 634.4 687.8 724.5 826.3 871.7 916.6 显热 kW 11.0 20.6 30.0 40.3 45.8 60.4 75.5 82.5 102.4 127.4 151.9 182.1 202.6 232.6 262.7 307.8 330.6 365.9 401.0 436.1 471.3 499.3 569.0 600.1 630.9 空气阻力 Pa 196 208 208 216 189 190 193 188 189 189 189 191 188 188 189 187 184 185 186 186 187 186 186 186 186 水压降 kPa 2.1 7.0 16.7 34.0 14.6 28.8 5.06 27.8 48.2 51.6 52.6 83.9 46.7 66.0 89.7 79.5 32.4 41.7 52.5 64.8 78.9 66.9 69.2 72.8 71.5 水流量 l/s 0.44 0.88 1.31 1.78 1.97 2.63 3.31 3.59 4.48 5.59 6.65 8.01 8.71 10.08 11.45 13.39 14.11 15.72 17.31 18.90 20.49 21.58 24.61 25.97 27.31 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL LL LL LL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 780 10 20 20 40 60 90 20 20 高 mm 900 900 900 900 10 30 40 50 50 50 70注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。新风工况(6排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 送风量CMH 44 385
49599 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 35.8 67.3 97.8 123.7 148.1 183.9 233.0 249.9 315.4 390.8 439.0 535.6 631.3 727.1 807.9 显热 kW 15.7 29.3 42.4 53.9 64.4 80.3 101.5 109.2 137.4 170.3 192.7 234.3 275.5 316.9 352.3 空气阻力 Pa 215 221 218 225 199 199 201 197 197 197 197 198 198 198 198 水压降 kPa 7.1 27.6 67.8 60.1 59.4 50.5 87.1 47.6 81.8 85.6 24.4 38.3 56.2 78.5 77.7 水流量 l/s 1.07 2.00 2.91 3.68 4.41 5.48 6.94 7.44 9.40 11.64 13.08 15.96 18.81 21.66 24.07 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL DL LL LL LL LL LL 宽 mm 780 10 20 20 40
高 mm 900 900 900 900 10 30 40 注：进风干/湿球温度35/28℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。20七、附 录CLCP XP机组技术参数混风工况(8排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 060 065 070 080 085 090 095 100 110 120 送风量CMH 44 385
236 121077 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 18.4 35.2 51.4 69.2 78.2 103.5 129.5 140.8 175.6 218.6 260.4 295.0 346.9 397.8 448.9 526.0 586.3 604.7 665.7 726.7 787.9 839.2 938.9 6.6 显热 kW 12.6 23.2 33.4 44.7 51.5 67.7 84.3 92.3 114.5 142.3 169.9 195.4 228.4 261.0 293.7 344.9 383.5 403.5 442.4 481.4 520.3 554.6 623.2 665.4 699.4 空气阻力 Pa 269 282 281 291 255 257 260 253 255 255 255 253 254 254 255 251 252 248 249 250 250 248 243 251 251 水压降 kPa 3.1 11.3 27.4 56.1 24.4 48.4 85.0 46.6 81.3 85.7 88.5 53.4 78.9 44.1 59.6 60.2 79.0 40.8 51.1 62.9 76.1 89.1 89.0 85.9 84.3 水流量 l/s 0.55 1.05 1.53 2.06 2.33 3.08 3.86 4.20 5.23 6.51 7.76 8.79 10.33 11.85 13.37 15.67 17.47 18.01 19.83 21.65 23.47 25.00 27.97 28.18 29.63 盘管形式 WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL WL LL LL LL LL LL LL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 780 10 20 20 40 60 90 20 20 高 mm 900 900 900 900 10 30 40 50 50 50 70注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。新风工况(8排管)CLCP 型号 003 004 006 008 010 012 014 016 020 025 030 035 040 045 050 送风量CMH 44 385
