关于大温差空调水系统节能评价研究
大温差小流量系统空调的研究
中央空调系统中，大温差小流量系统的应用，整个系统是否节能？谈谈理由。
由于对空调节能的越来越重视，空调水系统大温差的设计也越来越普遍，大温差是否节约初投资，运行是否节能，在很多的论文上都有似乎很充分的论证，但是对于主机及空调末端对大温差都有一定的适用性和适应性，不是说一味的加大空调水系统的温差设置，空调系统就会节约成本，后期运行就会节能，这里可能我们要把握一个度，这个度一方面指的是多大的系统适合加大温差设计，另一方面在设计大温差时多大的温差才是合理的？（所谓合适合理，指的是相对常规温差节约初投资及运行费，或者说回收期能控制在5年以内。
）2013年的注册考试中也出现了这样一个题目：某办公见建筑的舒适性空调采用风机盘管+新风系统，设计方案对比时，若夏季将空调冷冻水供回水温度从7℃/12℃调整为7℃/17℃，调整后与调整前相比，以下说法哪几项是正确的？(A) 空调系统的总能耗一定会减少(B) 空调系统的总能耗并不一定会减少(C) 空调系统的投资将增加(D) 空调系统的投资将减少欢迎大家对大温差问题进行热烈讨论，更欢迎给出你详细的数据分析。
•网友评论•获奖公告特邀专家艾为学点评：不提高出水温度，仅仅提高回水温度的冷媒水大温差，直接造成机组cop值降低，如保证制冷机组cop，还应分别提高出水温度，依靠增加出力取保cop，此时，压缩制冷和吸收式制冷取出水温度仍不同。
【此说法不妥，正如讨论题指出多大的温差是合理的，值得探讨。
提高回水温度的冷水大温差，当供冷量不变，则冷水流量下降，会降低蒸发器冷水侧的放热，蒸发器的传热系数的主导部分是制冷剂侧的沸腾放热，会导致蒸发器的传热系数有所降低，即导致蒸发器供冷量下降。
同时，冷水的平均温度提高，若维持原蒸发温度，会使传热温差加大，即导致蒸发器供冷量提高。
这种降与升的关系，应该说和温差数值的大小、冷水机组的性能密切相关。
若冷凝温度维持不变，不一定要求机组的蒸发温度降低，所以，对机组的COP值的变化影响，在不同的温差数值时，可以会有提高或基本保持或有所降低的三种情况发生，进而结论是，在相同供应冷量、相同冷凝温度的条件下，加大温差运行的冷水机组的能耗变化可以有降低、基本持平和增加的现象发生。
大温差水源热泵冷冻水系统的应用分析
蒸发温度℃
7
6.5
6
5.5
5
4.5
4
17
16
15
14
13
12
进水温度℃
出水温度6℃ 出水温度7℃ 出水温度8℃
图 1 机组蒸发温度和进出水温度的曲线关系 从上图可知，在水源热泵机组的出口水温恒定时，其蒸发温度随进口水温（也即
进出口温差）的增大而提高；而水源热泵机组进口水温恒定时，蒸发温度随出口水温的增大 而提高且提升幅度更大，此说明相对于水源热泵机组出口水温的变化，水源热泵机组进口水 温（进出口温差）对于蒸发温度的影响相对较小。图中的数据表明，机组出水温度由 7 ℃ 降至 6 ℃，蒸发温度将降低 1 ℃左右，这对水源热泵机组将产生较大的影响，但进水温度 从 12 ℃升至 17 ℃时，每提高 1 ℃，蒸发温度的提升仅 0.1 ℃左右，对水源热泵机组的影
充分换热。
图 5 表冷器的抽管示意图 3 结语 本文分别从大温差水源热泵冷冻水系统运行模式的适应性、经济性等方面分析，得到相 应的结论如下： （1）常规水源热泵机组在一定范围内都可以不经改造直接运行于大温差系统下，若维 持机组的出水温度不变，而只是提高进水温度，则机组性能几乎不变；但当出水温度降低时， 将 2 台水源热泵机组串联运行能一定程度提高大温差工况下的制冷效率，是有效的能源解决 方案。 （2）采用冷水大温差运行方式时，若回水温度过高，末端空气处理设备的除湿能力的 衰减最为显著，因此，大温差设计必须校核空气处理设备的除湿能力和冷却能力，并通过增 加表冷器排数、降低进入末端的冷冻水温度等措施进行弥补。
