冷水侧和冷却水侧大温差设计

时间:2016-11-23 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:近年来大温差空调水系统方案受到广泛关注。《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)要求冷冻水供、回水温差不小于5℃,并阐明某些实际工程采用8℃温差,获得了良好的节能效果, 如位于上海浦东

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,现在的冷水机组不但能够生产低温水,甚至可以制冰(乙二醇介质)。我们相信现代的技术已完全有能力制造出冷水侧低温出水,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

根据实验与分析,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。低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,末端的表冷器的换热量是增加了,因为对数温差引起的换热增加大于流量减少导致的换热减少,换句话,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不会增加投资,而且可以降低投资。

在低温低流下冷量的增加也得益于表冷器盘管内的扰流形成。通常,流量减少会使流体在管内的扰动减少,管内流动从扰流向层流变化,这时,在管内的扰流器设置会使水流增加扰动,提高换热系数。

3. 高温低流,使冷却塔更热

冷却水侧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,环境湿球温度WBT。

3.1. 逼近度

冷却塔的逼近度Approach 是离开冷却塔的冷却水温度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是28.2℃,离开冷却塔的冷水温度为32 ℃ , 那么逼近度为3.8 ℃Approach=CWT-WBT=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,较小的逼近度可以提供较低的冷却塔冷水温度,前提是选用较大冷却塔和较大的冷却塔风扇,这样冷却塔的初投资和运行费用会增加,占地面积增加。

3.2. 冷却塔的进出水温差

增加冷却塔的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。温差该设定多少才比较经济呢?

3.3. 使冷却塔更热

较大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℃),8℃(32/40℃),提高了冷却塔的换热效率, 降低了冷却塔、冷却水泵和相应管路系统的初投资。以1000RT 冷水机组选择冷却塔配置方案为例,比较二种方案的结果见表2,经过CTI 认证的国际品牌冷却塔电脑选型软件输出结果见图2、图3。

表2冷却塔的配置方案比较

冷却塔

方案1

方案2

配置方案

(常规温差)

(大温差)

冷却水温度

32-37℃

32-40℃

湿球温度

28.2℃

28.2℃

水流量

199l/s

125 l/s

冷却塔

4台

3台

CTI认证

15250型号

14.92kW/台

14.92kW/台

散热冗余

8.2%

3.4%

我们发现,相同的冷却塔在常规温差下需要四台,但在冷却水大温差工况下仅需要三台。冷却塔台数少了,占地面积小了,总价低了,耗电也少了。


4. 中保大厦大温差方案简介

中保大厦位于上海市浦东陆家嘴,是一座高38层,建筑面积为7.3 万平方米的5A 智能化办公楼。中保大厦于99 年4 月竣工,选用特灵2 台1000Ton和1 台500Ton 的冷水机组,由于采用大温差小流量系统设计,不仅节省了空调水系统的初投资,而且降低了空调水系统的整体能耗,每年可节约人民币约52.6 万元。大厦业主及物业管理部门对特灵的设备及节能效果比较满意。


4. 中保大厦大温差方案简介

该项目的冷冻水温差为6.8℃、比常规设计流量减少26.5%;冷却水温差为8℃,比常规设计流量减少37.5%。两种水系统方案的参数比较见表3

表3两种水系统方案的参数比较

水系统参数

常规方案

大温差方案

冷水温度(OC)

7/12

6.8/13.6

冷水流量(l/s)

386

284

冷却水温度(OC)

32/37

32/40

冷却水流量(l/s)

606

379

使用空调系统分析软件SystemAnalyzer模拟该大厦 建筑物的负荷,与实际冷负荷比较,10个月的平均误差2%左右,最大误差6.23%。System Analyzer软件的分析步骤见图5, 模拟结果见表4和图6

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