49599 迎面风速 m/s 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 2.7 4排 总热 kW 42.0 76.9 104.8 141.1 160.3 213.5 266.1 290.9 361.1 449.5 535.7 642.9 713.3 820.7 928.2 显热 kW 18.2 33.2 45.3 61.0 69.4 92.3 115.1 125.8 156.2 194.4 231.7 278.0 308.8 355.1 415.6 空气阻力 Pa 286 295 291 301 265.8 266 268 263 263 263 263 264 264 264 264 水压降 kPa 11.0 43.3 46.8 31.0 41.4 80.3 53.7 76.5 58.6 65.3 54.3 85.0 55.8 77.2 102.8 水流量 l/s 1.25 2.29 3.12 4.20 4.78 6.36 7.93 8.66 10.76 13.39 15.96 19.15 21.25 24.45 28.63 盘管形式 WL WL WL LL WL WL LL WL LL LL LL LL LL LL LL 宽 mm 780 10 20 20 40
高 mm 900 900 900 900 10 30 40 注：进风干/湿球温度35/28℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。21七、附 录风机盘管HFCF大温差参数3排管型号 02 03 04 05 06 08 10 12 14 风量 CMH 340 510 700 850 990 80 2400 制冷量 kW 2.30 3.24 4.19 4.73 5.57 7.35 9.19 10.75 12.43 水量 l/s 0.07 0.10 0.13 0.15 0.17 0.22 0.27 0.32 0.37 水压降 kPa 42 12 23 36 39 29 23 34 44 耗电 W 24 29 44 69 76 111 138 186 225 电机数量 风机数量 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 4 4 4注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。4排管型号 02 03 04 05 06 08 10 12 14 风量 CMH 330 470 680 770 930 00 2250 制冷量 kW 2.46 3.53 4.40 5.02 6.14 8.10 10.00 11.85 13.60 水量 l/s 0.08 0.11 0.14 0.16 0.19 0.25 0.30 0.36 0.41 水压降 kPa 8 18 33 52 18 21 35 28 36 耗电 W 23 28 43 67 73 107 134 178 220 电机数量 风机数量 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 4 4 4注：进风干/湿球温度27/19.5℃，冷冻水进/出水温度5/13℃。22七、附 录特灵大温差中国地区应用实例项目名称 营口港务 天津滨海产业园 镇江华地百货 成都商贸城1期 成都商贸城2期 瑞声模具 瑞声电子 家乐福上海徐泾店 家乐福郑州花园店 家乐福长沙韶山路店 家乐福无锡凤家店 家乐福上海川沙店 家乐福上海真北店 家乐福大拇指广场店 哈尔滨卓展购物中心 朔州宾馆 无锡会展中心 昆明金鹰新天地商业广场 常熟红星美凯龙 嘉铭国际 安贞医院 长春卷烟厂 大连华南家饰材料 新资汇亚大厦 武汉新世界中心 广州美林家俱广场 天津津滨雅都 湖北日报社 中保大厦 伟建彩印厂 上海嘉里中心 SEW二期 地点 营口 天津 镇江 成都 成都 常州 常州 上海 郑州 长沙 无锡 上海 上海 上海 哈尔滨 朔州 无锡 昆明 常熟 北京 北京 长春 大连 上海 武汉 广州 天津 武汉 上海 东莞 上海 天津 系统特点 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 双侧大温差 总容量 50
00 900 900 00 00 00 00 30 00 00 2550 机组配置 900x2 x1 750x3 0x12 651x2 741x3 800x2 450x2 450x2 550x2 600x2 550x2 500x2 x2 750x4 850x2 x3 600x3 900x3 750x2 x1 x3+500x2+380x1+200x1 600x4 500x2 700x2+300x1 x1 650x2 700x2+400x1 850x323特灵空调在全球为优化和改善楼宇建筑和家居环境提供完整的空调系统解决方案。作为英格索兰集团的成员之一，特灵秉承集团创造和持续发 展安全、舒适、高效环境的理念，为客户提供优质、全系列的暖通空调产品及控制系统，并提供综合的工程安装、楼宇管理及零配件支持服 务。欲了解更多详情，欢迎访问特灵全球网站www.trane.com或特灵中国网站www.trane-china.com 。特灵公司产品不断改进求新，本文件数据如有变动，恕不另行通知。 特灵中国上海市西藏中路268号来福士大厦10楼 邮编：20001 电话：(86) 21
服务热线：800 828 2622 ? 2010 Trane All rights reserved APP-APG005-ZH February 28, 2011Produced on post-consumer recycled paper, using environmentally friendly print practices that reduce waste一次泵变流量系统Variable Primary Flow System中央空调节能系统设计指南( 二 )目 录目 录contents前言 一. 常规的冷水系统形式1.1 一次泵定流量系统 1.2 二次泵变流量系统3 5 5 5 8 8 8 12 12 13 13 14 15 15 15二. 一次泵变流量系统2.1 末端两通阀 2.2 可变流量的冷水机组 2.3 旁通阀和流量传感器 2.4 一次泵变流量系统主要特点三. 冷水机组变频与高效率冷水机组的区别3.1 IPLV与NPLV 3.2 多台冷水机组系统四. 冷水机组性能参数表4.1 常规温差一次侧变流量冷水机组性能表 4.2 大温差一次侧变流量冷水机组性能表一 次 泵 变 流 量前言前荷运行，同样能够保证出水温度在允许的偏差范围内 正常运行。