大温差空调系统方案讨论与比较

1、目录大温差的概念大温差概念大温差原理大温差的系统特点采用大温差的必要性大温差的优势 减少输送耗 减少管路系统投资 提高冷冻水回水温度 降低冷却水温度大温差技术要点能耗安全性舒适性大温差经济分析大温差系统的初投资大温差系统的运行费用大温差系统的回收期大温差的概念常规的系统冷水机组的冷冻水和冷却水的供、回水设计温差通常为5，大温差空调系统是指冷冻水或者冷却水温差大于5的空调系统。大温差系统具体可分为冷冻水大温差和冷却水大温差。大温差技术可减少系统流量节约介质输送动力消耗，并降低管路系统的初投资大温差的原理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为：Q=M*Cp*T式中比热Cp为常数。若所需的冷量Q不变，增加系统温差 T，流量M可减小，这种加大温差（大于5）减少系统流量的空调系统叫大温差空调系统。常规的系统冷水机组的冷冻水和冷却水的供、回水设计温差通常为5，大温差空调系统是指冷冻水或者冷却水温差大于5的空调系统大温差的系统特点大温差系统与常规系统的区别如下图所示：大温差的系统通过采用大温差的末端和冷却塔来分别实现冷冻水和冷却水的大温差运行，其泵和管路系统相比常规系统可减少很

2、多，上面的系统是由末端和冷却塔的来实现大温差的，而非通过冷水机组来实现大温差，故冷冻机价格、效率和出口温度都保持不变，具体的内容见大温差系统的设计。大温差系统的必要性近年随着机组的效率提高和变频技术的广泛应用，冷水机组能耗大幅降低，泵的输送能耗比例逐年升高，大温差系统可有效降低输送能耗，优化整个系统的能耗分配比例。另外随着经济的发展，人工成本逐年上升，导致管路系统的成本越来越高，整个系统中设备的成本比重在下降，大温差系统会增加末端和冷却塔的成本，但可以有效降低管路系统的成本，这样可让整个系统的成本分配更优化。由于目前能源紧张问题，我国乃至全世界提出了更高的节能标准，大温差系统可节省整个系统的运行费用，满足绿色节能的要求。大温差的优势 减少输送能耗拉大冷冻水和冷却水泵的温差后可减少系统流量，泵的输送能耗可以得到有效节省，以一个典型的1000RT的机组，冷冻水泵的扬程按40米（一次泵15米，二次泵25米），冷却泵按25米计算，在不同的温差下的功率统计如下：系统温差5678910冷冻水流量CMH606505433379337303冷却水流量CMH715596511447397357输入功率K

3、W冷冻水泵88.073.362.855.048.944.0冷却水泵64.954.146.340.536.032.4功率节省KW冷却水泵0.010.818.524.328.832.4冷冻水泵0.014.725.133.039.144.0小计：0.025.543.757.367.976.4费用节省(万元）运行1200小时0.02.44.25.56.57.3运行2400小时0.04.98.411.013.014.7运行4800小时0.09.816.822.026.129.3运行8760小时0.017.830.640.247.653.5 以8度温差为例，相比5度温差的系统可节省37.5%泵功耗，冷冻泵和冷却泵一共可以省57.3KW功率，每年可节省运行费用5-40万之间。年运行1200小时代表办公类建筑的夏季运行，白天运行10小时，运行120天年运行2400小时代表商场类建筑的夏季春秋季运行，白天运行12小时，运行200天年运行4800小时代表工厂类建筑的夏季春秋季运行，全天运行24小时，运行200天年运行8760小时代表工厂类建筑的全年运行，全天运行24小时，运行365天 减少管路系统投资下表

