大温差小流量的空调水系统方案

摘要：在楼宇空调水系统设计方案中，冷水机组的冷冻水供、回水温差通常为5 ℃。近年来冷水机组的效率提高很快，同时大温差小流量的空调水系统方案受到了更多关注。本文分析说明大温差小流量的空调水系统方案经过优化可以减少空调系统的总能耗和配套设备的初投资，探讨在该方案中空调水系统末端设备的选择问题，并结合工程实例说明该方案的应用效果。

关键词：冷水机组 空调水系统 运行费用 初投资

0 前言 近年来中国许多大中城市夏季电力短缺现象日趋严重，已影响了当地的经济发展和人民生活。夏季空调设备的耗电量节节攀升，高峰时甚至消耗约40 %的城市电力供应，因此节约用电迫在眉睫。

于2005年实施的《冷水机组能效限定值及能源效率等级》（GB19577-2004）和《公共建筑节能设计标准》（GB 50189-2005）均提出了强制性的冷水机组能效比要求，为空调设备节约用电打下坚实基础。

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。楼宇空调的冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷冻水水泵及冷却水水泵等几个主要的耗能部件。在过去的30年内，冷水机组的效率几乎提高了一倍，冷水机组占整个系统能耗的比例已降低了20 %，而冷却塔和水泵的能耗比例提高了10 %（图1）。需要优化空调系统的设计方案，调整各部件所占系统能耗的分配比例来降低整个系统的能耗。

图1 过去30年内冷水系统能耗百分比的变化

1 优化空调水系统 多年来冷水机组的冷冻水供、回水设计温差通常为5 ℃。冷水机组提供的冷量与冷冻水的供、回水温差和流量有关，计算公式如下：

Q = M*Cp*DT （1）

式（1）中假定比热Cp为常数。若所需的冷量Q不变，则既可采用增大流量M而减小温差DT的方案（即增加水泵耗功而减少机组耗功），又可采用减少流量M而增大温差DT的方案（即减少水泵耗功而增加机组耗功），而这两种方案的系统总能耗可能并不相等。

为了分析系统总能耗如何随水流量和水温差而变化，在表1中选择4种不同的流量/温差方案进行了计算。表中2.4/3.0 gpm/ton这一基准方案也是ARI的标准额定工况。本例中对系统的构成不作详细介绍。

表1 水流量对系统总能耗的影响 水流量方案 从表3中看出：冷冻水供、回水温差为8℃时，所需的水盘管排数无需增加（混风工况除外），水温差为10℃，所需的水盘管排数均需增加。

其次，可在水盘管内部加装扰流器强化换热，如图5所示，以达到减少水盘管排数的目的。?

图5 水盘管扰流器（Turbulator）

采用与上文相同的方法，通过电脑选型软件（如特灵公司的TOPSS软件）得出的所需水盘管排数列在表4中。

表4 扰流器对盘管排数的影响 盘管排数(有否扰流器)