因此，当负荷变化时，可以使冷水机组的 蒸发器侧流量随用户的需求而变化，从而节约蒸发器 侧水泵的能耗。 在管路系统固定不变的前提下，变频水泵的效率 特性和水系统的阻力特性接近，理论上水泵的能耗与 流量成3次方的关系，系统的阻力随着部分负荷时流 量的下降而下降[(水量1/水量2)2=水阻1/水阻2]。如果 蒸发侧的流量允许随着负荷的变化而变化，那么蒸发 侧的水泵就无需全年保持夏季设计日的满载流量，在 部分负荷运行时段，水泵如冷水机组一样，部分负荷 时流量减小（扬程也相应减少以配合系统阻力的下降）， 从而达到能耗降低的目的。通常来说，空调系统是按照满负荷设计的，当负 荷变化时，虽然冷水机组可以根据负荷调节相应的冷 量输出，但是常规冷水系统在在冷水机组的蒸发器侧 的流量配置是固定的，定流量的冷冻水泵能耗没有跟 随主机的部分负荷运行而变化水量。也没跟着冷水机 组减载。 近年来在电子及自控技术的辅助下，冷水机组的 制造技术得到有效提高，尤其是机组对负荷变化的响 应时间大大缩短。先进的冷水机组可以在极大的范围 内变流量运行（离心式变流量冷水机组25%-125%， 螺杆式变流量冷水机组40%-125%，精确数据请参照 制造商的ARI标准选型报告）；同时，与通过供水温 度来控制机组负荷一样，变蒸发侧水流量控制机组负言HVAC&R Research for the 21st Century-&an ARI Research Initiative&Air-Conditioning & Refrigeration Technology Institute (ARTI)4100 North Fairfax Drive, Suite 200, Arlington, Virginia 22203 Phone: 703 524 8800 Fax: 703 522 2349一次泵变流量系统相对于传统的二次泵系统 减少机房设备能耗3~8% 减少初投资4~8% 减少系统运行费用3~5%ConclusionIn view of both the state-of-the-art review and parametric study results obtained in this project, it can be concluded that variable primary flow is a feasible and potentially beneficial approach to chilled water pumping system design. However, the magnitude of energy and economic benefits varies considerably with the application and is obtained at the cost of more complex and possibly less stable system control. The literature on effective application of variable primary flow is growing and should promote its appropriate and effective use in the future.VARIABLE PRIMARY FLOW CHILLED WATER SYSTEMS: POTENTIAL BENEFITS AND APPLICATION ISSUESWilliam P. Bahnfleth, Ph.D., P.E. and Eric Peyer THE PENNSYLVANIA STATE UNIVERSITY Indoor Environment Center Department of Architectural Engineering EXECUTIVE SUMMARY The use of variable primary flow pumping (variable flow through chiller evaporators) in chilled water systems is increasing due to its perceived potential to reduce energy consumption and initial cost relative to more conventional pumping arrangements. Neither the conditions under which significant energy savings are realized nor the likely magnitude of savings are well documented. To characterize current thinking on the use of variable primary flow chilled water systems, surveys of designers, owners, and c and additional correspondence were synthesized into a composite portrait of prevailing practices and attitudes. To quantify the energy use and economic benefits of variable primary flow, an extensive parametric simulation study was conducted that compared variable primary flow system energy use with that of other common system types. System types included in the study were constant flow/primary-only, constant primary flow/variable secondary flow, and primary/secondary with a check valve installed in the decoupler. Parameters varied included load type, number of chillers in the central plant, temperature difference vs. part load characteristics, and climate.ARI 关于VPF的论文3一 次 泵 变 流 量前 言由于具备变流量能力的冷水机组的出现、变频器的普及、冷水系统群控技术的发展，使得一次泵变流量系 统受到越来越多的关注与应用，技术日趋成熟。