空调大温差能耗分析
（12）
文献[11]核算冷冻水大温差时对冷量的影响和对传热面积的要求显示：常规温差与大温差 10℃ （进水 17℃，回水 7℃）相比，大温差时传热系数减少，但增大了对流换热两侧的传热温差 由（3.99℃到 4.33℃），在冷负荷不变的情况下，按常规温差设计的冷水机组，不改变传热 面积同样可以实现冷水大温差运行。
2.2.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 大温差水系统的运行分析
与风机的性能分析相似，用水泵的相似理论进行分析，当冷水供回水温差增大一倍时，冷却 水泵的运行能耗减少 68.5%。国内已有这方面的文献，这说明采用冷水大温差运行的经济效 益是非常明显的。但这种分析方法只对水泵的能耗进行分析，而没有考虑管道系统的阻力变 化对系统能耗的影响，是片面的，在实际的工程设计中，管内水速一般采用 1～2ｍ/ｓ（国 际上允许的管内流速比国内高得多）。因此，流速不变时，由于管径减少，单位管长的磨擦 阻力增加，实际运行时不能达到 68.5%的节能效果。
为了取得更好的节能效果，可以采用冷水大温差与变流量技术相结合方法。据统计，目前国 内空调系统的平均负荷率为 30%～50%。即采用定流量设计时，按大温差设计的空调系统， 在全年大部分时间内运行的冷水温差将不能达到设计值，冷水泵全年处于满负荷运行，能耗 基本不变。
在空调系统中，水泵投资约占空调系统总投资的 0.5%～1%，与大温差相结合的变流量系统， 可以通过双级泵或变主流的方法来实现冷冻水的变流量运行。
钢板风道摩擦阻力计算：
Ｒm=1.05×10-2Ｄ-1.21ｖ1.925 （2）
式中：Ｒm 风管单位沿程阻力 pa/m，Ｄ风管直径 m，ｖ风速 m/s。
相应风机的轴功率计算：
（3）
阐述大温差冷冻水系统节能技术建筑能耗
阐述大温差冷冻水系统节能技术建筑能耗1 制冷机组受大温差输配的影响制冷机组采取大温差运行方式时，由于冷机进出水温度的改变，机组能否安全运行成为需要考虑的首要问题。
对业内几家著名冷水机组生产厂商的咨询结果均表明，目前的冷水机组在规定范围内都可以采用小流量，大温差的运行方式。
目前大温差系统的冷源一半也是沿用常规冷水机组，在制冷机组的允许范围内改变为大温差工况运行。
另一种利用常规冷水机组实现大温差运行的思路是采用冷机逐级串联降温的方式，在此模式下，每台冷机分别按照正常温差运行，但串联机组的总进出口实现了大温差。
1.1 制冷机组运行温差对COP的影响空调系统大温差运行时，假设冷水机组的回水温度由末端决定，同时冷水机组的流量与末端的需求能同步变化。
在这种情况下，制冷机组在变流量运行的情况下，能够保持大温差运行。
通过分析螺杆式冷水机组和离心式冷水机组在不同供回水温度下，满负荷运行时冷水机组COP的变化可得出制冷机组运行温差对COP的影响。
对于螺杆式冷水机组：1）冷冻水供水温度对冷水机组COP的影响比较大，当温差固定冷水机组供水温度由5℃提高到10℃时，COP提高大约为20%左右。
2）当冷冻水供水温度稳定恒定，冷冻水供回水温差变化时，冷水机组的COP变化不大。
3）与标准设计工况相比，5℃进水温度导致的冷水机组的COP下降约为7.6%左右。
对于离心式冷水机组：1）冷冻水供水温度对冷水机组COP的影响比较大，当温差固定5℃时，冷水机组供水温度由5.5℃提高到10℃时，COP提高大约为8.3%左右。
