空调冷冻水系统分析-清华·江亿
温湿度独立控制空调系统及性能分析
器成 为 冬夏 之 间热量 传递 蓄热 型换 热器 。此时 夏季 的冷 却温 度
就 不再 与 当地 年 平均 气温 有 关 ．而 是 由冬 夏 的热量 平衡 和冬 季
图 １温 湿度 独立 控 制空调 原理 图
取热 蓄冷 时 的蓄冷 温度 决定 。 只要做 到 冬夏 间的热 量平 衡 ， 南 在 方地 区也 可 以通过 这一 方式 得到 合适 温度 的冷 水。
势 一 致 ．即 可 以 通 过 新 风 同 时 满 足 排 余 湿 、Ｃ 异 味 的 要 求 ． Ｏ与
水机 组 （ 出水温 度 １ 。 新风 处理机 组 （ ｃ） ８ 制备 干燥 新风 ） 、去 除显 热 的室 内末端 装置 去 除潜 热 的室 内送风 末端装 置 。 下面 分 别介 绍这几 个核 心部 件 以及在 不 同气候 地区 的推荐 形式 。 由于 除湿 的任 务 由处理 潜热 的 系统承 担 ．因而 显热 系统 的
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温度控
制 系统
注 意要 同 时在冬 季 利用 热泵 方式从 地 下埋 管 中提取 热量 ．以保
证 系统 （ 土壤 ） 年 的热 平衡 。 全 否则 长期 抽取冷 量就 会使 地下逐 年 变热 ． 最终 不能使 用 。 当采 用大 量的 垂直埋 管 时 ， 土壤 源换 热
空调冷冻水实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解空调冷冻水系统的组成及工作原理。
2. 掌握空调冷冻水系统的主要性能指标及测试方法。
3. 分析空调冷冻水系统的运行特性及影响因素。
4. 提高对空调冷冻水系统调试和维护能力的认识。
二、实验设备1. 实验室空调冷冻水系统一套（包括冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、膨胀水箱、管路、阀门等）。
2. 测温仪、压力表、流量计、风速仪等测试仪器。
3. 计算机及实验数据分析软件。
三、实验原理空调冷冻水系统是中央空调系统的重要组成部分，其主要功能是将冷水机组产生的冷量通过冷冻水管道输送到空调末端装置，实现室内温度的调节。
实验过程中，通过测试不同工况下冷冻水系统的各项性能指标，分析其运行特性及影响因素。
四、实验步骤1. 系统准备：检查实验设备是否完好，连接好测试仪器，确保实验环境符合要求。
2. 系统调试：启动冷水机组、冷却水泵和冷冻水泵，观察系统运行状态，确保系统运行正常。
3. 数据采集：- 测量冷水机组进出口温度、冷却水泵进出口压力和流量。
- 测量冷冻水泵进出口压力和流量。
- 测量膨胀水箱水位及温度。
- 测量空调末端装置的出风温度、风量和风速。
4. 数据分析：- 计算冷水机组制冷量、冷却水泵和冷冻水泵的效率。
- 分析系统运行特性，如冷冻水流量、温差、压力等。
- 分析系统运行中存在的问题，如系统不平衡、水流量过大或过小等。
五、实验结果与分析1. 冷水机组制冷量：实验测得冷水机组制冷量为XX kW，与设计值XX kW基本相符。
2. 冷却水泵和冷冻水泵效率：实验测得冷却水泵效率为XX%，冷冻水泵效率为XX%，均达到设计要求。
3. 系统运行特性：- 冷冻水流量：实验测得冷冻水流量为XX m³/h，与设计值XX m³/h基本相符。
- 温差：实验测得冷水机组进出口温差为XX℃，冷却水泵进出口温差为XX℃，均满足设计要求。
- 压力：实验测得冷却水泵进出口压力为XX kPa，冷冻水泵进出口压力为XX kPa，系统压力稳定。
清华大学江亿院士长江流域发展热泵 停止各种热电联产和热电冷三联供方式
清华大学xx亿院士：长江流域发展热泵停止各种热电联产和热电冷三联供方式记者：在上期的“与院士对话”专栏，您预测：按照目前的趋势发展，我国建筑能耗将在未来15年翻一番。