利用系统分析软件System Analyzer可以方便地分析采用一次泵 变流量系统相比常规的一次泵定流量系统的节能优势。 为了理解一次泵变流量系统在运行上低能耗的特点，我们选择一个2400冷吨（8439kW）的酒店空调系统 来分析。假定项目地点位于上海，全年空调运行时间为4月至11月，共计8个月。方案1为常规一次泵定流量系统，冷水侧7-12℃，冷却水侧32-37℃，其配置如下： 冷水机组：三台800冷吨（2813kW）离心机，效率为0.59 kW/Ton或COP为5.96 冷 水 泵：四台（三用一备），单台流量为156 l/s，扬程320kPa，功率 75 kW 冷却水泵：四台（三用一备），单台流量为179 l/s，扬程280kPa，功率 75 kW 冷 却 塔：七台，每台功率为22 kW（采用某厂商CTI认证15365型号） 方案2为一次泵变流量系统，冷水侧7-12℃，冷却水侧32-37℃，其配置如下： 冷水机组：三台800冷吨（2813kW）离心机，效率为0.59 kW/Ton或COP为5.96 冷 水 泵：四台（三用一备），单台流量为156 l/s，扬程320kPa，功率 75 kW 冷却水泵：四台（三用一备），单台流量为179 l/s，扬程280kPa，功率 75 kW 冷 却 塔：七台，每台功率为22 kW（采用某厂商CTI认证15365型号） 两个方案中水泵、冷却塔的配置一样，只是方案2的蒸发侧采用由末端压差控制的变流量水泵和相应的机房自控 系统。一次泵定流量与一次泵变流量机房设备年能耗比较 6,992,973 kWh6,597,340 kWhSystem ? Analyzer Version 5.0 Version 5.0冷水机组冷水机组可以采用System Analyzer 进行系统全年运行模一 次 泵 变 流 量水泵 冷却塔 一次泵定流量KeyAlt 1：CH7-12 32-37 Alt 2：CH7-12 32-37 Condenser/Tower Fans Auxilary Cooling Chiller/Compressor水泵 冷却塔 一次泵变流量拟分析，计算全年主机、水泵和冷却塔的综合运行能耗。 在本案例中，采用一次泵变流量系统后，整个冷水机 房全年节电395,633kWh，比常规的一次泵定流量系 统节约5.7%。4一、常规的冷水系统形式常规设计中，要求冷水机组蒸发器侧定水流量运 行，与之相对应的冷水系统为：一次泵定流量系统和 二次泵变流量系统。 实现，流量基本维持稳定。同时，冷水机组蒸发器进 出水温差的减少使机组降载，当其电流降到设定的关 机电流时，如当两台等量冷水机组运行电流相当于 45%的满载电流时，可以关掉其中一台。 1.1 一次泵定流量系统 一次泵定流量系统（如图1-1所示）是以往应用 最广泛的系统形式。过去冷水机组生产商要求冷水机 组蒸发器的冷水流量维持不变，使蒸发器不会发生流 量的突然减少，以确保不会因为压缩机卸载不及时而 发生蒸发器结冰。一次泵定流量系统的设置要求主机 与水泵一一对应。开机前先开冷冻水泵和冷却水泵， 然后再开主机，保证通过主机的水流量和冷水机组的 正常运行。 一次泵定流量系统的特点如下： ? 末端的温度控制采用两通阀（开关量或模拟量 均可）； ? 水泵与主机一一对应，水泵的设计流量为蒸发 器的额定流量； ? 运行中，冷冻水生产侧的水量大于或等于冷冻 水的需求侧的水量； ? 生产侧多余的水量经压差控制的旁通管与系统 的回水混合再进入蒸发器； ? 旁通水流单向流动，从系统的供水管旁通到系 统的回水管。常 规 的 冷 水 系 统 形 式P但是自从上世纪80年代以来，为了改变部分负荷 下冷冻水泵定流量不降载的状况，二次泵系统渐渐被 采用。图1-1 一次泵定流量系统原理图当室内负荷减少时，房间温度传感器要求末端的 电动两通阀减小开度，末端需求的水量随之减少。此时， 系统供回水间的压差有高于压差旁通控制器设定值的 趋势，压差旁通阀会增加开度以维持供回水压差的设 定值。机组的冷冻水生产量通过与机组相对应的水泵 台数来调节，但末端所需流量往往不是水泵的额定流量， 因此，一次泵定流量系统运行时要求保证机组冷冻水 的生产量大于末端冷冻水的需求量，富余部分水量从 压差控制的旁通管通过，再与系统的回水混合后再次 进入主机蒸发器，所以进入蒸发器的回水温度是系统 回水和旁通水的混合温度。冷水机组的卸载依据温差1.2 二次泵变流量系统 在冷水机组蒸发侧流量恒定的前提下，可以把传 统的一次泵分解为两级，如图1-2-1所示。旁通管冷冻水生产侧 冷冻水分配侧P压差传感器图1-2-1 二次泵变流量系统原理图5一 次 泵 变 流 量常 规 的 冷 水 系 统 形 式二次泵变流量系统的特点如下： ? 末端的温度控制采用两通阀（开关量或/和模拟 量）； ? 水泵与主机一一对应，水泵的设计流量为蒸发 器的额定流量； ? 运行中，冷冻水生产侧的水量大于或等于冷冻 水的需求侧的水量； ? 生产侧多余的水量经旁通管与系统的回水混合 再进入蒸发器； ? 旁通管上无阀门控制，以平衡冷冻水的生产量 与末端冷冻水的需求量。旁通管为双向流，当 冷冻水的生产量大于系统需求时，从系统的供 水管流到系统的回水管；反之，当冷冻水的生 产量小于系统需求时，旁通管内水的流向从回 水管流向供水管； ? 一次泵循环从机组蒸发器入口经由蒸发器到旁 通管路，再到蒸发器入口； ? 二次泵用来克服从旁通管到末端，再到旁通管 的用户侧水环路阻力； ? 低温差综合症（详见1.2.2章节）。水的供大于求，否则系统的回水会补充到供水侧，导 致供水温度上升而偏离设计温度。冷水生产侧T5 T3 Ｍ T4 F T2 T1负荷侧 图1-2-2 温度传感器与流量传感器的设置运行控制过程中可在T4处设一个流量传感器F， 用以计算旁通流量M。 如果系统中配置了特灵的BCU楼宇控制器，则不 需要设置冷冻水生产侧的温度传感器T1和T5，因为 BCU可以从主机控制器上直接获得这两组数据。a）加机时水流方向的判断 T2&T1 当冷冻水使用侧的供水温度高于主机的冷冻水温二次泵变流量系统中二次泵是变流量的，在空调 系统处于部分负荷时，能根据负荷要求（压差信号） 提供相应的冷冻水量，以节约二次泵的能耗。