冷冻水流量计算

冷冻水流量计算 Prepared on 22 November 2020

标准冷冻水流量=制冷量（KW）*5（度温差）

冷却水流量=（制冷量+机组输入功率）（KW）*5（度温差）

水流量计算

1、.冷却冷却水流量水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量

L(m3/h)= [Q(kW)/（~5）℃]X~

2、冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。L(m3/h)= Q(kW)/（~5）℃

3、冷却水补水量一般1为冷却水循环水量的1~%.

1 水侧变流量对冷水机组性能的影响

在传统的空调水系统设计中，通过冷水机组的冷冻水和冷却水的流量基本保持不变。认为只有维持定流量，才能确保盘管的换热效果，流量减小时，在换热盘管表面可能会出现层流状态，降低换热效果；同时，流量过小时，蒸发器还会出现冻结的危险，当流速小于一定值时，水中若含有腐蚀性物质，会对盘管造成腐蚀。随着控制技术的发展，冷水机组的控制系统越来越先进。目前，不同类型的冷水机组均能实现冷量的自动调节。冷水机组能量调节功能的进步使得其水侧变流量设计成为可能，同时也凸显水泵应改变以不变应万变之策，而应以变应变。事实上，目前，多数冷水机组允许蒸发器流量在额定流量的50％～100％以内变化。

当蒸发器采用变流量运行时，其流量随着用户负荷的变化而变化，当用户负荷变小时，蒸发器的冷冻水流量变小，冷水机组的控制系统根据实际需冷量减小制冷剂流量，导致蒸发器盘管内制冷剂流速偏离了最佳流速值，冷水机组制冷系统的整体性能降低。衡量蒸发器变流量运行能否节能的标准不单是冷冻水泵运行时节能多少，而还应考虑蒸发器变流量运行造成冷水机组COP值下降而损失的能耗，再考虑变流量运行的负荷时间频度。

由于控制技术的进步，控制系统可以保证压缩机始终在高效区运转，使得冷水机组蒸发器变流量时的性能不会下降很多。冷水机组蒸发器变流量对其制冷性能的影响程度与压缩机类型和制冷剂变流量的方式有关。文献3从热力学角度对此进行了分析，认为即使冷冻水流量减至60％，冷水机组的COP的下降幅度也不超过10%。

冷却水进出口温差变大时，虽然可以减小冷却水泵的运行费用，然而，为了保证冷凝器内的热交换，冷凝温度必然要高于冷却水的出口温度，并且冷凝温度与冷却水出口温度也要求有一低限。所以，要想加大冷却水的进出口温差，就必须提高冷却水出口温度（通常冷却水进口温度基本上是定值），这又将引起冷凝温度的增加，降低了冷水机组的COP值。与蒸发器变流量相比，冷凝器变流量运行对冷凝温度的影响较大，故导致冷水机组COP的变化较大，在给冷却水泵安装变频器时，应详细分析冷却水变流量对冷水机组性能的影响，确定方案的可行性。

2 一次泵变流量系统节能模拟分析

现将在部分负荷情况下变流量与定流量两种情形的系统（冷水机组和水泵）能耗进行比较，设定流量

情形冷水机组和水泵的输入功率分别为和，变流量情形为和，对于冷水机组和水泵组成的系统而言，水泵变流量的节能率为

（1）

变流量与定流量两种情形下的制冷量应相等（），因此，两种情形下冷水机组的输入功率与能效比（EER）的关系为

（2）

因此，节能率为

（3）

在部分负荷情况下，由于环境温度和工况的改变，冷水机组的输入功率与名义工况下的输入功率

相差较大，且关系较为复杂；而EER虽有改变，但变化幅度较小，一般不超过15%[4]。设EER随部分负荷率η（=Q/Q0）的变化为线性变化

（4）

这里EER0为名义工况下的能效比，待定系数与部分负荷率和机型有关，如不考虑部分负荷情况下能效比的变化，则取。

据能效比的定义，有

，（5）

由(4)、(5)式，可将部分负荷情况下冷水机组的输入功率用名义工况下的输入功率和部分负荷率η来表示：

（6）将（6）式代入（3）式，得

（7）

对于闭式系统，水泵的等效率曲线与管路特性曲线重合，在一定的调速范围内，符合相似定律，

（8）

式中和分别为定流量和变流量情形下的水流量。

在名义工况下，有（9）

式中为名义工况下的温差，若采用等温差控制，则有

（10）

因此，（11）

将（8）、（11）式代入（7）式，得

（12）

上式中最后一项是由于考虑了变流量运行对于冷水机组性能的影响而带来的。变流量情形下，冷水机组的能效比将比定流量情形下的能效比略有下降，目前这方面实验数据较少。为便于从理论上分析一次泵变流量情形下的节能与流量变化的关系，本文分别模拟以下两种情况：流量变为额定流量的60%时，冷水机组的EER变为定流量时EER的5%和10%，且EER与相对流量呈线性关系。这里为方便起见，不妨称之为“5%影响曲线”和“10%影响曲线”，见图1。

对于“5%影响曲线”和“10%影响曲线”，分别有

（13）

(14)

为便于分析一次泵变流量情形下的节能与部分负荷率η和水泵相对主机的功耗的关系，这里，假设[4]

(15)

图2 “5%影响曲线”下的节能率图3 “5%影响曲线”下的节能率

（相对功率为15%）（相对功率为25%）

图4 “10%影响曲线”下的节能率图5 “10%影响曲线”下的节能率

（相对功率为15%）（相对功率为25%）

图2和图3分别给出了水泵相对主机的电功率为15%和25%情况下，“5%影响曲线”下的节能率与部分负荷率（流量变化）的关系；图4和图5则分别给出了对应于“10%影响曲线”下的节能率。从图中可以看出变流量对于冷水机组制冷性能的负面影响可能在相当程度上抵消水泵的调速节能，特别是当水泵相对主机的电功率比较小时。当水泵相对主机的电功率小于15%时，不考虑对主机影响的节能率计算（三次方定律）较考虑“5%影响曲线”时要高估50%以上，较考虑“10%影响曲线”时更要高估100%以上。即使对于水泵相对主机的电功率较大的情形，也应该正确评估变流量对主机制冷性能的影响，否则，有可能做出错误的判断。因此，研究和掌握冷水机组变流量下的制冷性能对于一次泵变流量系统的设计是至关重要的。