2）当冷冻水出水温度稳定恒定，冷冻水供回水温差变化时，冷水机组的COP变化大小与冷水机组的出水温度密切相关，出水温度越高，冷水机组COP受供回水温差的影响越小，出水温度越低，冷水机组COP受冷冻水温差的影响越大。
当冷冻水供水温度≧10℃时，冷水机组的COP基本不受冷冻水温差大小的影响。
当冷冻水供水温度为5.5℃时，冷冻水供回水温差在3℃到9℃之间变化时，冷水机组COP变化范围为4%左右。
大温差空调水系统节能效果
运维管理2020年第5期大温差空调水系统节能效果汪洋（中铁建设集团有限公司基础设施事业部，北京100040）摘要：随着社会经济的不断增长，电器智能节能发展日新月异，大温差空调水系统是一种“牺牲”冷机效率、降低水泵电能消耗的新型技术。
以某站房建设为例，探究大温差空调水系统应用方案，并分析应用效果。
研究降低空调系统能耗的方法，通过设计大温差空调水系统，按照全年运行能耗优化目标设置各项指标参数，经过实际应用测试，探究系统节能可靠性。
测试结果表明大温差空调水系统可以起到节能作用，水泵电耗相差最多，对空调机组运行能耗影响较大。
为进一步降低机组能耗，可以通过降低水泵电耗实现。
关键词：大温差；节能；空调水系统；电器节能；智能节能中图分类号：TU83文献标识码：A 文章编号：1672-061X （2020）05-0143-03DOI ：10.19550/j.issn.1672-061x.2020.05.1431工程简介某站房总建筑面积18.3万m 2，地板表面太阳辐射强、围护结构壁面温度高、单位面积热指标高。
室内工作人员最高聚集人数5000人，潜热较大。
为降低输配系统能源消耗，系统采用大温差空调水设计，通过降低系统水流量，间接控制冷冻水泵功率，从而达到节能目的（20%节能）。
2供回水温度确定与负荷积累分布2.1供回水温差采用一次回风方式，测量各项参数确定空调水系统供回水温度。
常规冷冻水供回水温度为7～12℃，本系统范围有所扩大，即6～13℃。
以控制调节、末端设备能力、温差控制等为指标，根据主流制冷设备性能，确定本系统最大温差值为8℃。
供回水温差见图1。
当温差为7℃时，节能效果较8℃降低了4%，但流量增加了10%，有助于水系统可调性的增加。
综合节能与流量2项指标，本系统选取7℃为供回水温差。
2.2负荷积累分布系统运行期间，负荷主要分布在50%～80%，该部分图1供回水温差作者简介：汪洋（1981—），男，高级工程师。
大温差空调冷冻水系统探讨
能 耗 进 行 了分 析 对 比 ， 并通 过 工 程
实例 进行 了比 较 ，展 现 了空调 冷 冻 水 采 用 大温 差 的 良好 节 能 效 果。 文 章 还 分 析 了空调 冷 冻 水采 用 大温 差
题 就 是 空 调 能 耗 的 不 断 上 升 ，现 在 空 调 能 耗 已 经 成 为 一个 十 分 引 人 注 目的
耗 占整 个 建 筑 能耗 的 ６ ０ ％ 左 右 。且 比 已 日益 广 泛 。
关 键 词 ：空 调 系 统 的 节 能
大
例 不 断 增 加 。 随 着 我 国 政 府 对 节 能 减
目前， 国 内通 常 使 用 的 空调 冷
温 差 空 调 冷 冻 水 系统 对 空调 设 备
排 要 求 的 不 断 提 高 和 措 施 的不 断 细 化 ， 冻 水的供 水温度为 ７ ℃ ， 回水 温 度 为 绿 色 建 筑 的 概 念 随 之 被 提 出 ，空调 系 １ ２ ￣ （ ３ 。供 回 水 温 差 为 ５ ￣ Ｃ，而 大 温 差
２ ０ １ ３ 年３ 月 月刊 总第２ ５ １ 期
大温 差 空调冷 冻ｚ ｋ 系统探 ｉ － ， ｔ