那么，如果采取了有效节能措施，我国建筑节能有多大潜力？xx亿：潜力相当的大。
如果采用科学、全面的节能措施，可以使我国到20年，在总建筑面积增加150亿平方米，人民生活水平显著提高的情况下，北方建筑采暖能耗不增加，全国建筑能耗仅增加电力2300亿千瓦时/年，相对于不采取节能措施，每年可节约2.6亿吨标煤，相当于我国2004年煤产量的18.6%；节约建筑用电3500亿千瓦时，相当于四个三峡电站的年发电量。
记者：这样的节能前景令人振奋，如何使它变为现实呢？xx亿：这有赖于五个方面的措施。
首先，在农村大力提倡和推广可再生能源利用，解决炊事、取暖和生活热水等问题，而不实行由初级的非商品能源向常规商品能源的转换；第二，北方新建建筑通过提高保温水平使需热量降低50%，通过解决集中供热系统的调节问题，使新建的和既有的集中供热系统效率都提高30%，这样就可以使得采暖建筑面积增加一倍，而采暖总的能源消耗不增加；第三，在长江流域发展热泵采暖空调方式，停止各种热电联产和热电冷三联供方式，一般建筑采暖空调能耗控制在18KWh/m2·年之内；第四，在住宅和一般公共建筑中推广节能灯具和高效电器，以及新的节能型生活热水制备方式，同时提倡各种行为节能措施，使建筑能耗降低25%至35%；最后，通过技术创新使新建大型公共建筑能耗降到目前水平的50%以下，通过改进运行管理和对关键设备的改造，使既有大型公共建筑能耗降低30%。
困难必须正视记者：近年来我国开始全面重视节能工作，比如为了鼓励采暖节能，提出集中供热分户计量改革，但实际上，这一措施全面推广还有大量工作要做。
这是否说明，节能工作要达到预期目的，并不像想象中那么容易？xx亿：由于体制和机制等方面的原因，我国的建筑节能在实施的过程中的确会遇到一些困难。
中国工程院院士江亿：数据中心空调节能
中国工程院院士江亿：数据中心空调节能各位来宾、各位专家、各位领导早上好！我好象是第一次参加绿色数据中心的技术大会，因为咱们不是搞计算机这行的，是搞空调，搞建筑节能的，但是好象也慢慢把我们推到这个行业了。
为什么？是因为空调的能耗或者说派热降温的能耗在数据中心里占了比较大的比例。
所以，刚才我听前面这位领导讲数据中心都快到了运行这个程度了，运行主要是能源消耗，能源消耗里就40%或者更多是空调的能耗。
所以，怎么能够降低空调的能耗，一方面给国家的节能减排作贡献，一方面也使我们数据行业产生更好的经济效益，就变成重要的问题了，所以我今天跟大家汇报一下我们在这方面的想法跟体会。
从空调的特点来看，现在随着计算机电子技术的发展，芯片技术都比原来高，主机的发热度越来越大，这样导致空调排热成为这里面大的部分。
后面有一些细的发展状况不说了，就直接看到空调里头。
现在统计大致的结果，对于中小型的数据中心大概PUE值都在2，或者以上，这是空调占了一半或者还多的一个能源消耗。
对大型的IDC机房管理做的比较好的，这时候空调效率相对比较高，但是也能占到40%左右的能耗。
所以，降低数据中心的能耗可能一个是提高服务器的使用效率，没活儿的让它歇着，一方面减少了空气的运行能耗，当然，电源也有可以提高的技术。
空调应该有很大的潜力，空调里面的能耗由什么构成？以前一想说制冷机，压缩机耗电多，实际上压缩机耗电在50%-60%左右，除了压缩机之外，风机也能占在40%或者更多的空调耗能。
现在的情况什么样？大概有这么几块：第一、因为全年制冷，所以绝大部分的数据中心制冷机都开了，这是一年来总的空调的考点状况，可以看出冬天、夏天区别很少，北京、上海、广州冷的地方，热的地方区别很少，应该说冬天天凉了，北京空调越来越大幅度下来，这个变化也不大，所以全年度在这儿用。
然后，有关发热密度非常大，负责把这些热量排走，所以循环风特别大。
并且风吹的还厉害，不行把风量减少，降低送风温度，但是当冷源温度低于屋子里温度的时候，蒸发器就凝水，恨不得天天都出湿，出了湿又怕屋子里太干，所以又有了一些加湿器，这边除湿，那边又得加湿，又得用电，冬天大冷的天还得制冷，这构成了现在数据中心，无论是大的，还是小的空调能源消耗高的主要问题。
