冷却水变流量对空调节能的综合影响

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1、中国T程热物理学会T程热力学17能源利用2004年学术会议编号：041080冷却水变流量对空调节能的综合影晌李苏泷南京埋_丁大学动力1=程学院．江苏南京210094Tel：(025)84315485，E—mail：sulongli@sinacorn摘要分析集中窄调冷却水娈流羹对水冷式制冷机制拎性能的影响；通过理论分析和模拟，得到守调冷却水系统变流量情况下水泉的节能率与相对流量和水泵相对十制冷机电功率等因素的关系，并给出了不考虑这一影响对于宅调冷却水系统变流麓节能分析所引起的偏差：指出研究和掌握冷水机组变流量下的制冷性能对

2、于空调冷却水变流量系统设计的重要性。关键词中央窀调，冷却水．变流量．制冷机，节能yO引言近年来，随着经济的快速发展，中央空调的使用越来越多，其能耗占总能耗的比重也在不断上升，上海等城市夏季中央空调用电量已占全市总用电量的30％以上，给各城市的电力供府带来很火的压力。冈此，空调节能设计和运行显得日益重要。中央空调绝人部分时间内是在部分负荷F运行，通常在50％负荷以F的运行时间超过70％，再加上负荷计算偏人在设计中普遍地存在，致使制冷机和水泵选配流量偏大．空调运行中经常出现大流量、小温差的情况。随着电力电子技术的进步和变频器

3、性价比的不断提高，交流电机变频调速技术的应用越来越普遍。作为水泵调速节能的一个方面，中央空调冷却水变流量技术在：[程中得到了一定的运用“。，但由于集中空调系统有着不同于一般流体输配系统的特点，在工程改造和节能核算中存在着一些问题，也有一些争议”“”’。特别是如何评估水流蹙变化对于制冷机制冷性能以及总的节能效果的影响。还需要进行研究。1冷却水变流最对制冷机制冷性能的影响在传统的中央空调水系统设计中，通过制冷机的冷水和冷却水的流量基本保持不变。考虑到阻力和对管道的腐蚀因素，冷却水的流速不宜太大；考虑到冷凝器中应保持紊流状态．

4、使之具有较好的换热效果，并有一定的冲刷作用，冷却水流速也不宜过小。计算机控制技术的发展，使得目前不同类型的制冷机均能实现冷量的自动调节．并使制冷机水侧变流量成为可能。目前许多品牌的制冷机允许通过蒸发器和冷凝器的水流量在额定流量的50％～100％以内变化。当用户负荷为部分负荷情况时，减小冷凝器中冷却水流量，冷凝器中水侧换热系数将减小。在与额定流量相比，保证同样的末端负荷和冷却水进水温度情况F，将提高进出冷凝器冷却水温差和平均对数温差，从而使得冷凝温度和冷凝压力有所提高，机组的运行效率将下降。模拟分析和实际测试已基本证实了这

5、一点”113I，但由于目前缺乏系统的实验数据，冷却水变流量对于冷水机缉制冷效率的影响还缺少定量结果。一般认为与冷媒水情形相似，在设计水鼙60％以上范围内变化时，制冷机的制冷效率(COP)F降幅度不超过10％“”’o虽然变水量运行对于制冷机的制冷效率影响并不火，但由于制冷机的电功耗远人丁水泵的电功耗，一般情况F，冷却水水泵的电功率约为制冷机电功率的20％左右。因此，衡餐冷却水系统交流量运行的节能效果不仅要考虑冷却水泵的变速节能．还应考虑冷凝器变流蟹运行造成制冷机制冷效率r降而额外增加的电耗。2冷却水变流量节能理论分析现将在

6、某一部分负荷情况F变流量与定流最两种情形的制冷机和冷却水泵的总能耗进行比较，设定流量情形制冷机和水泵的输入功率分别为N，和N一变流量情形为Ⅳ，和N．，。水泵变速引起的节能率为：坐：!生!：：!!匕!生!：：!￡!：1一生一竺￡：竺f(1)¨NP～P部分负荷情况下，由丁．环境温度和一【．况的改变，制冷机的输入功率M．与名义工况卜的输入功率¨。相差较大。且关系较为复杂，而对应的能效比(EER)虽有改变，但变化幅度相对较小。对应于同样的末端情况进行比较，变流量与定流量两种情形下的制冷量鹿相等(口=Q)，两种情形下制冷机的输入功

7、率可以用能效比来表示；生：兰堕(2)N，EER冈此，节能率可以表示为：竺：1一生一生f塑一11(3)Ⅳ，N，NPLEERJ‘根据能效比的定义，可将部分负荷情况F制冷机的输入功率N，用名义工况下的输入功翠Ⅳr。来表不：¨刊。．罴×警㈤式中Q和‰分别为定流量部分负荷情况下和名义工况下的制冷量，两者之比为部分负荷率·EER和EER,-则分别为定流量部分负荷情况F和名义工况下的能效比。这样，可将(3)式改写为：坐：l一生一旦点堕f坠￥塑一n(5)NPNPQoEER＼、NPkEER‘)在名义l。：况F，有：gtI(1+孟‘)2cG

8、A“(6)式中C为水的比容，Ato为名义．【况F的冷却水温差，G为定流量情形下的水流量。等式左端为冷凝器的散热量。在部分负荷下，减小水流对于末端设备的影响．一方面使传463Ⅶ⋯nA#女、t’In““女＆№”蚺±藿Ⅲ■^'图I能效比随相对流量的变化热系数减小，另一方面换热较充分．供同水温筹增人，总的效果使冷簧与水流量呈