大温差空调水系统能耗

集中空调系统的冷冻水泵承担着将冷冻机产生的冷量输送至末端设备的任务，是空调系统中运行能耗的重要影响因素。研究显示，水泵输送能耗占集中空调系统总能耗的25%至30%。因此，降低水泵输送能耗具有重要节能意义。  

系统供冷量计算式见式(1)。  

Q=cG ΔT （1）  

式中：Q—供冷量，kW；  

c —水的比热容，kJ/kg℃；  

G —冷冻水流量，m ³ /h；  

ΔT—供回水温差，℃。  

在供冷量Q不变的前提下，水泵输送的水流量与供回水温差成反比。在工程中进行冷冻水管路设计时，会根据设计循环水量，按照合理比摩阻范围进行管径选型。亦即水系统总的阻力基本不受设计循环水量改变的影响。因此可以认为，在新建项目中，设计水流量的改变并不会降低水泵设计扬程。因而，根据   水泵轴功率   的计算式（2）可得，在扬程不变的情况下，水泵能耗与循环水流量成正比例关系。  

N=2.73GH/ η （2）  

式中：N—水泵轴功率，W；  

G —水流量，m ³ /h  

H —水泵扬程，mH ₂ O  

η—水泵效率，取0.7  

冷冻水供回水温差在5～9℃时，温差越大，主机制冷能效越高。相比于11/16℃工况，11/20℃工况时，冷机单位制冷功耗下降了0.81%。

      对于输送系统的冷水泵、冷却水泵而言，水泵输送冷量一定时，温差大，流量可以减少，因此泵的能耗会降低。

     常规的空调系统冷水供回水温差及冷却水供回水温差均为 5℃ ，如果将冷水供回水温差加大到 6~9℃ ，冷却水供回水温差也加大到 6~9℃ ，则，水系统的输送能耗可大幅地减少。

     例如：输送相同冷量的冷水，当供回水温差采用△ t=6℃ 代替 △t=5℃ 时，水泵能耗降低 17% ；当供回水温差采用 △t=7℃ 代替 △t=5℃ 时，水泵能耗降低 29% 。

1.    冷却水大温差

     冷却水大温差有利于冷却塔的散热   ，冷却塔利用的是空气的   湿球温度   进行冷却，只要湿球温度低于冷却水水温就能起到冷却作用，工作中的冷却塔的出水温度趋近于周围环境空气的湿球温度，这种趋近程度被称为逼近度：

     冷却塔的逼近度 = 冷却塔出口水温 - 环境空气的湿球温度

     假定环境湿球温度为 27℃ ，逼近度为 3℃ ，冷却塔在：

     8℃   温差时（ 30℃/38℃ ），冷却塔的散热能力为 115% ；

     5℃   温差时（ 30℃/35℃ ），冷却塔的散热能力为 100% ；

     2℃   温差时（30℃/32℃），冷却塔的散热能力为75%。

    2.    冷水大温差

     冷水系统可以按大温差来设计，现有的常规系统在一定范围内也可以转变为大温差的模式运行， 但在冷水大温差运行模式下，空调系统的冷源、输配和末端环节的设计匹配与常规系统相比都将产生相应的改变 。

（1）冷水大温差对冷水机组的影响

     常规的空调系统，其冷水机组的进/出水温度为12℃/7℃，若回水温度12℃不变，出水温度降低至5℃，冷水机组的COP将会下降6%~8%。

     若维持其出水温度7℃不变，通过提高冷水机组进水温度来达到大温差运行，冷水机组的COP会有所提升，但是提升的程度有限。    

（2）冷水大温差对空调末端设备的影响

     若回水温度过高，末端空调箱的   表冷器   和风机盘管性能都将有所下降，其中以除湿能力的衰减最为明显。

     因此，冷水大温差系统设计中央空调节能及自控系统设计必须根据设计工况温差来选择表冷器。

     相比常规的12℃/7℃工况，大温差工况下，表冷器选型时排数会有所增加或迎风面积增大，对应于   风机盘管   就是型号需要增大。

     这将导致设备阻力变大，末端能耗增加，同时提高工程造价。

     降低冷水机组的冷水出水温度可以减小大温差对表冷器和风机盘管冷却除湿性能的不利影响，但降低供水温度将引起冷水机组能耗的增加。

      因此，当采用冷水机组直供时，通常冷水出水温度不宜低于5℃。

     大温差空调冷水系统对冷水机组、冷水泵的能耗产生较大影响，但其运行是有其适用范围的。

     只有在冷水泵的能耗减少大于冷机能耗的增加时，其节能才有实际意义。    

     冷水大温差系统挖掘了空调输配系统的节能潜力，同时减小了输配设备的尺寸，降低了初投资，特别适用于供冷半径大、输配管道长的系统，如区域供冷系统，可大大降低其初投资和运行能耗。

     冷水大温差系统特别适用于冰蓄冷空调系统。

     冰蓄冷空调系统可提供1～4℃的低温冷水，将大大提高表冷器和风机盘管的冷却除湿能力，从而可以避免末端设备的投资增加。

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