温湿度独立控制空调系统-江忆
温湿度独立控制空调系统清华大学建筑学院江亿摘要：本文在分析了目前热湿联合处理空调系统所面临的主要问题的基础上，提出了热湿独立控制空调策略：采用新风去除室内的余湿、承担室内空气质量的任务，采用高温冷源去除室内的余热。
并提出了温湿度独立控制空调方式对室内末端装置、新风处理、制备高温冷源的要求与影响，介绍了温湿度独立控制系统的应用实践工程。
关键词：温湿度独立控制，新风，高温冷源1引言从热舒适与健康出发，要求对室内温湿度进行全面控制。
夏季人体舒适区为25ºC，相对湿度60%，此时露点温度为16.6ºC。
空调排热排湿的任务可以看成是从25ºC环境中向外界抽取热量，在16.6ºC 的露点温度的环境下向外界抽取水分。
目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。
现有的热湿联合处理的空调方式存在如下问题。
（1）热湿联合处理的能源浪费。
由于采用冷凝除湿方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6ºC的露点温度需要约7ºC的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7ºC的冷冻水、房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5ºC的原因。
在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7ºC的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。
而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进一步浪费与损失。
（2）难以适应热湿比的变化。
通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。
一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象。
空调冷冻水系统
两管制系统中，冷、热源设备各自独立，但共用同 一水管道。在
夏季，关闭热水总管阀门，打开冷 水总管阀门，系统内充满冷冻
水，供冷运 行。在冬季则操作方式相反。其特点是 Ø这一系统不能同时既供冷又供 热，只能按不同时间分别运行 Ø投资较节省。管 道、附件及其保温材料的投资较少。占用建筑 面积及空间也较少 Ø由于末端设备中，盘管为冷、热两用，其控制较为方便，末端 设备的投资及占用机房面积均可减少。 Ø对有内外分区的建筑操作起来比较困难，不可能做到每个末端 设备在任何时候都能自由地选择供冷或供热
（3）三管制系统
三管制系统：冷、热水供 水管同时接至末端设备(盘 管仍为冷、热合用）。在 末端设备接管处进行冬、 夏自动转换。这样可使每 个末端设备独立供冷或供 热。但所有末 端设备的回 水仍是通过一条回水总管 混合后，分别再回到冷冻 机房或热交换站中。
其特点： Ø过渡季节的适用性较好 Ø末端控制较为复杂，两个电动阀切换可能较为频繁 Ø混合导致冷（热）损失较大 Ø混合回水温度高对冷水机级的运行不安全 Ø回水分流至冷水机级和热交换器时，其水量的控制必须和 末端的使用及控制情况 统一考虑，这使得控制变得相当复杂
三管制系统目前很少在民用建筑空调系统中采用
（3）四管制系统
四管制系统：所有末端设备 中的冷、热盘管均独立工作， 冷冻水和热水 可同时独立送 至各个末端设备 。
四管制系统特点： Ø末端设备可随时自由选择供热或供冷的运行模式，相互没有
干扰．因此各末端所服务的空调区域均能独立控制温度等参数 Ø与三管制相比，四管制系统的另一个优点是节能 ，无混合损
一次泵变水量系统中水泵与冷水机组的连接方式
2 水泵与冷水机组独立并联的方式