4、是对348寸的水管在不同的温差下10-20F(5.5-11.1C)，每GMP流量在每Ft长度上的价格统计。具体数据详见附件(管路造价表)由上统计可以看出，冷冻水管的造价与温差成反比关系，从造价信息表上可以看查到差不多的结论。在国内5C温差的冷冻水管的造价在65元/平方米，1000RT的机组，可供冷的空调面积约为3万平米.本项目常规的5C温差(7/12C)冷冻水管路的投资为：65元/平方米*3万平米=195万采用8C温差(7/15C)冷冻水管路投资为： 195万/8C*5C=121.9万1000RT机组采用大温差可节省管路系统投资73.1万。 提高冷冻水回水温度采用大温差末端可提高冷冻水的回水温度，这对很多项目是非常有意义的，对于输送能耗较高的区域供冷项目，机场项目或者超高层建筑来说，通过降低冷冻水的供水温度的手段来降低的输送能耗，其效果受到限制，通过提高冷冻水的回水温度的方式，受到的限制较少，其效果也更明显。对于蓄水的应用，较高的冷冻水回水温度，意味着较大的蓄冷量，15C的冷冻水回水相比12度的冷冻水回水，可提高43%的蓄冷量，17度的冷冻水回水温度，可提高71%的蓄冷量，蓄水箱的成本

5、和体积都可以得到很大的节省。 降低冷却水回水温度通过增加冷却塔容量，来实现的大温差冷却水系统，其冷却塔的容量更大，能提供的冷却水温度更低，这对机组效率的提高有帮助，特别是对于变频机组和磁悬浮机组的效率帮助更大一些。大温差系统的设计要点目前常见的实现大温差系统的手段有二个，一个是从主机的角度来实现，由主机提供较低的冷冻水温度和较高的冷却水温度，来实现大温差系统，末端采用普通常规末端，冷却塔的容量也不增加。另外一种实现大温差的手段，是从末端设备和冷却塔的角度来实现，由专门的大温差末端来提供较高的冷冻水回水温度，由较大的冷却塔来实现较低的冷却水回水温度，这种方案，不会改变机组的冷冻水和冷却水的出口温度。早期由于没有大温差专用盘管，或者大温差专用盘管的造价极其高昴，所以大温差系统都是由主机来实现的，多数项目以常规的末端来实现大温差系统，采用常规末端来拉大的温差及其有限，通常只有7度左右，冷冻水温差拉的太大会影响系统的安全性和舒适性，另外为了消除大温差带来的负面影响，需要降低冷冻水温度，加大末端的型号，这对机组的效率和末端的能耗又有较大影响。近年随着大温差专用盘管的普及，大温差专用盘管的价格已经

6、非常亲民，仅比常规的盘管多几十元钱，如采用空调箱的末端，其成本增加更少，整个空调箱只有表冷段需要略为增加成本，所增加的成本还不到空调箱整体造价的1%，而且大温差专用盘管，可实现10度以上的大温差，可实现的冷冻水温差要远远大于常规的末端。早期的冷却水大温差的项目，也多是由主机提高冷却水温度来实现，提高冷却水出口温度，对机组的效率影响很大，一般需要冷却水管路系统很长的项目，其冷却水泵能耗占比较大时，冷却水大温差节省的泵的能耗才能足够抵消冷水机组增加的能耗，但是大部分的项目，其冷却水塔跟机房的距离非常近，冷却泵的能耗不高，大温差的冷却水所节省的泵的能耗不多，无法抵消机组增加的能耗，所以这种冷却水大温差的实现方式受项目情况限制较大，多数项目不适用。而近年随着冷水机组技术的飞速发展，越来越多的高效机组、变频机组的采用，还有磁悬浮技术也在逐步推广，这些机组可从低温冷却水中得到比较大的受益，所以为了提高机房的效率，多数的项目都在增加冷却塔的容量，现在采用增加冷却塔容量的方式来实现冷却水大温差，这种方式不会增加机组的能耗，仅仅略为增加冷却塔的能耗，由于冷却塔的能耗在整个系统中占比很小，塔所增加的能耗要