文／ 中 广 电广 播 电影 电 视 设 计 研 究院 于 象 玉
乐 场 所 等 几 乎 都 使 用 空 调 ，一 些 高 档 的 输 送 效 率 ，已 成 为 空 调 节 约 能 耗 的
空调系统大温差技术能耗分析
综 上所述 ：
进行 大 温差 设计 时 ，系统 的 风速 同常 规温 差 风速 ・ 般是 保持 基 本 不变 ，
因此 空 调 系统 的单 位 管 长的 沿 程阻 力 将 会 随着 空调 系统 的送 风 温 差 的增 大
＝
１ ． 大 温 差技术
传统 的 空调 技术 主要 是 通过 节省 建筑 空 间 、 节 省空 调设 备 的 材料 等 方式 来实 现 空调 能耗 的控 制 。随 着空 调技 术 的发展 与 完善 ， 大 温差 技 术 的发 明与
ｃ Ｌ ￣） ／ ０ ０ ０ ０ 』
Ｌ ＝ Ｇ ／ ｐ 式中： Ｌ 空调 送风 量 ｍ ３ ／ ｓ ， △ Ｈ 风 道系 统全 压损 失ｐ ａ ， ｔ 帆 机 全 压效 率 ， ｐ 空 气 密度
注 ：其 中Ｇ 空 气质 量送 风量 ｋ ｓ ， Ｑ ｘ 室内 热 负 荷ｋ Ｗ， Ｃ ｐ 空 气定 压 比热 Ｊ ／
（ ｋ ｇ ￣ Ｃ ） ， ｔ ｎ 室 内干 球温 度 ℃， ｔ ｏ 送 风温 度 ℃。
３ ． ２ 铜 板风 道 的摩擦 阻力 的计 算方 法 计算 公 式 ： Ｒ ｌ ｌ ｌ ＝ １ ． ０ ５ ｘ ｌ Ｄ 。 ｖ 注： 式 中的Ｒ ｍ 风 管单 位 沿程 阻力 ｐ ａ ＇ ／ ｍ， Ｄ 风 管直 径ｉ ｌ ｒ ｌ ， ｖ 风速 ｍ ／ ｓ 。 ３ ． ３ 相 应风 机 的轴 功 率计 算
４ ． ２冷 水大 温差设 计 的特 点
风 的温 度 单单从 送 风 温度 山看 大 温差 技 术都 有 较 为 明 显 的优势 。 此外 ， 大温 差技 术 ｌ 口 Ｊ 以较为 合理 地调 节新 风 的 比例 ， 更 好调 节建
空调水系统节能研究
空调水系统节能研究摘要：现代建筑的冷暖系统的能源消耗量已成为建筑物的主要能源消耗量，并且逐年呈快速增长态势。
从中央冷暖系统的实际应用来看，使用随机频率变换和冷暖技术等多种能源节约技术完成能源改造规划和节能降耗，可有效减少能源消费，改善资源使用。
本论文中，为了提高能源效率，在空调供水系统、水冷系统等三个方面，详细讨论了节约中央空调能源的节能方法，并展望了冷暖中央空调节能的对策。
关键词：中央空调；节能；技术前言随着全球社会经济的迅速发展，包括“一带一路”项目的推进，建筑业也取得了显著成绩，中央空调系统在建筑物中的应用更加广泛，对建筑功能价值产生了巨大的促进作用。
节能就转变为各国目前的重要方向。
由此，能耗会急剧上升，再加上近年来重视节能降耗，冷暖空调系统对于节能的需求更加迫切，文章详细阐述了冷冻泵节能改造的能量改造、设计思考和使用。
同时中央空调水循环系统的节能设计是实现建筑节约目标、减少资源消耗、促进社会经济持续发展的重要力量。
1.空调水系统节能方面的现状1.1一般的流体输配系统在空调节能方案中变速调节泵的主要问题是，设计者通常通过自己的经验选择泵，不深入研究泵和工艺实际需求的匹配度，而是大量规划习惯性的大流量。
直接结果是电的规格增大，能耗上升，变速泵的实际运行脱离泵的高效率，造成的效率损失，部分手工调节工艺不足，不适应流量的需求增加。
1.2 二次水泵的系统研究车水泵系统在外国研究的主要原因是外国的高层建筑比较多。
但是由于国内高层建筑专业人员的成长期相对较短，国内不断建造高层建筑，该研究相对较浅，缺乏节约二次泵的评价。
1.3 一次水泵系统根据一次水泵系统的研究，一次泵空调冷水系统可分为流量和变流量两个水系统。