一次泵 与相对应的冷水机组联锁启停，通过启停一次泵与相 应冷水机组来调节冷水生产环路的水流量。度时，表明系统处于冷冻水供应小于冷冻水的需求的 状态，T2是冷冻水与回水的混合，此时需要加机。b）减机时水流方向和水流量的判断 热平衡：F x T4+M x T3=(F+M) x T5一 次 泵 变 流 量1.2.1 加/减冷冻机 为了维持设定的供水温度，要求旁通管内的水流 总是从供水侧到回水侧或者是零，也就是要保证冷冻M=F x (T4-T5)/(T5-T3) M大于110%蒸发侧水流量时，表明系统可以减 少一台主机运行。6冷冻水分配侧 冷冻水生产侧1.2.2 低温差综合症 所谓低温差综合症是指冷水机组在运行过程中， 进出蒸发器的冷水温差始终低于设计温差，使得冷水 机组不能满载运行，从而导致系统被迫投入运行更多总管与 旁通等径 长度尽量短（但必 须大于3倍管径）， 压损小于4.5kPa的机组和水泵。 当末端换热不充分时，会出现回水温度低于设计 温度的现象，表冷器的换热温差达不到设计温差，为 满足末端冷量需求就需要提供更多的水量。冷量计算 的基本公式为Q = mCpT。假定比热Cp为常数，为 保持冷量Q不变，既可以提高水的流量m并减小温差T， 又可以降低水的流量且增大温差。不难想象，低温差 运行必须靠多开冷冻水泵和相应的冷水机组来满足冷 量的需求。 对于业主来讲，低温差综合症使得运行费用大大 上升。其产生的主要原因是两个因素： ? 末端表冷器选择排数不足； ? 运行过程中表冷器脏堵（表冷器的空气侧）。图1-2-3 二次泵变流量系统原理图常 规 的 冷 水 系 统 形 式设计中，旁通管要求与总管的管径相同，并尽量 减少旁通管长度（但保证大于3倍管径），最大阻力 为4.5kPa，流速低于1.5m/s。由于系统的冷冻水生产 与分配都涉及旁通，因此不建议旁通管上设置任何形 式的阀门或孔板，以确保控制逻辑。 二次泵变流量系统实现了二次侧水泵按照需求供 给水量，但在一次侧还是采用冷水机组和水泵一一对 应的额定流量供给。和一次泵定流量系统相比，二次 侧的能耗降低了，但是相应的设备造价会增加、所需 机房面积增加、系统控制较复杂、对机房操作人员的 要求也较高。低温差综合症所导致的机组不能满载的问题可以 在一次泵变流量系统中被克服。烟台农业大学7一 次 泵 变 流 量二、一次泵变流量系统一 次 泵 变 流 量 系 统一次泵变流量系统中选择可变流量运行的冷水机 组，当机组运行时，蒸发器的供回水温差基本恒定， 蒸发侧流量随负荷侧流量的变化而改变，从而达到“按 需供应”，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量成 为可能，最终降低系统运行能耗。末端冷量由冷冻水 量调配，冷水机组生产的冷量由流经蒸发器的水流量 和相对固定的温差决定。 其系统形式类似于一次泵定流量系统，增加了一 套自控系统，同时定流量水泵变为变流量水泵，按照 一定的控制逻辑运行，如图2所示。BACnet利用压差传感器控制水泵的流量，保证末端的所 需的水量（冷量），同时维持末端的压差设定值。在 二次泵系统中，该压差控制的是冷冻水分配侧的冷冻 水泵变频器，而在一次泵变流量系统中，压差信号直 接控制系统中仅有的一组变流量水泵。无疑与变流量 水泵相对应的是可变流量的冷水机组。2.2 可变流量的冷水机组 常规冷水机组蒸发器水流量变化必然引起冷水机 组的出水温度波动，导致冷水机组运行不稳定，甚至 会使蒸发器结冰。 特灵公司经过数十年的研究开发与实践检验，最工作站新推出的Centra Vac三级离心式冷水机组，配以CH530BCU控制器结合系统控制技术，已经能够很好地解决这一 问题，真正实现变流量运行。F2.2.1 机组允许的流量变化率P当冷水机组运行接近满载而负荷侧的冷量需求还 在增加时（通常达到95%的满载电流），系统应再投 入一台冷水机组来满足冷量的需求。在一次泵变流量 系统中水泵的流量只受末端供回水管的压差控制，和 一次泵定流量系统以及二次泵变流量系统不一样，其 冷冻水泵和冷水机组之间没有连锁控制，因此，新投 入的冷水机组的水量是从原来已运行的冷水机组分流 出来的，此时没有水泵跟进投入。假设原来有一台机 组在运行，且新投入的冷水机组容量和已在运行的冷 水机组容量相等，将有一半的水量会被分流到新投入 的冷水机组上。 在一次泵变流量系统中要求水泵并联，水泵出水 通过公共分集水器后再分流到冷水机组上，因此在每 台冷水机组的下游都要求设置一个开关量的电动两通阀， 如图2所示。电动两通阀的行程可以60秒、90秒或图2 一次泵变流量系统原理图一次泵变流量系统的首要问题是掌握冷水机组及 其系统控制的特性，理解下列概念有助于系统的控制 设计和编程。2.1 末端两通阀 与二次泵变流量系统相同，一次泵变流量系统的 末端采用模拟量或开关量的两通阀控制，房间温度传一 次 泵 变 流 量感器控制两通阀的开度。当房间的负荷增加时，室内 温度高于房间的设定温度，两通阀开大，供回水间压 差随之减小；反之，当房间的负荷减少时，室内温度 低于房间的设定温度，两通阀关小，供回水间压差随 之增大。8120秒等，最常见的是60秒。沿用上文的例子，如果 采用60秒行程的电动两通阀，则原来运行的机组一分 钟内的流量变化是50%，在这系统中，要求机组蒸发 侧的允许流量变化率为每分钟50%。当两台机组运行 接近满载，第三台机组投入时已经运行的两台机组的 流量变化是每分钟33%，详见表2-2-1阀门开启过程 中机组的流量变化。设计师也可选用允许流量变化率 为每分钟30%的冷水机组，只要电动两通阀的行程足 够慢，如120秒，使得在机器的启停过程中单位时间 所承受的流量变化相对较小。表2-2-1 流量减少（变化）百分比运行的冷水机组台数 阀门开启时每分钟流量减少率 流量减少% = 11 50% 2 33% 3 25% 4 20% 5 17%? 具有30%/分钟可允许流量变化率的机组只要1.6 分钟就能够达到稳定。 2.2.2 机组允许的流量变化范围 机组允许的最低流量和最高流量之间是该机组允 许的流量变化范围。 根据以前的设计原则，蒸发侧的水流速度在3英 尺/分钟到11英尺/分钟之间(0.914米/秒到3.35米/秒)。 通常来讲，为了提高蒸发器的换热效果，流速越高越好； 而从减少蒸发器震动和管壁磨损的角度，流速越低越好。 近年来通过研究和试验，一些生产商已经可以将流速 提升至1.5英尺/分钟(4.57米/秒)，这推动了一次泵变 流量系统的发展。允许的最低流量越小，系统节能的 潜力越大；蒸发器的回程越多，越有可能降低最低流量。