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空調水系統變流量運行對冷水機組COP值影

  • 作者:admin
  • 發布時間:2020-04-06 14:42
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冷水機組變流量運行時,變化的冷凍水或冷卻水流量會使冷水機組的流動 換熱情況發生變化,從而對冷水機組的性能造成一定的影響,最終會體現在冷水 機組COP值的變化上。
所謂COP值,是在制冷工況條件下,整臺冷水機組中以同一單位表示的單 位時間從低溫物體移去的熱量與總輸入的電功率之比值
在空調水系統定流量運行時,冷凍供回水溫差一般會在5?6°C范圍內變化, 該情況下冷水機組蒸發器換熱管束內冷凍水的流速在會處在2. 4m/s到2. 8m/s 之間,機組運行效率和水泵的運行達到最佳狀態跖。目前冷水機組生產廠家對其 變流量運行所需條件基本上沒有爭議,部分廠家的產品手冊給岀了蒸發器和冷凝 器中的安全水流量范圍。據相關資料顯示,冷凍供水溫度低于5.6°C時,冷凍水 流量取值不能低于1. 45m/s,即流量最低取值為額定流量的28%?40%。為了冷水 機組的運行安全,經過冷凝器和蒸發器的水流量必須大于規定的最小流量,工程 上的一貫做法是在冷凍進岀水干管靠近冷水機組端設置壓差控制器,一旦壓差值 小于整定值,冷水機組便自動停機。我國生產的離心式冷水機組壓差整定值…般 為10kPa,蒸發器阻力取50?lOOkPa時,對應于lOkPa壓差整定值最小水流量應 在額定值的31. 6%?44. 7%之間變化。因此,冷水機組必須在給定的流量下限值高 于壓差整定值所對應的最小流量的情況下運行,否則不能保證其不出現運行故 障。
總體上來說,流過蒸發器的冷凍水量不能過大也不能過小,過大管道內壁會 受到侵蝕,過小會因傳熱管水側的流動狀態變成層流而降低機組運行效率,時間 久了也會增大結垢的速度。由此可見,規定冷水機組的最小流量為其額定流量的 50%?60%是有足夠的科學依據的。盡管流量越小水泵變流量運行的能耗也越小, 但冷水機組運行的安全性是首要因素,而且變流量運行時水系統系統綜合能耗也 有增加的可能(與冷水機組的類型、水泵與冷水機組的功率比、甚至不同的廠家 品牌等因素都有關系)。
參照傳熱學原理,冷水機組的供冷量的表達式如下:
Q=cZG (2-1)
式中:
Q 制冷量,kW ;
c——水的比熱容,Q/(&0°C);
A/ 供回水溫差,°C;
G 水流量,kg! s
在常規系統中,空調水系統基木都是米用冷凍水冷卻水定流量的運彳丁模式。 即式(2-1)中G是不變的,而。又是常數,所以冷水機組的供冷量只與供回水溫差 相關,故各種冷水機組才能實現設定固定冷凍出水溫度來調節供冷量。
從空調水系統本身來看,由于大多數表冷器具有非線性熱工特性,使得當 供水量減少時冷水溫差通常并不是固定不變的。因此,如果要冷水機組處于變流 量工況下運行,進出機組的水溫差和水流量都將發生變化。這時,必須根據實時 的溫差和流量來計算實時的冷量需求以控制冷水機組制冷量。如果還是按照前述 的定流量方式通過機組出水溫度來調節供冷量,將與實際需求無法對應,甚至有 可能導致制冷量控制的不穩定。
另外…個要注意的問題是變流量冷水機組運行時其油冷卻器的冷卻。…般油 冷卻器的出口油溫為30?45°C,通常采用冷凍水進行冷卻。當負荷減少時,對于 機組定流量運行來說,油冷卻器的冷卻是有保證的(水量恒定);但如果機組采用 變流量方式運行,則必須向制造廠商提出保證油冷卻器冷卻水量的要求,因為不 論供冷量大小,油冷卻器的發熱量基本上變化不大。當其冷卻水量無法保證時, 油冷卻器應采用冷媒冷卻的方式。
隨著自動控制技術的日趨成熟,運用在空調水系統上的控制系統越來越先 進,目前,許多品牌的冷水機組能夠實現冷量的自動調節,而且機組自帶的控制 系統能夠按照設定的蒸發器出水溫度、測出的蒸發器回水溫度以及冷凍水流量側 出的水流量來計算系統實際需要的冷量,從而通過比較調節其實際制冷量,保證 了機組的高效率運行。該技術的成熟空調水系統變流量運行的推廣奠定了堅實的 基礎⑷7個。
對于漠化鋰吸收式冷水機組,可以根據負荷變化自動調節供給的蒸氣量(或 燃油量),同時溶液泵采用變頻控制,自動調節溶液循環量
對于離心式冷水機組,當負荷發生變化吋可以通過進口導葉調節或變頻調速 調節,改變吸入的氣體量,使制冷量在15%-100%之間作無級調節。電子控制系 統采用精密的集成電路控制器,能在不同負荷范圍內根據冷水溫度傳感器的信號 進行調節,以滿足系統不同需求。
對于螺桿式冷水機組,當負荷發生變化時可以通過滑閥在機體內軸向移動, 改變螺桿有效長度,從而改變吸入的氣體量,使制冷量在10%-100%間連續調節。 PID控制方法可保持冷水的溫度,控制穩定和高效率。
在冷水機組的制冷系統內,制冷劑流經蒸發器盤管時,存在壓力降,當制冷 劑流速增大時,雖然盤管內沸騰換熱系數增大,但是壓力降也增大,壓力降的增 大,導致壓縮機吸氣壓力降低,壓縮機的制冷能力下降,耗功增加。因此,存在 一個最佳制冷劑流速值,在該流速值下,蒸發器盤管內換熱系數和制冷劑制冷能 力的整體達到最佳,冷水機組的生產廠家是按照該最佳制冷劑流速值來設計蒸發 器的。
當蒸發器采用變流量運行時,其流量隨著用戶負荷的變化而變化,當用戶負 荷變小時,蒸發器的冷凍水流量變小,冷水機組的控制系統根據實際需冷量減小 制冷劑流量,導致蒸發器盤管內制冷劑流速偏離了最佳流速值,冷水機組制冷系 統的整體性能下降。
理論上來說,降低蒸發溫度和升高冷凝溫度都將導致COP值的降低,且冷 凝溫度和蒸發溫度越接近,COP值就會越高,也就是說只需要很少的功量消耗, 就可以將較多的熱量由低溫熱源轉移到高溫熱源。當冷水機組變冷凍水流量或變 冷卻水流量運行時,對其蒸發溫度或冷凝溫度都會產生影響,進而造成COP值 的下降。

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