空调冷水系统在公共建筑广泛应用的空调施工中，不管是空调的设计还是制造的管理，都是针对节约空调系统设计的。
许多学者曾经对空调冷水系统进行过节能设计和运行，但实际上在运行过程中存在一定的问题。
冷水正流量系统运行中，泵的能量消耗占空调水系统能耗的20%，冷水冷却才有一定的节能效果。
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关于大温差空调水系统节能评价研究
发表时间：2016-08-22T13:48:34.817Z 来源：《低碳地产》2015年第20期作者：单天红[导读] 得到相对变化率低于临界变化相对变化率时，大温差空调水系统才具有良好的节能效果，能够有效保证空调水系统的正常运行，实现经济效益。
单天红
中天伟业（北京）建筑设计事务所有限公司【摘要】随着社会经济的发展以及科学技术的进步，人们的生活水平得到了很大的提高，人们开始注重生活质量的提升，空调被广泛使用在人们的日常生活中。
一般在设计空调水系统时，冷水供回水温差应达到5℃，温度应保持在7℃~12℃的范围内，而水温差超过5℃的冷水系统则称为大温差空调水系统。
本文就对大温差空调水系统节能的影响因素加以分析，采取有效的节能评价标准和计算方法，保证大
温差空调水系统的节能效果。
【关键词】大温差；空调水系统；节能评价目前，空调水系统应用大温差技术的节能性已经得到肯定以及广泛的应用，但对于这项技术具体的节能效果以及对空调系统各个组成部分所产生的影响虽然有许多相关研究及参考文献，却没有一个普遍的衡量和评价的标准。
本文就从大温差空调水系统节能的特性切入，利用节能算法对其节能效果进行分析，希望能够对广大同行起到参考与借鉴的作用。
一、大温差空调水系统节能特性研究（一）大温差空调水系统概述对于空调系统而言，其耗电设备可分为空调末端设备、定压水泵、水处理设备、冷却水泵、冷水泵和冷水机组。
而大温差空调水系统则是以常规空调设备为基础，采用常规的空调末端设备、冷却水系统以及冷水机组，有效实现较大的供回水温差，其在建筑空调系统中的应用最为广泛。
相较于常规空调系统而言，该系统具有较小的冷水循环流量以及较大的供回水温差，并且冷水泵和冷水机组的耗电量也存在一定的差异性[2]。
因此在对不同供回水温差的空调系统加以使用时，必须要对冷水泵和冷水机组耗电量之和的差异性进行详细比较，选择具有良好节能效果的空调系统。
（二）节能特性对于大温差空调水系统节能特性而言，其可以从空调水系统和冷水机组的节能特性这两个方面加以分析。
首先在空调水系统方面。
当空调水系统保持一致时，系统的供回水温差与水流量呈反比关系，水流量逐渐减小时则供回水温差会逐渐增大，这时空调系统的冷水循环泵流量也会不断减小。
同时在冷水机组结构保持不变的情况下，其冷水流量和冷水侧阻力损失也不断变小；而空调水系统在设计管道过程中，多是采用控制流速法或控制比摩阻法，因此在这种情况下管道的阻力会基本保持不变[3]。
此外，对于空调末端的水盘管而言，其为了与系统供回水温差的增加相适应，需要适当增加排数，因此会减小或增大空调末端的阻力。
值得注意的是，对于空调水系统阻力而言，其在减小或增大的情况下，变化范围都基本没有较大的变化幅度，因此在工程设计中不会对水泵扬程的选择产生影响。
其次在冷水机组方面。
如果使用同一冷水机组，一旦进出水的温度发生变化，则机组的制冷性能系数（COP）、制冷量以及耗电量也会出现变化。
对于冷水机组而言，其进水的温度持续上升时，其耗电量基本保持不变，但是制冷性能系数和制冷量会有所增加；其出水温度持续下降时，其耗电量会有所增加，则制冷性能系数和制冷量有所降低。
