某商场空调冷冻水大温差系统节能性分析
空调冷冻水供水温差的分析
空调冷冻水供水温差的分析
近年来，随着制冷机技术的不断提高和完善，大温差小流量的空调冷冻水出水输送技术日趋成熟，这种简单易行的空调方案，在实际建筑工程中的最广泛运用已日益广泛。
目前，国内通常使用的空调冷冻水的供水温度为7℃，回水温度为12℃，供回水温差为5℃，而大温差冷气系统冷冻水的供回水温差一般为6～10℃。
由于空调系统的冷冻水的供回水温差加大，相同制冷量下的空调水循环量将减小，空调冷冻水管管径、冷冻水泵的型号都将随之减小，冷冻水泵的能耗随之降低。
空调冷冻水系统采用大温差，还可以降低水泵的型号、减小锅底管的直径、缩减冷却水系统系统的一次投资、降低工程造价等。
一般而言，制冷机单位制冷量的中随蒸发器能耗蒸发温度的升高而降低，随蒸发水温降低而升高。
因此，蒸发温度对制冷机单位制冷量的能耗影响较大，而温度的高低直接影响制冷机冷冻水出水温度的高低。
当制冷机的热交换器冷冻水出水温度等于或少于7℃时，对于相同的制冷量，10℃温差与5℃温差时，冷水机组的生产成本基本相同。
然而，当制冷机的出水温度低于7℃，尤其是低于5℃时，制冷机单位制冷量的耗电能耗明显上升。
若制冷机的出水温度过低，制冷机能耗的上升将大大抵消了大温差冷冻水系统水泵节省的能耗，甚至超过水泵节省的能耗。
大温差水源热泵冷冻水系统的应用分析
１ 水 源 热 泵 机 组 大温 差 运 行 状 况
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 （ 出 口温 差） 于 蒸 发温 度 的 影 响 相对 较 小 。 进 对
１１ 水 源 热 泵 冷 冻 水 供 回 水 温 差对 机 组 能 力 的影 响 。
ｌ ７℃出水温度 卜———— ＿ ＇
１ ． ． ．． ． ． ＿ ． ．． ． ．． ． Ｊ ． ． ． ．． ． ． ． ． ． ．． ． －
在 国 内 的空 调 设 计 中 ， 源 热 泵 的额 定 供 回水 温 水 度 一 般 设 计 为 ７℃／ ２℃ ， 差 为 ５℃ 。水 源 热 泵 冷 ｌ 温 冻 水 大 温 差 运 行 方 式 是 近 几 年 在 国 内逐 渐 发 展 起 来
的空 调 设计 新 思路 ， 区别 于 常 规 系 统 的主 要 特 点是 其 在保 持冷 水 机 组 供 冷 量 不 变 的 基 础 上 ， 大 供 回 水 温 增
至 ７℃， 如图 ３所示 ， 低温 冷水机组运行 方式与常规 机组相 同， １ 但 存机组 由于蒸发温度 的提 高， 将大于 常 规机组， 从而实现 了机组串联运行 的节能效果 （ ２ 。 表 ）
—
１ ７℃进水温度 Ｉ ＿ 叶
— — — — — —
ｌ 机组
Ｉ ２℃ｌ １ 卜— ．１ ２ ． 机组
而 影 响 了机 组 的 Ｃ Ｐ值 。图 １ 出 了 Ｏ Ｋ（ Ｏ 给 Ａ 欧锴 ） 水
够提供 比驱动能源 多的热能 ， 在节约能源 、 保护 环境 源 热 泵 机 组 的蒸 发 温 度 与 进 、 口水 温 度 的 关 系 。 出
方 面 具 有独 特 的优 势 ， 得 了较 为 广 泛 的应 用 ， 得 获 取 了一 定 的节 能 和 环 保 效益 。
济南某商场空调系统测试与能耗分析_secret
济南某商场空调系统测试与能耗分析摘要对济南某商场空调系统运行状况进行了测试与调研，分析了该空调系统的运行效率、耗能状况，提出了整改建议，为节能改造方案提供了基础数据。
关键词商场空调建筑能耗能耗分析1 测试概况目前现有公共建筑存在着巨大的节能潜力，尤其是在运行时间较长的商场空调系统中，由于商场经营内容和形式不断变化，商场平面格局和空间分布也随之调整和改变，对原空调系统和空调效果产生了很大影响；另一方面空调系统设备老化，冷热源处于高能耗期，早期设计采用的技术相对落后，如很少采用自动控制、变风量、变水量调节、热回收技术以及高热阻的围护结构等。