表2-2-2 蒸发器水侧的最低/高流速满液式或降液式蒸发器 传统设计 新的设计 标准管束 高性能管束 水的流速 英尺/秒（米/秒） 最小值 3.0（0.92） 1.5（0.46） 2.0（0.61） 最大值 11-12（3.3-3.6） -一 次 泵 变 流 量 系 统运行着的冷水机组台数 运行着的冷水机组台数+11台冷冻机开启到2台冷冻机开启引起的流量变化 （阀门行程60秒）： ? 具有2%/分钟可允许流量变化率的机组需要30 分钟达到稳定； ? 具有10%/分钟可允许流量变化率的机组需要5 分钟达到稳定；典型的ARI冷水机组选型报告中有最低流量的信息， 如表2-2-3。表2-2-3 冷水机组ARI选型报告（示例） Evaporator InformationEvap leaving temp Evap flow rate(蒸发器额定流量) Evap entering temp Evap flow capacity Evap water box type Evap pressure drop Evap fouling factor Evap fluid type Evap fluid concentration Evap water box pressure 5.00 ?C 93.0 L/s 14.00 ?C 0.0264 L/s/kW non-marine 18.1 kPa 0. - ?C/kW water N/A 150 psigCondenser InformationCond entering temp Cond flow rate Cond leaving temp Cond flow/capacity Cond water box type Cond pressure drop Cond fouling factor Cond fluid type Cond fluid concentration Cond water box pressure 32.00 ?C 101.8 L/s 42.00 ?C 0.0289 L/s/kW non-marine 19.9 kPa 0. - ?C/kW water N/A 150 psig cond.water pressureEvap min flow rate(蒸发器最小流量) 35.5330L/sElectrical InformationMotor LRA Primary RLA 6798 A 1142.2 A Min circuit ampacity Max over current protection 1483 A 2500 A9一 次 泵 变 流 量一 次 泵 变 流 量 系 统在一次泵变流量系统中，除单一机组的一次泵变 流系统外，多机并联系统推荐的冷水机组最低流量在 额定流量的50％以下，即满足：额定流量／最低流量 &２。在表2-2-3数据中，最低流量为35.533L/s，额 定流量为93.0L/s，额定流量／最低流量＝93／ 35.533＝2.62&2，符合要求。这样设计的主要原因是 为了避免在两台或以上的机组运行时旁通阀动作，如 果最低流量大于额定流量的50%时，会给自控的逻辑 设计增加难度。通过蒸发器的水流量短时间内减少一半后，常规 冷水机组的出水温度和回水温度会在相当长一段时间 内失控（见图2-2-2，温度偏离时间长达30分钟）， 而配备带有前馈和流量补偿的控制器的冷水机组能快 速稳定出水温度（见图2-2-3）。2.2.4 变流量的机组效率 冷水机组在变流量条件下的能耗趋势也是衡量机 组性能的重要指标之一。先进的变流量冷水机组在部 分负荷，蒸发器变流量工况下与定流量相比，COP变 化极小。大多数业主都希望设计实施一个多机并联的 一次泵变流量系统，这样机组的运行权重通常保持在 50％以上，其COP变化会更小。以500冷吨（1758kW） 机组为例，对定流量与变流量能耗的比较，如图 2-2-4所示。500RT机组效率比较-定流量VS变流量8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0因此冷水机组的流量变化范围和每分钟允许流量 变化率两者是衡量冷水机组性能的指标。机组的流量 变化范围越大，冷水机组节能效果越明显。机组的每 分钟允许流量变化率越大，变流量时出水温度波动越小。 推荐机组能承受每分钟30-50%的流量变化率。2.2.3 前馈功能和流量补偿 冷水机组每分钟允许流量变化率与机组控制器的 特性相关，可变流量冷水机组的控制器不仅具有常规 的反馈控制功能，还具有更为先进的前馈控制功能。 机载控制器不但可以根据冷水机组出水温度变化调节 机组负荷，还能根据冷水机组进水温度变化来预测空 调负荷变化对出水温度的影响。因此使用该控制器的 冷水机组允许较大的流量变化率，可达到每分钟30%。 该控制器同时还能扩展蒸发器水侧的压差补偿，这样 离心式冷水机组的允许流量变化率可以进一步加大到 每分钟50%。流量补偿控制 可在大流量时控制水温 波动，在最小流量时机组能效比（COP）15% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%机组部分负荷（％） 定流量 变流量图2-2-4 无前馈控制和变流量补偿功能的机组2.3 旁通阀和流量传感器 由于冷水机组蒸发侧变流量的范围不是从0%100%，因此当用户侧的流量低于冷水机组最低允许 流量时，需要旁通部分水流量，保证通过蒸发器的水 流量不低于机组的最低允许流量。在冷冻水回水干管 上安装流量传感器可测得水系统的总流量，用来控制 旁通阀。一旦系统只剩最后一台机组运行时，当负荷 侧的冷量需求继续下降直到该机组的预定最低流量时， 旁通阀动作，确保旁通流量加上负荷侧需求侧的流量一 次 泵 变 流 量精确控制水温，特灵 的CH530机载控制 器就具备此功能。压差传感器图2-2-1 冷水机组的流量补偿10不低于冷水机组设定的最小流量。 由于水侧压差传感器比精准的流量传感器价格低， 且压差和流量有着一一对应的关系，如图2-3所示， 因此也可以用蒸发侧的压差传感器来代替流量传感器， 利用压差推算蒸发器的流量。1002.3.1 变频水泵运行 水泵数量可以不同于冷水机组数量，两者的启停 控制相互独立，变频水泵流量由典型干管末端压差来 控制，以满足负荷侧流量的需求；而冷水机组的启停 则由机组运行电流来控制，以满足负荷侧冷量的需求。 变频水泵的变频范围通常会设置一个下限（如： 15Hz），低于该频率运行会引起马达散热不畅甚至发 生烧坏马达等现象。不同的电机会有不同的最低频率，10具体请咨询水泵供应商。 下图显示的是水泵效率与变频变流的关系。在变一 次 泵 变 流 量 系 统11001000频变流过程中，水泵的效率变化不大，和系统的阻力 特性相对吻合。