中央空调大温差优化设计探讨

随着我国国民经济的发展，人民生活水平的提高，建筑能耗已经占全国总能耗的30%左右，而空调耗能一般占整个建筑能耗的60%以上，且比例在不断增加(increase)。因此，对空调系统的节能优化设计，提高系统的经济适用性，已经是目前行业关注的首要问题。由于楼宇的空调电费取决于整个空调系统的能耗,因此不仅需要提高空调设备(shèbèi)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。写字楼中央空调冷水系统包括冷水机组、冷却塔(The cooling tower)、冷水水泵及冷却水泵等几个主要的耗能部件。因此在空调系统的设计中出现了诸如(zhū rú)变风量（定义：单位时间内空气的流通量）空调、变水量空调、大温差空调、蓄冷空调等节能或提高系统经济性的技术,其中变风量或变水量空调是提高空调负荷(load)变化时的调节性能的技术,通过(tōng guò)变风量或变水量对空调负荷变化的实时响应来达到节能的目的;大温差空调是在空调设计工况和设计负荷下的节能技术,它通过提高冷(热)量输送(delivery)过程中载冷(热)剂的温差来提供冷(热)量的输送效率。

　　一、大温差系统概述
中央空调大温差是指相对于国内中央空调常规设计的送风、水温差为5℃而提出的，指中央空调系统(system)的送风、水温差大于常规温差。西安中央空调维修是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体（制冷工质）处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。 制冷设备维修通过设备的工作循环将物体及其周围的热量移出，造成并维持一定的低温状态。目前所用的制冷剂主要是氟里昂和氨，尤以氟里昂使用最多。但由于氟里昂对大气臭氧层的破坏作用，已经开始受到环保条例的制约。氨及其他新型冷剂正被重新采用和试制中。大温差空调是在空调设计工况和设计负荷下的节能技术，通过(tōng guò)提高冷(热)量输送过程中载冷(热)剂的温差来提供冷(热)量的输送效率;蓄冷空调是空调冷量制备的经济(jīng jì)性技术，通过 ;移峰填谷 ；利用电力的 ;峰谷差价 ;来实现制冷系统的经济性，从空调系统设计来说，在空调设计工况及设计负荷下的节能是绝对的、无条件的;负荷调节的节能和利用电力的 ;峰谷差价 ;的 ;节钱 ;是相对的、有条件的。
楼宇中央空调的冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷冻(freezing)水水泵及冷却水水泵等几个主要的耗能部件。空调维修有三种释义，分别为更换配件、纯维修配件、根据功能改修，维护和恢复，维护、保养、修理。 其中，大温差冷水系统可以节约(jié yuē)系统的循环水量，相应减少水泵的扬程及运行费用(expense)，减少管道(Conduit)的尺寸，节约系统的初投资（意义：是未来收益的累积）。冷却水大温差设计时，可以减少冷却塔尺寸，节约冷却塔的占地面(ground)积，减少水泵的流量和水管的尺寸，当冷却水温度比常规水温高 2℃时，可减少运行费用3%～7%，节省一次投资 10%～20%。与风机的性能分析相似，可以用水泵的相似理论进行分析，当冷水供回水温差增大一倍时，冷却水泵的运行能耗将大大减少，国内已有这方面的文献，这说明采用冷水大温差运行的经济效益(benefit)是非常明显的。在实际的工程(Engineering)设计中，管内水速一般采用1～2m/s（国际上允许的管内流速比国内高得多）。因此，流速不变时，由于管径减少，单位(unit)管长的磨擦阻力增加，但是，即使是考虑到管道系统的阻力变化对系统能耗的影响(influence)，这方面节能效果也是相当可观的。目前,已有不少工程都采用了空调大温差技术,例如:上海万国金融大厦冷冻水供回水温差为7.7℃(6.7/14.4℃),冷却水温差为8℃(32/40℃);上海浦东国际金融大厦冷冻水供回水温差为l0℃(5.6/15.6);上海中国保险(insur)大厦冷冻水供回水温差为8.9℃(6.7/15.6℃);上海儿童(child)医学(science)中心,采用的冰蓄冷系统冷冻水侧温差为7.58℃(5.72/13.3℃);上海金茂大厦则采用了送风大温差设计;广州大学城区域供冷系统冷水机组(不包冰蓄冷)冷冻水供回水温差为10.5℃(2.5/13℃)。
在系统运行的过程中，当冷水机组(unit)的冷水出口温度不变时，将冷水温升加大1倍，马达功率变化很小，或没有变化，甚至有所下降，而压降则明显减小。西安中央空调维修是利用液体汽化时的吸热、冷凝时的放热效应来实现制冷的。液体汽化形成蒸汽。当液体（制冷工质）处在密闭的容器中时，此容器中除了液体及液体本身所产生的蒸汽外，不存在其他任何气体，液体和蒸汽将在某一压力下达到平衡，此时的汽体称为饱和蒸汽，压力称为饱和压力，温度称为饱和温度。 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（reduce)，单位质量制冷量能耗增加(increase) ; 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(evaporation)温度降低，单位质量有效能损失呈明显上升。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1.8%～6%；而轴功率减少0～0.5%。降低蒸发温度，则电机功率增加，尤其是冷水初温降低至5℃时，电机功率明显上升。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。所以，随着水流量的减小，整个系统的总能耗是逐渐减小的，冷却水水泵、冷冻(freezing)水水泵及冷却塔的能耗也是逐渐降低的，而压缩(compression)机的能耗则反而可能会增多。这个变化趋势（trend)是与水流量减小而水温差增大有关的，需对具体问题(Emerson)进行分析。