7、远低于冷却泵所节省的能耗，这故这种方式实现的大温差冷却水系统，不要求冷却泵的扬程要很高，这种技术的应用基本不受项目情况限制，适应范围更广。冷冻水温度讨论采用常规的末端来实现的大温差系统，需要降低冷冻水的出口温度，这样会增加冷水机组的能耗，并且影响了大温差系统的整体节能效果，而采用大温差专用末端，其冷冻水的出口温度不变，机组的效率不受大温差影响，整个系统的能耗是最优的大温差盘管技术介绍冷冻水流量下降对常规盘管的制冷量和除湿能力有较大的影响，为了消除这种负面影响，通常会降低冷冻水的进口温度，并且限制冷冻水的温差，而大温差盘管，通过重新布置盘管内的流道和翅片的密度，可最大限度的减少冷冻水流量下降所带来的附面影响。常规盘管实现冷冻水大温差的手段 如下图所示，常规的盘管受到冷冻水流量下降的影响，需要采取一等系列的措施来消除负面影响。常规盘管实现大盘差的技术手段如下： 降低冷冻水温度，弥补制冷量的衰减 限制冷冻水温差在7度左右 放大末端的型号 提高送风温度和风量降低冷冻水的进口温度虽然可以提高末端的制冷量，但是也会给末端带来结露的风险，所以，常规的末端的大温差系统一般常用6-13C冷冻水，而不是5

8、-13C冷冻水，这是因为6C-13C的冷冻水下降不多，同时温差限制在7C，对末端的影响也较小。常规末端在6-13C的冷冻水温度下，制冷量只有7-12C的90%左右，所以末端的型号还需要放大一档，末端放大后，其风量也有所增加，同样的制冷量下，更大的风量其风口的出风温度更高，这对低冷冻水温度所带来的结露风险有所改善，放大末端型号不但可以增加制冷量，还可以降低风险。采用大温差专用盘管末端说明采用大温差专用盘管来实现的大温差系统如下图所示：大温差盘管的系统特点如下： 冷冻水供水温度保持7C不变，仅仅是回水温度提高到15C 末端送风温度和风量保持不变，还是原来的14.4C 盘管的热湿比不变，盘管的除湿能力不受影响 总的制冷量会受大温差影响，需要放大盘管型号，以增加换热面积因为大温差盘管专门为大温差工况设计，可最大限度的保证冷冻水供水温度和送风温度不变，仅仅是制冷量会受到影响，这样只需要根据制冷量调整末端的型号就可以了。大温差末端对制冷量的影响，大约在85%左右。系统能耗不同的冷冻水温度选择，其整个系统的能耗表现也不同，我们在实现冷冻水大温差的时候，如果能维持机组的冷冻水出口温度不动，就可以实现不

9、增加机组能耗的大温差系统，如下图所示，我们比较推荐的冷冻水温差是7-15度或者7-17C我公司推荐的大温差系统是由大温差末端和大容量的冷却塔实现的，这种大温差系统对机组的效率不产生负面影响。我们说的大温差系统是指冷冻水或者冷却水大温差，这个温差跟主机的总温差并不是一个概念，也就是说我们在实现系统大温差的时候，并不一定要牺牲机组的效率，完全可以做到保持机组总温差不变的情况下，实现系统大温差，这就是采用末端来实现大温差的优势，可维持机组的出口温度和效率不变。对于冷水机组来说，压缩机的做功主要受总温差影响，也就是冷水机组的出口温度差（冷冻水出口温度和冷却水出口温度之间的温度差），这二个温度对机组蒸发温度和冷凝温度影响较大，总温差是影响机组效率的主要因素，而机组的回水温度对机组的效率影响很小。 回水温度对机组效率影响小的原因如下：由于机组的制冷工质（冷媒）在蒸发器和冷凝器内发生相变，蒸发温度和冷凝温度会一直维持在一个固定的温度上，而水侧因为没有相变，其进口温度和出口温度会不一样，对于冷冻水来说，冷冻水的出口温度（图中的7度）对蒸发温度影响较大，对于冷却水来说，同样是出口温度（图中的37度）对冷凝温度影响较大。下图是冷冻水的出口温度和进口温度对

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