摘要：随着我国建筑行业的不断发展，建筑暖通作为完善建筑居住功能的主要设备专业之一，对我国的建筑设备行业有着巨大的发展作用。在当下的建筑暖通行业中，变频冷水机组作为当下大型建筑中经常使用的建筑空调冷源机组，对其运行的变频特性对当下的暖通行业而言具有巨大的节能意义。在本文中，笔者将根据自身的工作经验，对当下我国变频冷水机组在中央空调系统中的应用作详细的分析，以期为同行的工作人员提供相关借鉴。
关键词：变频冷水机；中央空调
前言
随着人们生活水平的不断提高，人们对建筑室内的环境要求也越来越高。在我国的许多区域，随着全球气候变暖，自然大气提供的温度已经达不到人们舒适性温度的要求。在这样的市场需求下，中央空调的市场应运而生。但作为调控室内温度的主要设备，空调系统对能源的要求量相当巨大，因此，在我国当下的市场环境中，工程师们仍然在探究降低空调能源消费的措施。而在这些措施中，集中空调控制与集中冷源处理得到了广大工程师的认可，并随着集中冷源技术的不断发展，冷水机组的变频调节也越来越受到人们的重视。下文中，笔者将从冷水机组的设计选择入手，强调说明变频冷水机组在中央空调系统中的实际运用。
1冷水机组的设计选择
1.1 选择依据
冷水机组的选择应充分考虑工程当地的能源条件、设备价格、机组能耗、运行管理、机组寿命，还要兼顾环保要求。各个地方、各工程的能源条件是不尽相同的，甚至差异很大，其中包括各地的能源政策、能源价格、能源供应的可靠性等。在确定空调冷水机组时，必须以具体工程的能源背景为基础，进行技术经济比较。选择空调冷水机组时，既要考虑设备性能，同时还要考虑设备的价格。冷水机组能耗是确定空调方案要考虑的重要因素，此外空调冷水机组还要求运行管理方便，故障率小，使用寿命长。
在选择空调冷水机组时，应遵循以下一些基本原则:
1) 优先采用以电力驱动的蒸气压缩式冷水机组。2) 当工程地区供电紧张，且有燃气供应，或者有余热或废热时，可采用直燃型或蒸汽(热水) 型溴化锂吸收式冷(热) 水机组供热、供冷。3)具有多种能源的大型建筑，可以采用复合能源供冷、供热。4) 夏热冬冷地区、干旱缺水地区的中小型建筑，可采用空气源热泵或地下埋管式地源热泵冷(热) 水机组供冷、供热。5) 当有天然水等资源可利用时，可采用水源热泵冷(热) 水机组供冷、供热。6) 在峰谷电价差较大的地区，利用低谷电价时段蓄冷有显著经济效益，可考虑采用电蓄冷系统供冷。7) 积极发展集中供热、区域供冷，热、电、冷联产技术和集中供冷、供热站。
1.2冷水机组的选择计算
选择冷水机组需要考虑多种因素，主要包括建筑物的功能、建筑物全年冷(热) 负荷分布规律、各种冷水机组的特点、当地的能源状况、初投资和运行费用、环境要求等。冷水机组的选型，一般应作方案的比较，包括蒸气压缩式冷水机组和溴化锂吸收式冷水机组的比较。
以电力驱动的蒸气压缩式冷水机组的能效比比溴化锂吸收式冷水机组的热力系数高，所以对电力供应不紧张的地区，应首先选用蒸气压缩式冷水机组。选用时注意不同机型适宜的冷量范围。表 1 给出了冷水机组不同机型适宜的冷量范围，随着技术的发展，适用范围会有所变化，可通过技术经济比较进行选择。
当有压力不低于 30 kPa 的蒸汽或温度不低于 80 的热水等适宜的热源可利用，且系统制冷量不小于 350 kW，所需冷水温度不低于5时，应选用溴化锂吸收式冷水机组。
对于建筑面积较大，有内、外区分的建筑物，往往需要同时供冷又供热，则应考虑选择能够同时供冷又供热的冷热源，可以选择水环热泵、水源热泵、模块式冷热水机组。冷水机组选型时，还应认真考虑有关节能规定。
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1.3冷水机组容量的确定
电动压缩式机组的总装机容量，应按空调系统设计冷负荷确定，不另作附加。理由是: 通过详细的调查和测试表明，制冷设备装机容量普遍偏大，这些大马拉小车或机组闲置的情况，浪费了冷暖设备和变配电设备的大量资金，而且，当前设备性能质量大大提高，冷热量均能达到产品样本所列数值。另外，管道保温性能好，构造完善，冷、热损失小，因此设备选型以正确的负荷计算为准。此情况是针对单幢建筑的系统而言，对于管线较长的小区管网，应按具体情况确定。空气源热泵冷热水机组冬季的制热量，应依据室外空气调节计算温度修正系数和融霜修正系数，按下式进行计算。