二、大温差空调水系统节能计算研究（一）冷水泵和冷水机组耗功率的计算对于冷水泵而言，其耗功率的计算公式为N1=Lρgh/（3600×1000）=0.00234QH/η?t。
其中?t表示机组供回水温差，η表示水泵效率，H表示水泵扬程，g表示自由落体加速度，ρ表示水的密度，L表示水泵流量，N1表示水泵耗功率。
对于冷水机组而言，其耗功率的计算公式为N2=Q/COP。
其中COP为机组制冷性能的系数，Q为机组的制冷量，N为机组耗功率。
（二）空调水系统的节能性评估一般而言，常规冷水系统中冷水泵和冷水机组的耗功率之和为：N?t=5=N1?t=5+N2?t=5，其中?t=5表示供回水温差为5℃。
而大温差冷水系统中冷水泵和冷水机组的耗功率之和为：N?t=X=N1?t=X+N2?t=X，其中X表示供回水温差，?t=X表示冷水系统[4]。
一般情况下，当N?t=5与 N?t=X相等时是划分空调水系统节能的临界点，这时临界制冷性能系数可表示为COPL（?t=X）=Q/（N?t=5-N2?t=5）。
当COPL （?t=X）＜COP（?t=X）时，大温差空调水系统较为节能；当COPL（?t=X）=COP（?t=X）时，大温差空调水系统没有明显的节能效果；当COPL（?t=X）＞COP（?t=X）时，大温差空调水系统较为耗能。
要想对大温差空调水系统的节能性进行直观判断，可以将COP值的临界相对变化率（εL（?t=X））加以引入，其变化率公式为：εL （?t=X）=（COP ?t=5- COPL（?t=X））/COP ?t=5。
在大温差工况下加以运行时，常规冷水机组的COP值会发生一定的变化，其相对变化率为：ε?t=X=（COP ?t=5- COPL（?t=X））/COP ?t=5。
当εL（?t=X）＞ε?t=X时，大温差空调水系统具有节能效果；当εL（?t=X）=ε?t=X时，大温差空调水系统没有明显的节能效果；当εL（?t=X）＜ε?t=X时，大温差空调水系统较为耗能[5]。
（三）进出水温度对制冷性能系统的影响在设计过程中，使用的冷水机组多是水冷螺杆式与水冷离心式的机组，其出水温度与进水温度分别保持在5~7℃与12~13℃的范围内。
冷水机组在这种工况下加以运行时，如果出水温度保持不变，进水温度升高时，机组的COP值不会产生明显变化；如果进水温度保持不变，只有出水温度每下降1℃，则机组的COP值会降低约3%。
在温差每增加1℃时，机组COP值临界相对变化率的数值则不会超过3%，因此采用常规冷水机组，并对其出水温度加以降低时，难以达到节能降耗的效果，相反会促进电能的消耗。
只有保证大温差空调水系统中冷水机组具有较大的阻力和较高的额定COP值，才能达到良好的节能效果，否则将会更加耗费电能，难以实现经济效益[6]。
此外，在对大温差空调水系统进行设计时，必须要从系统冷水泵的特性以及冷水机组的COP出发，对一定条件下的εL（?t=X）与ε?t=X之间的相对关系进行详细分析与比较，从而保证空调水系统的可行性与节能性。
结束语：
综上所述，大温差空调水系统对冷水泵和冷水机组的能耗会产生一定的影响，但是其运行的适用范围具有一定的条件，只有增加冷水机组的能耗，降低冷水泵的能耗，才能保证系统的节能性。
本文就通过分析系统节能性的影响因素，系统节能的评价标准与计算方法加以判断，计算冷水机组制冷系统性能的临界相对变化率，得到相对变化率低于临界变化相对变化率时，大温差空调水系统才具有良好的节能效果，能够有效保证空调水系统的正常运行，实现经济效益。
参考文献：
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