接管相对较为方便，机房布置整，因此附件增加 各冷水机组的流量在初调试中应进 行调整，保证每台机组水量符合设 计要求 各冷水机组必须配置电动蝶阀 ，防 止停机时有水流动
219435778_江亿院士：热泵解决余热资源利用供需温度不匹配难题
江亿院士：热泵解决余热
▲仪征化纤公司PTA部余热发电项目已累计并网发电突破1亿度。
当然还有些关键技术、政策需要进一步完善。
建议着力解决大规模跨季节储热、热量的长距离经济输送以及不同温度范围、不同品位热量之间的变换三大关键技术。
建议建立系统的政策机制，包括相应的土地政策、按照温度品位确定热量价格的方法，以及向环境排放热量者应承担环境热污染的责任等，支撑新的零碳热源系统的建设，满足百姓生活和工业持续发展需要。
文/陆晓如。
江亿：一腔热忱成就“暖通”人生
江亿：一腔热忱成就“暖通”人生作者：罗朝淑来源：《科学大观园》2022年第15期“我都70岁了，也不美了，你看我这模样也美不了了！而且，到了这个岁数，我只希望踏踏实实干点该干的事儿。
多留出点宝贵时间来做事情，这是我最大的心愿。
”在近日北京市科学技术协会组织的2022年北京“最美科技工作者”学习宣传活动线上访谈中，面对记者的提问，获此称号的中国工程院院士江亿，一本正经地调侃道。
江亿是清华大学建筑节能研究中心主任，也是我国暖通空调领域的首位中国工程院院士。
“做事一定得从大局着眼、从小处着手，这是辩证法所说的矛盾关系，把这个关系搞明白了，才能真正做好每件具体的事。
”江亿说。
江亿是这么说的，也是这么做的。
在他数十年的科研生涯中，既研究过苹果和白菜该如何储存，也研究过建筑该如何实现节能减排;既领导过涉及人民生命健康的课题，也攻关过有关全球气候变化的难题。
从解决吃的问题到解决住的问题，最后再到开发清洁能源和解决减少碳排放的问题，江亿的人生始终离不开暖通二字。
1973年，已在内蒙古农村插队了4年半的江亿被推荐参加高考，并成功被清华大学建筑工程系暖通专业录取。
暖通是一个建筑必不可少的重要组成部分，它包括供暖、通风、空气调节三方面，人们最常见到的暖通就是建筑里的采暖、空调等设备。
但彼时的江亿，根本不知暖通为何物，只是抱着“国家要我学什么专业，我就学什么专业”的心态开始学习。
不过，从1973年10月至1974年4月，江亿仅在清华大学校园里学习了半年，更多的大学时光他是在工厂里度过的。
“那时候，老师带着学生一起下工厂，在各种工程实践中学习。
上课也是老师拎块小黑板，到宿舍里给十几个学生讲课。
”回忆起当年的大学时光，江亿觉得，那是人生中特别充实而难忘的一段经历，也为他后来的研究打下了坚实的基础。
跟工人师傅们贴心交流，让江亿收获很大。
“那时没有考试，同学们直接用刚学到的知识解决实际的生产问题，学习动力很强。
”所以没过一两年，江亿就对原本不懂的工程问题，豁然开朗了。
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空调冷冻水系统分析
江亿朱伟峰清华大学建筑技术科学系
jiangyi@
空调冷冻水系统的问题
冷冻水循环泵电耗为制冷机电耗的20%~30% 设计为5C温差，实际经常运行在3~4C间
▪部分负荷时温差变小
冷冻水系统的调节：
▪一级泵系统，分水器，集水器间旁通阀？
▪一次泵系统，泵两侧旁通，冷机两侧旁通？
▪二级泵系统，分集水器间要旁通吗？
▪多台泵启停控制/变频控制/启停+变频？
面临的社会需求与技术进步
空调节电势在必行
冷机的流量可以变化
变频技术可靠价廉
计算机控制技术深入发展
应正视变化，推进技术进步，适应社会需求
冷冻水系统的基本矛盾
冷机要求流量克服阻力
末端
要求流量
克服阻力冷机流量=末端流量
冷机侧连接处压差=末端连接处压差冷机产生出的冷量=末端消耗的冷量
研究冷冻水系统的途径
冷机侧特性
▪流量~~压差~~冷量~~温差（给出曲线，范围） 末端侧综合特性
▪流量~~压差~~冷量~~温差
二者的交点既为实际应处的工作点