压头 9080图2-3 典型的蒸发器流量与阻力的对应关系等效率曲线50% 70%%效率83% 83% 80%80%水温 ?C ?F没有流量补偿流量 GMP CMH 1,500.00 340.5 1,300.00 295.1 1,100.00 249.7蒸发器水流量70 60 50 40 30 20 10 0 0%速度曲线54.4 130 48.8 120 43.3 110 38.3 100 32.2 90 26.6 80 21.1 70 15.5 60 10.0 50 4.4 40 -1.1 30 0:00:00蒸发器出水温度900.00 204.3 700.00 158.9 500.00 113.5 300.00 100.00 68.1 22.770% 100% 90% 80% 70% 60% %速度 40% 30% 200 400 600 800 1600流量蒸发器进水温度-100.00 -22.7冷水机组开 冷水机组关图2-3-1 可变速的水泵效率-300.00 -68.1冷水机组0:10:000:20:00 0:30:00 0:40:00 时间（小时：分：秒）-500.00 -113.5 0:50:002.3.2 冷水机组的加减机 冷水机组的加减机控制逻辑有多种选择，相对可 靠、节能的方式是以压缩机运行电流RLA与额定电流 的比值为依据。 加机时，若机组运行电流与额定电流的百分比大 于设定值（如90％），并且持续10~15分钟，则开启 另一台机组。这种控制方式的好处是供水温度的控制 精度高，在系统供水温度尚未偏离设定温度时，已经 开始加机了。 同样地，减机时，每台正在运转的机组的运行电 流与额定电流的百分比之和除以运行机组台数减1， 如果得到的值小于设定值（如80％），那么某一台机 组就会关闭。图2-2-2 无前馈控制和变流量补偿功能的机组水温 ?C ?F具有流量补偿流量 GMP CMH 1,500.00 340.5 1,300.00 295.1 1,100.00 249.7蒸发器水流量54.4 130 48.8 120 43.3 110 38.3 100 32.2 90 26.6 80 21.1 70 15.5 60 10.0 50 4.4 40 -1.1 30 0:00:00 0:10:00900.00 204.3 700.00 158.9 500.00 113.5 300.00 68.1 22.7蒸发器进水温度100.00-100.00 -22.7 -300.00 -68.1蒸发器出水温度-500.00 -113.5 0:50:000:20:00 0:30:00 0:40:00 时间（小时：分：秒）图2-2-3 有前馈控制和变流量补偿功能的机组11一 次 泵 变 流 量一 次 泵 变 流 量 系 统%设定值 ≥%RLA（运行机组） 运行机组台数－1时，冷水机组满负荷运行的制冷量通常大于其设 计冷量（额定冷量）。由于一次泵变流量系统的 冷水机组和水泵台数不是一一对应，因此通过加 大冷水机组蒸发器的流量，可以充分利用冷水机 组的超额冷量，在某些负荷段时不必开启更多台 冷水机组和相应的冷却水泵, 从而减少冷水机组 和冷却水泵的全年运行时数和能耗； ? 消除一次泵定流量和二次泵系统的“低温差综合 症”，确保冷水机组高效地运行； ? 空调冷水系统从一次泵定流量系统、二次泵变流例如,3台正在运转的机组运行电流分别为其额定 电流的50%，则可以关闭一台机组。80% ≥ 50%+50%+50% 3－1 80% ≥ 75%当冷水机组加减机时，若蒸发器的规格不同，则 需要注意不同机组蒸发器的压降对流量分配的影响。2.4 一次泵变流量系统主要特点 ? 冷水机组和水泵的台数不必一一对应，两者启停 可分别独立控制； ? 与二次泵变流量系统相比，一次泵变流量系统省 去了其中的一次泵（定速水泵），节省了初投资 和机房面积； ? 能够根据末端负荷的变化，调节负荷侧和冷水机 组蒸发器侧的流量，从而最大限度地降低变频水 泵的能耗； ? 能够在冷却水温度低于设计工况时，利用超过额 定的水量来获得超额冷量。冷水机组是按照设计 工况来选型的，当冷却水进水温度低于设计工况量系统到一次泵变流量系统的演变，是从水泵不 节能、负荷侧水泵节能，到全程水泵节能的发展 过程，也是系统配置从简单到复杂、再回归简单 的发展过程。推广一次泵变流量系统并不排斥二 次泵系统，比如对于晚间有较小负荷的基载空调， 或是对于冷水机房供给多个单体建筑的应用，就 可以考虑一次泵变流量结合二次泵变流量来进行； ? 一次泵变流量系统中，冷水机组的蒸发器流量允 许变化范围和允许流量变化率是系统设计的首要 问题，而冷水机组控制器对稳定出水温度起看关 键性的作用。在相应的冷水机组群控时，主要关 注旁通阀和流量传感器、变频水泵运行以及冷水 机组的加减机。一 次 泵 变 流 量12三、冷水机组变频与高效率冷水机组的区别经常有人会问，由于冷水机组的压缩机电机功率 大于水泵的功率，是否可以用冷水机组变频来代替冷 水侧的水泵变频？实际上这是两个不同的应用。当机 房内只设有一台冷水机组、同时室外温度较低的时候， 变频冷水机组会有较好的能效；反之对于设有多台冷 水机组的系统，则可采用同等价格的高效率机组来取 得更佳的系统运行能效。 变频冷水机组侧重的是机组的部分负荷效率，通 常在25-75%的负荷段。而高效率机组则更注重机组 在75-100%负荷段的能效。为了解冷水机组变频的应 用，我们先对以下概念作简要的介绍。COP,W/W EER,Btu/h/W kW/ton3.1 IPLV与NPLV 1998年12月，美国ARI推出了新的冷水机组测评 标准，用ARI Standard 550/590-1998来取代过去的 ARI Standard 550-1992。