为此本课题组对已使用近十年的济南贵和购物中心空调系统及其能耗现状进行了测试与调研，提出了整改建议，以期为商场节能改造方案提供依据。
1.1 建筑与空调概况济南贵和购物中心建于1995年，分为酒店与购物两部分，总建筑面积81000m2。
其中购物中心建筑面积约24000 m2，地下一层，地上五层。
酒店建筑面积约57000m2。
建筑高度为59.2m，地下两层，地上十四层，局部十六层。
制冷机房布置在酒店地下二层，由三台直燃式（燃油）溴化锂吸收式制冷机和一台离心式电制冷机组成。
为购物中心与酒店提供冷热源。
购物中心原设计均为全空气空调系统。
每层设2～3台组装式空气处理机组。
在后期的改造过程中，一～五层增设了部分VRV多联机空调器。
详见表1－1。
表1－1 贵和购物中心空调设施基础资料电机最大功率：1.2 测试与调研结果利用超声波流量计、热球风速仪、钳形功率表、CO 2浓度测试仪、照度计及温湿度测试记录盒等仪器对购物中心冷热源、空调末端及商场照明情况进行了测试。
从6月10日开始，到8月底结束。
测试了制冷机组运行期间的制冷量，水系统的流量与温度，空气处理机组的主要性能，商场内空气温度、湿度、送风速度及CO 2浓度等。
在商场的各楼层，按空间分布选取一定数量的点进行测试。
测点平面布置示意图见图1。
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。
大温差水系统运用于数据中心空调节能性分析
上海节能大温差水系统运用于数据中心空调节能性分析张淇淇上海国际机场股份有限公司摘要：对大温差空调水系统应用于数据中心项目进行了节能性分析，基于假定的系统模型对不同冷冻水供回水温差条件下系统的制冷主机能耗、冷冻水泵能耗以及末端精密空调设备能耗进行了计算。
计算结果表明，增大供回水温差对于数据中心空调系统能效提升具有积极意义。
关键词：大温差水系统；数据中心；能效提升；全年能耗DOI:10.13770/ki.issn2095-705x.2021.03.015Study on Energy Saving Performance of Wide Water Temperature Differential System Applied for Data Center Air ConditionersZHANG QiqiShanghai International Airport(Group)Co.,Ltd.Abstract:Based on a hypothetical Data Base air-conditioning system using wide temperature differen-tial chilled water,a study was conducted to analyze the system energy performance,including the en-ergy performance of chillers,pumps and terminal devices.The calculation results show that increasing the temperature differential of chilled water can benefit the air-conditioning systems’energy perfor-mance.Key words:Wide Temperature Differential Chilled Water System；Data Center；Promote Energy Effi-ciency；All-Year Energy Consumption.收稿日期：2021-01-26作者简介：张淇淇（1989-），女，硕士，工程师No.032021上海节能No.0820180概述近年来，随着移动互联网时代的到来，数据中心的建设规模飞速发展。