单台冷机可能的工作范围
流量
冷量
50%
30%
最低流量：50%最小冷量：30%最大温差：6 C
Δt=6C
Δt=1.7C Δt=5C
两台冷机可能的工作范围
50%30%15%
冷量25%
50%
流量
Δt=1.7C
Δt=5C
Δt=6C
三台冷机可能的工作范围
台
16.5%33%
66%
33%22%11%
冷量
流量
单机流量大于50%单机冷量大于30%
末端侧综合特性
不同的末端调节方式具有不同的特性▪恒流量，不调节
▪连续调节
▪通断调节
实际是几种不同方式的组合
末端综合特性 恒流量，不调节的末端：▪只变风速的风机盘管
▪水量不调的新风机组/空调机组 末端变水量调节
▪风机盘管的电磁阀通断式调节
▪空调机的调节阀连续调节
末端综合特性：只变风速的风机盘管
风盘变风速等价于变传热系数
▪水量不变时，负荷小，风速低，温差变小
▪集中改变压差，减少流量，维持5C 温差，流量和冷量成正比（室温不变）
6C
5C
4C
3C
100%流量/压差
100%
冷量
末端综合特性：水量不独立调节的AHU
水量不单独调节时水温差取决于空气入口参数
▪恒定流量时，温差随室外参数升高而加大▪冷量越小，温差越小
▪集中改变压差，调节流量时，冷量降低时，温差应略有加大▪
通过调整压差维持5C 温差，基本可满足末端要求
5C 4C 3C
100%流量/压差
100%
冷量
6C
末端综合特性：末端独立连续调节
压差大于某值时，流量不变；压差低于该值时，部分末端不能满足要求 流量越小，温差越大
部分负荷时，温差总是大于5C
流量
冷量
5C 4C
末端综合特性：通断调节的风机盘管
各个末端开闭状态随机变化，总数足够多后，趋近统计平均状态 同时开的个数越少，单个盘管流量越大，温差越小 压差不变时，流量越小，温差越小
压差变化时，开启时间加长，开启率增加，但个别末端不能保证
5C
4C
3C
流量
冷量
定
压
差
变
压
差
末端与冷机联合运行：通断调节的末端
冷量
5C
4C
3C
流量
定
压
差
变
压
差
末端与冷机联合运行：通断调节的末端
100%
60%
30%
流量
压差
末端与冷机联合运行:通断调节的末端
定压差时温差很难高于5C
除非仅一台冷机运行，否则末端流量总大于冷机要求的流量
旁通阀仅在一台冷机运行时有可能使用
一级泵方式，根据冷量启停冷机和水泵
二级泵不能在各种状态下都使水泵在高效区工作 一次泵启停加变频调节是最佳方式
▪根据干管设计压降与末端设计压降之比确定转速
末端与冷机联合运行：风机盘管+新风
新风机+风机盘管，新风机不控，风盘通断调节 新风机设计水量为总水量30~40%
▪新风机水回路等效为旁通管，完全可满足冷机要求▪不必设旁通管，或仅设手动阀
一级泵方式
根据冷机台数启停水泵，同时变频
末端与冷机的联合运行：风盘+新风 新风机与盘管供回水干管应独立
当风机盘管处于部分负荷时，新风机流量也可减少
因为新风和风盘同时承担室内负荷，因此新风机水侧不控制，不会浪费冷量
建议：
▪一级泵方式
▪不设旁通调节阀，关闭旁通管
▪水泵台数控制加变频
▪新风机不需要单独控水量
末端与冷机的联合运行：末端连续调节冷
量
流量
末端与冷机联合运行：末端连续调节
部分负荷下温差大于5C，流量越小，温差越大
末端要求流量永远小于冷机要求流量
二级泵方式，冷机侧大流量，末端小流量
▪二级泵可台数控制加变频调节
▪二级泵旁通管不应调节
一次泵供集水器间旁通阀调节，根据蒸发器压差，以保证足够流量
末端与冷机的联合运行
通断调节的风盘+连续调节末端，各50%▪总体性能接近连续调节末端
通断调节的风盘占70%，连续调节30%▪总体性能接近恒定温差系统
▪一级泵台数启停控制
结论
设计水系统形式和调节策略，必须考虑末端调节方式。
风机盘管+新风：
一级泵，台数控制加变频，新风机水侧可不调 连续调节末端：
二级泵，二级泵变频
二级泵方式设旁通管，不设旁通阀
一级泵方式设旁通阀，但大多数时间关闭
谢谢。