空调水系统变水温运行方案研究

 

图1风机盘管的冷量随冷水温度变化曲线随着风机盘管进口冷水温度的升高，风机盘管的制冷量逐渐下降，呈线性变化。当冷水温度由7℃改变为9℃时，风机盘管的制冷能力下降了16%；改变为12℃时，风机盘管的制冷能力下降了40%。从图1中三条曲线可以看到，冷水温度的升高导致制冷量下降，但冷冻水温度提高对全热冷量、显热冷量和潜热冷量的影响程度是不同的，其中对潜热冷量的影响最大，显热冷量影响最小，全热冷量介于其间。1.2新风机组变水温性能在冷水温度满足风机盘管的热湿处理能力的同时，还要保证在相同冷水温度下，新风机组的处理能力也满足要求。表冷器的热工性能受到以下几个因素的影响：①进口空气参数；②处理风量；③冷水温度；④冷水流量。为便于研究，选用JW30－4型6排通用型表冷器进行分析，处理风量16000kg/h，水流量23500kg/h，迎面风速2.5m/s，水流速1.6m/s。本文采用全热交换效率计算方法讨论处理风量和水流量不变，通过改变冷水温度和进出口空气参数来具体分析表冷器的热工性能。空调负荷率可以认为与室外空气干球温度的线性关系。下面是根据ARI标准[4]计算出来得负荷率与室外干球温度的对应关系。表2负荷率与室外空气干、湿球温度的关系负荷率/%1009590858075706560室外干球温度/℃3533.932.831.730.629.428.327.226.1室外湿球温度/℃2927.6326.2724.923.5322.1720.819.4318.07编制表冷器计算程序，运行得到变工况下新风机组的热工性能。表3部分负荷时新风机组的热工性能部分负荷率/％10090807060冷水温度/℃78.29.410.611.8室外新风干球温度/℃3532.830.528.326.1室外新风湿球温度/℃2926.2723.5320.818.07新风送风干球温度/℃15.715.415.11514.9处理空气所需的的Eg0.6890.7070.7310.7510.783表冷器实际能达到的Eg′0.6890.7110.7340.7590.788从表3可以看到，在由于室外气象条件变化，空调负减少荷时，新风机组采取提高冷水温度做法，室外参对新风机组的影响超过了冷水温度提高对新风机组的影响，处理后的新风送风干球温度略有下降，说明在室外气象条件变化时，冷水温度提高对新风机组处理新风终状态影响不大，部分负荷时，相应提高冷水温度是可行的。1.3冷水机组变水温性能

 

图2冷水出口温度对机组COP的影响图2是某空调公司特定型号的三种类型（活塞式、螺杆式、离心式）冷水机组COP和冷水温度的关系，可以看出当冷却水供回水温度不变（32/37℃），冷水温度提高时，COP值变大，效率提高，冷水温度由7℃提高到10℃时，活塞式COP值提高了8.7％，螺杆式COP值提高了9.2％，离心式COP值提高了5.5％，节能潜力很大。2变水温对室内温湿度的影响根据上面的分析，当室外气象条件变化，空调系统处于部分负荷时，可以通过提高冷冻水供水温度，在满足室内负荷的同时，可以提高冷水机组的运行效率，以节约能耗。但变水温运行，冷水温度提高不仅会对风机盘管的热湿处理能力产生影响，还会影响到新风机组的处理能力，最终会对室内参数以及舒适度产生多大的影响，有必要对此进行定量的研究。本文采用室内热湿平衡方程来研究变水温对室内温湿度的影响，室内热湿平衡方程为：（6）（7）式中：GF—风机盘管送风量，kg/s；GW—室内新风量，kg/s；i0—风机盘管送风焓值，kJ/kg；i2—新风送风焓值，kJ/kg；iN¹—室内实际计算焓值，kJ/kg；d0—风机盘管送风含湿量，g/kg；d2—室内新风的含湿量，g/kg；dN¹—室内实际计算含湿量，g/kg；Q—室内余热量，kW；W—室内余湿量，g/s。首先根据上面的分析，编制程序，程序设计流程图如下：

 

图3室内温湿度计算流程图下面通过实例来说明部分负荷时冷水温度变化对室内参数的影响某空调房间，室内总余热量Q＝3.314kW，总余湿量W＝0.264g/s，夏季室内计算参数为：tN＝25℃，ФN＝50％，当地大气压力为101325Pa。新风机组和风机盘管都是定型的。新风量L＝90m3/h，新风比为0.15。讨论当由于室外气象条件引起室内余热总量变化，总余湿量不变时，负荷率与冷水温度以及新风送风干求温度的关系。解：根据上述公式编制的程序，通过迭代运算，运行结果如下表：表4部分负荷率时参数的变化负荷率/%10090807060冷水温度/℃78.29.410.611.8新风送风干球温度/℃16.215.915.615.515.4FCU送风干球温度/℃室内干球温度/℃11.525.113.224.914.824.516.424.318.124.1室内相对湿度/%49.852.85558.663从表4可以看到：当室内处于部分负荷状态时，通过调节冷水供水温度，可以使室内温湿度在舒适标准范围之内。实际上随着室外干湿球温度的下降，室内余湿量也会有所降低，所以实际室内相对湿度会略有一定程度的降低。因此，对于舒适性空调系统采用变水温质调节是可以满足要求的。3变水温运行方案对南京某饭店实际运行情况调研分析，并根据当地气象条件的特点，制定了以下几个阶段的变水温运行方案。表5某饭店变水温运行调节方案时间供水温度/℃运行机组台数～5月上旬11.515月中旬～6月上旬101～26月中旬～7月上旬8.227月中旬～8月中旬728月下旬～9月中旬8.229月下旬～10月上旬101～210月中旬～11.51根据对改饭店的现场测试结果，随着室外气象条件的变化，变水温运行对空调房间温湿度的影响不大，可以满足室内舒适度的要求。可见，该饭店采用变水温运行方案，是可行的。4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，可以考虑采用质调节的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分阶段变水温运行是针对过渡季节部分负荷条件下空调制冷系统节能运行调节而提出的，不需要增加任何设备，比变流量的节能方案更容易操作，只需考虑室外气象条件，负荷分布规律等影响因素，可以根据实际空调系统的动态空调负荷计算和空调制冷系统运行实践制定出更为细致的运行方案，使节能达到最优化。它对于一般舒适性空调系统来说，是一种简便可行的节能运行方案。参考文献：1刘金平，周登锦.空调系统变冷水温度调节的节能分析.暖通空调.2004,34(5):90～912陆琼文，刘传聚，曹静.浦东国际机场变空调供水温度节能运行方案分析.暖通空调.2003,33(2):123～1253韩伟国，陆亚俊.风机盘管加新风空调系统ε值比较设计方法.暖通空调.2002，35(2)：80～834ARI550590-1998标准5张雅锐，袁东立.建筑空调冷水系统变水温运行的节能分析.暖通空调.1991，21(5)：12～156林仁生.改变冷水出水温度对主机运行能耗及影响空气处理效果的分析.全国暖通空调制冷2000年学术会论文集.707～7107钱以明.高层建筑空调与节能.上海:同济大学出版社.19908赵荣义，范存养等.空调调节（第三版）.北京：中国建筑工业出版社，1994