Q = K1 K2 q( 1)
其中，Q 为机组制热量，kW;
K1为使用地区室外空气调节计算干球温度的修正系数，按产品样本选取;
K2为机组融霜修正系数，每小时融霜一次取 0.9，两次取 0. 8;
q为产品样本中的瞬时制热量，kW( 标准工况: 室外空气干球温度7，湿球温度6 ) 。
选用直燃型溴化锂吸收式冷温水机组时，通常按冷负荷选型，并考虑冷、热负荷与机组供冷、供热量的匹配。当热负荷大于机组供热量时(直燃机组供热量一般为供冷量的 80%)，不应采用加大机型的方式增加供热量。当通过技术经济比较合理时，可加大高压发生器以增加供热量，但增加的供热量不宜大于机组原供热量的 50% 。选择溴化锂吸收式机组时，还应考虑机组水侧污垢腐蚀等因素，对供冷(热) 量进行修正。
1.4设备台数的确定
为了适应空调负荷变化的要求，保证系统可靠运行，机组宜选用多台。只有在较小工程中，当机房面积不够或者投资困难时，才可考虑只选一台机组，即使如此在机组选型时也应考虑要选用性能优良、负荷调节性能良好、厂家服务周到的机型。实际工程中应优先考虑多机头机组，包括活塞式、螺杆式与离心式机组，从而增加运行可靠性。
当系统低负荷运转时，选用多台机组可通过控制运行台数达到既满足空调系统冷负荷的需求，又降低运行费用的目的。选用多台机组还可通过供给不同温度的冷水实现分区供冷。选择多台机组时，从机房布置、零部件的互换以及检修方面来看，选用同等容量的为好; 但是在实际工程中，机组容量的选择主要取决于系统负荷情况，尤其是最低负荷值。例如有 3 台容量相同的机组，当负荷减小到只需运行 1 台机组即可时，机组仍具有较高的效率，则选择 3 台容量相同的机组是合理的。但当负荷减小到对于 1 台机组而言都是低负荷时，且在此负荷下机组运行效率很低，甚至无法正常运行时，那么配置 1 台能适应最小负荷的机组为宜。以 3 台机组为例: 3 台容量相同的机组的配置只有三种运行组合，分别为33．3%，66．7%，100% 负荷，而选择两大一小的配置则有五种运行组合，如小容量机组是大容量机组的一半时，机组组合的负荷分别是 20%，40%，60%，80%，100%，这对于系统的稳定经济运行是有利的。
1.5冷水机组运行调节特点
冷水机组的能量调节性能较其满负荷下的 COP 值更具实际意义，大部分建筑物一年中只有几小时出现空调满负荷，每年 70% 的时间处在 5%～60% 的负荷范围，因此我们真正关心的是冷水机组在绝大多数实际负荷条件下的性能系数，因此冷水机组的调节性能是工程设计中需要重点考虑的方面。活塞式冷水机组的制冷量调节是靠调节压缩机台数或调节压缩机气缸的卸载装置来完成，因此，它是有级调节。螺杆式机组的能量调节主要通过压缩机的能量调节机构实现，通常采用滑阀调节。多机头机组的能量调节还可由增、减压缩机的运行台数来实现，控制程序可设定各压缩机的加载次序。采用滑阀调节一般为无级调节。离心式冷水机组单机制冷量大，具有比螺杆式更高的性能系数，为了适应空调系统负荷变化和实现安全经济运行，需要对离心式机组的制冷量进行调节，溴化锂吸收式冷水机组是通过安装在吸收器和发生器间的稀溶液管路上的三通阀来实现能量调节的。当系统负荷减小时，通过调节三通阀将部分稀溶液旁通到浓溶液管路中流回吸收器。通过此方法可实现 10% ～ 100% 负荷范围的无级调节。
结语
在本文中，笔者通过对冷水机组的设计选择，分析了当下变频冷水机所适用的范围与相应的特性。希望这篇文章能起到抛砖引玉的作用，引发读者更多的思考。
参考文献
［1］彦启森．空调用制冷技术［M］．第 3 版．北京: 中国建筑工业出版社，2004．
［2］潘云钢．高层民用建筑空调设计［M］．北京: 中国建筑工业出版社，1999．
［3］陆耀庆．实用供热空调设计手册［M］．北京: 中国建筑工业出版社，2008．
论文作者:李荣华
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/15
标签：机组论文; 冷水机组论文; 负荷论文; 溴化锂论文; 空调论文; 热量论文; 温度论文; 《建筑学研究前沿》2017年第9期论文;