傳統的空調系統設計你沒有考慮到的,看這個項目會讓你眼前一亮~

空調 文章 建築機電知識分享 建築機電知識分享 2017-09-13

前面一篇文章《不看就OUT了,傳統的空調水系統設計方案即將被顛覆~》引起了很多專業人士的關注,給出了很多專業高水準的留言,還有些人給我私下留言探討,從整體留言來看,基本上對冷卻水的變流量和大溫差(31/39℃,8℃溫差)存在較大分歧和質疑,這裡要強調的是廠商要做的是整體高效機房,所以這期藉機電人脈公眾號和大家對本項目上採用冷卻水系統變流量及大溫差如何做到高效的整體機房再做進一步說明和探討。

前篇很多專業的朋友已經指出了特靈品牌(1000RT的機組為三級壓縮機組),所以本篇討論就不再避諱,也許會在一些細節問題上可有針對性的討論和觀點。

對於很多疑問溫差對冷機能效的影響可能遠遠大於水泵節省的能耗(這也是我之前的疑問),廠家給出的解釋是在冷機發揮最大效能的情況下再去考慮水系統大溫差的,雖然三級壓縮在做大溫差上有一定的優勢,但肯定會降低機組的能效(據說有5個點的衰減),只是在冷機能效降低與水泵、冷卻塔運能的能耗上怎麼去找到平衡,對於廠商要做的是高效機房,對於他們來說更重要的是能夠展現一個整體機房漂亮的kw/ton值(製冷設備運行效率),而不僅僅是一臺高效的主機,所以我們看看都採取了哪些措施:

傳統的空調系統設計你沒有考慮到的,看這個項目會讓你眼前一亮~

一、冷機、水泵、冷卻塔非一一對應設置

我在前一篇文章也說了,冷機和水泵、冷卻塔並不是一一對應運行了,4臺運行的冷水機組對應5臺冷卻水泵和9臺冷卻塔,也許好多人沒有注意這個問題,這個就會讓水泵可以降低頻率運行,而主機在高負荷下運行,做到水泵運行功率小,而主機又最高效。

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冷卻水泵運行工況

我們看到:

運行的9臺冷卻水泵設計額定流量:507m3/h;設計額定功率:37KW,此時的運行功率為10.9KW(前面已經計算過,理論計算時完全符合轉速的3次方關係);頻率為35.5HZ(據說水泵變頻是完全追蹤主機的負載)。

實際運行溫差約7℃,冷卻水總流量1593m3/h,這裡額外計算了一個數據,就是5臺泵並聯在此刻的流量損失約14%。

二、冷卻塔選型加大,冷卻塔儘量多開

選用CTI認證的冷卻塔,逼近度可以做到3℃左右,現冷卻塔加大,逼近度可以做到更小,冷卻水溫度越低會使冷機的效率越高,同時冷卻塔的加大,在溼球溫度高的情況下,會降低冷卻泵的運行頻率,在溼球溫度低的情況下,也可以降低風扇的運行頻率。在冷卻塔加大上的投資可以在運行能耗上找回,在系統壽命內有個投資回收期。

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冷卻塔風機運行工況

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室外環境

我們看到:

運行的9臺冷卻塔風機設計額定功率:18.5KW,此時的運行有功功率為14KW(看到這有沒有疑問?下面手繪一張圖供參考);頻率為49.2HZ,基本上沒有變頻,因為冷卻塔風機是根據溼球溫度變頻的。(室外溼球溫度為27.48℃,而上海室外設計溼球溫度為27.9℃)。

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三、冷機卸載電流設置較高,讓機組儘量在高負荷率運行,而在冷卻水溫度降低,負荷較小時,就啟動2臺變頻機組。(變頻機組在冷卻水溫度低時效率會較高)

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運行策略

此時,4臺機組運行情況下的加減機設置

我們看到:

加載:機組的平均電流大於95%時,進行加機。

減載:機組的平均電流小於71.5%時,進行減機。

(現機組的平均電流是73.9%)

前面文章說了,本項目採用了4x1000RT(定頻三級壓縮離心機)+2x600RT(變頻離心機)

而目前狀態是4臺1000RT的定頻離心機在運行,平均電流並沒有設置到很低,當室外冷卻水溫度降低,室內負荷很小時,就切換到小的變頻機組運行,這種運行策略也是保障機組高效運行的一種措施。

最後,我們把本項目整體機房設備能效與紅皮書最高設備能效進行對比,以下紅線框出來的是紅皮書給的最高能效(注意單位,後面對比時已經換算成KW/TON)

傳統的空調系統設計你沒有考慮到的,看這個項目會讓你眼前一亮~

冷機的COP我們現行國家《公共建築節能設計標準》(GB50189-2015)夏熱冬冷地區取5.9計算,輔助設備按紅皮書的最低(節能)的值計算:

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從上述對比可以看出:

本項目上除冷卻塔的能耗略大外,其它設備能耗均小於比較理想的常規項目,整體機房能效5.51>4.65(常規項目中比較理想的整體機房能效值),而本項目冷卻塔能效較高的原因應該可以歸結於對冷卻塔的放大選型。

所以從數據上來看,本項目採取冷卻水變流量及大溫差的做法換來整體機房的能效的提高是理想的或者說是成功的。

最後對比一下幾年前“廣州白天鵝賓館”的改造做法:

1、選用高效的冷水機組,冷凍水採用7/15℃,8℃大溫差。

2、冷卻塔放到了1.5倍左右,選用的是CTI塔,減小逼近度,冷卻水採用30.5/35.5的較常規低溫冷卻水。

3、冷凍水泵、冷卻水泵均採用變頻泵。

4、放到蒸發器和冷凝器的選擇,降低機組壓降,選擇低阻力閥門,減小機房阻力。

5、優化管道彎頭做法,加大冷卻水總管,減少管網阻力。

等等措施,應該是本項目借鑑了其很多類似做法,據有關資料顯示,機房常年的能效比高於5.4。

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