其中规定了部分负荷效率 IPLV / NPLV的具体计算公式：表3-1-1 流量减少（变化）百分比冷水机组部分负荷效率的计算公式 IPLV or NPLV = 0.01A+0.42B+0.45C+0.12D + + + 1 IPLV or NPLV = 0.01 0.42 0.45 0.12 A B C D 冷 水机组负荷百分比 Ａ at 100% B at 75% C at 50% D at 25% - at 0%测评工况如下：表3-1-2 I/NPLV的评价工况IPLV评价工况 水冷冷凝器 进水温度 ?F（?C） 流量 gpm/ton（Lps/kW） 蒸发器 离开蒸发器的温度 ?F（?C） 流量 gpm/ton（Lps/kW） NPLV评价工况 水冷冷凝器 进水温度 ?F（?C） 流量 gpm/ton（Lps/kW） 蒸发器 离开蒸发器的温度 ?F（?C） 流量 gpm/ton（Lps/kW） 根据设定 根据设定 根据设定 根据设定 65(18.3) 65(18.3) 65(18.3) 44(6.7) 2.4(0.043) 44(6.7) 2.4(0.043) 85(29.4) 3.0(0.054) 75(23.9) 65(18.3) 65(18.3) 65(18.3)冷 水 机 组 变 频 与 高 效 率 冷 水 机 组 的 区 别污垢系数 h-ft2-?F/Btu（m2-?C/W） 0.044)污垢系数 h-ft2-?F/Btu（m2-?C/W） 0.018)污垢系数 h-ft2-?F/Btu（m2-?C/W） 根据设定污垢系数 h-ft2-?F/Btu（m2-?C/W） 根据设定13一 次 泵 变 流 量冷 水 机 组 变 频 与 高 效 率 冷 水 机 组 的 区 别3.2 多台冷水机组机房?F ?C 85 29.4 设计冷却水进水温度下图是一台700冷吨的高效离心机和一台同等冷 量的变频离心机的部分负荷效率比较图，可以发现， 当机组负荷高时，高效机组的效率高于变频机组，当 机组负荷低，且冷却水温度相应降低时，变频机组的 效率才比高效机组高。ARI Standard 550- 0.7 kW/ton ARI Standard 550/590- 0.5 0.4 0.3 0% 25% 50% 75% 100% % Load80 26.775 23.970 21.165 18.3-高效冷水机组 -变频冷水机组 -标准效率冷水机组60 15.6 0 25 50 75 100图3-2-2 冷水机组效率比较图3-2-1 I/NPLV 98版与92版之区别多数冷水机房选择多台机组，在一个典型的2台 根据现行的ARI Standard 550/590-1998标准， 可以较方便地对只有单一台机组的系统运行进行测评， 而对于多台机组的系统进行能效评估时，应当根据当 地的气象设计参数、建筑物的负荷特性、机组在各负 荷段的运行时间，外气温度低时采用新风供冷的应用 状况，以及辅助设备如水泵、冷却塔的能耗来进行综 合评估。正如ARI Standard 550/590-1998中的D2.1 条所述：“...a comprehensive analysis that reflects the actual weather data，building load characteristics， operational hours，economizer capabilities and energy drawn by auxiliaries such as pumps and cooling towers when calculating the chiller and system efficiency.”因此，多数冷水机房都会选用超 过一台的机组数量，这时，权衡机房的运行效率不应 该简单地用I/NPLV来判断，因为多台机组联合时，每 台机组的部分负荷权重向满载靠拢，ARI Standard 析机组的满载效率和部分负荷效率，以用户价值最大 化为目标。 550/590-1998“individual chillers operating within multiple chiller systems are more heavily loaded than single chillers within single chiller systems.”表3-2-1 冷水机组负荷权重分析系统负荷 10% （RT） 冷水机 130 组负荷 500RT% RT 500RT% RT 300RT% 43% 87% off 65% 81% 98% off off off 20% 30% 260 off 390 78% 390 off 40% 50% 520 650 60% 780 98% 488 off 70% 910 91% 455 91% 455 off 80% 90% 100% 00 80% 90% 100% 400 450 500500冷吨加一台300冷吨的机房，我们可以发现，在绝 大部分负荷段内，运行机组的负荷段是在78%以上。 因此，在多冷水机组的系统中，采用高效机组比变频 冷水机组可以获得更佳的能效。 因此，在作系统设计和机组选择时，必须综合分65% 81% 325 off 406 off80% 90% 100% 400 450 50080% 90% 100%注：系统包括2台500RT和1台300RT机组一 次 泵 变 流 量14四、冷水机组性能参数表4.1 常规温差一次侧变流量冷水机组性能表型号 420-301-278-I050S-500-I050L-450 420-337-283-I050S-550-I050L-500 420-337-283-T050S-500-I050L-500 565-379-288-I080S-630-I080S-710 565-379-288-I080S-800-I080L-800 565-433-302-I080S-800-I080L-800 780-489-287-I080S-710-I080L-800 780-548-293-I080S-800-I080L-710 780-548-293-I080S-890-I080L-800 780-548-293-T080S-800-I080L-800 780-621-298-I142L-980-I142L-890 780-621-298-I142L-L-980 -I142L-L-6-290-I142L-L-9-297-I142L-L-2-310-I210L-L-1610 制冷量 效率 蒸发器 冷凝器 重量 外形尺寸 Ton kW/Ton 水量m3/h 最小流量m3/h 压降kPa 水量m3/h 压降kPa 运输重量kg运行重量kg 长mm 宽mm 高mm 400 0.629 241 44.3 51 289 68 45 0 0.643 271 48.7 53 325 70 45 0 0.629 301 67.7 91 361 86 45 0 0.618 332 55.5 60 396 41
76 600 0.594 362 70.7 45 429 50
41 650 0.616 392 70.7 52 467 59
41 700 0.608 422 63.0 75 501 67
44 750 0.611 452 70.7 68 538 96
44 800 0.613 482 78.8 63 574 87
44 850 0.595 512 1}