　　二、大温差系统末端设备选择
由于水系统(system)末端设备(写字楼中央空调箱、风机盘管等) 通常按照冷冻水供、回水5℃温差进行设计和制造，故人们担心现有的水系统末端设备应用于大温差小流量系统时，能否提供充足的冷量和合适的中央空调出风温度。中央空调维修用制冷技术属于普通制冷范围，主要是采用液体汽化制冷法。（主要是利用液体汽化过程要吸收比潜热，而且液体压力不同，其沸点也不同，压力越低，沸点越低。）根据热量从高温物体向低温物体转移的不同方式，可分为：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷。 通过电脑选型软件（如特灵公司(Company)的 TOPSS 软件），在冷冻水供、回水温(Water temperature)差分别为 5.6℃、8℃、10℃时，比较所选择水盘管的排数，以便判断(judgment)是否需要更新水系统末端设备。
结果(result)显示(display)：采用冷水大温差后，同一中央空调机组的制冷量可能增大也可能最大化减少。经试算，在给定的大温差ΔT下，要保证相同冷量，可以降低冷水大温差的供回水温度，这样可以减少中央空调机组的型号(xíng hào)尺寸，降低系统的一次投资。反之，若升高冷水供、回水温度，中央空调机组的冷量将减少。所以，为保证系统的冷量，可增加表冷器的排数或增加表冷器的迎风面积，增加系统的一次投资费用。其经济性需对具体项目进行综合分析(Analyse)比较。
写字楼中央空调(conditioning)节能(Energy saving)是大趋势，科学(science)生产技术的进步必将为我们提供更好的节能空调设备，空调系统领域的理论分析的不断深入和升华，也会为我们指出更多的节能途径。降低空调的整体能耗,不仅需要提高(空调设备的自身效率,还需要优化系统。在同等初投资的前提下如何优化系统是我们研究的关键。传统的设计工况并非最佳运行工况,引入大温差就是想利用这些潜在能力。所以在实际运用中,我们需要根据不同情况进行分析,在合理的温差范围内利用大温差。诸多实例表明其是切实可行的，具有广阔的应用前景(front view)。