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◆ 节能环保技术 ◆
目前国家标准《旅游旅馆建筑热工与空气调节节能设计标准》（ＧＢ５０１８９－９３）对冷冻水的水力输送系数有明确限制：不得小于３０。
这个指标对大型建筑物的冷冻水系统设计也具有指导意义。
根据计算，在满足该指标的系统中，冷冻水泵的装机电量约占空调系统总装机电量的１０％左右，而实际运行能耗更占到２０％左右，因此，对大型建筑的空调冷冻水系统进行节能研究具有重要意义。
冷冻水大温差技术则是其中一个有效途径。
由于冷水大温差技术在满足用户舒适性的条件下，能减少冷冻水流量，大幅度降低系统的输送能耗，从而在实际工程中的应用越来越多。
但是采用大温差设计对空调系统的主机、冷冻水泵以及末端的运行能耗以及初投资都有一定的影响。
对此我们以某大型商场为例进行探讨。
某商场空调冷冻水大温差系统节能性分析
李继路，刘 谨
（广州市设计院，广东 广州 ５１０６２０）
摘要：以某大型商场实际工程为研究对象，对冷冻水系统采用标准温差（７／１２℃）与大温差（７／１７℃）两种工况下，冷水机组、冷冻水泵、空调末端的运行能耗及初投资变化趋势进行分析，结果表明，采用大温差系统具有较好的节能效果，而初投资也基本持平。
关键词：冷水系统；大温差；节能；初投资
１ 工程概况
本工程楼高两层，总建筑面积６００００ｍ２，属大型的家居商场。
建筑平面接近正方形。
该工程空调总设计冷负荷达到８４３８ｋＷ（２４００ＲＴ）。
冷冻水输送系统采用一级泵两管制同程系统，空调末端采用风柜。
该工程空调系统包括主机、水泵以及末端风柜的年运行费用较大，因此采用合理先进的技术手段，通过优化设计减少系统的运行能耗则是设计中的一个难题。
２ 不同冷水温差系统运行能耗比较 冷冻水标准供回水温度为７／１２℃，典型大温差冷冻水供回水采用７／１７℃，本文仅讨论在这两种代表性温差下其运行能耗与初投资的比较。
２．１ 冷水机组在两种工况下的能耗比较 根据制冷原理，冷水机组单位质量制冷量能耗随制冷剂蒸发温度的上升而减少，或随其降低而增加。
而制冷剂蒸发温度的变化对冷水机组能耗的影响相对冷水温差对冷水机组能耗的影响要大一些。
一般而言，当出水温度恒定时，冷水机组５℃温差与１０℃温差时的单位质量制冷量能耗几乎没有变化，但蒸发温度降低１℃时，机组冷量减少１．８％～６％，而
轴功率只减少０～０．５％。
因此在７／１２℃与７／１７℃两种温差下，由于其蒸发温度变化并不明显，所以冷水机组的单位制冷量耗电量变化不大。
２．２ 冷冻水泵的输送能耗
采用冷冻水大温差最主要的目的是减小冷冻水泵输送功率，而泵的输送功率是与冷水流量和管路阻力损失成正比。
国内许多学者认为采用大温差水泵节能应按照水泵相似理论计算，即：
Ｎ＇／Ｎ＝（Ｗ＇／Ｗ）５／３
（１）
式中：Ｗ、Ｎ——标准温差时水泵流量和功率； Ｗ＇、Ｎ＇——大温差时水泵流量和功率。
这种计算方法前提是假设冷冻水管道按照标准温差设计，只是在选用冷冻水泵时按照大温差选择。
然而实际上空调系统冷冻水管道的设计是采用假定比摩阻法，
2004.No.12
JIE NENG YU HUAN BAO / JIE NENG HUAN BAO JI SHU
当管道系统冷冻水流量减少时，其冷冻水管道尺寸也将重新设计。
因此，水系统管道阻力特性曲线已经改变，上述方法不能适用。
水泵的功率应按下式计算：
Ｎ＝γＷＨ／η （２）式中：γ——水的容重； η——水泵的效率； Ｈ——水泵压头。
对于具体设计来说，管道比摩阻一般取经济比摩阻，系统形式一定的
温差下的主机、水泵以及末端风柜的全年运行能耗进行比较。
图１为主机、冷冻水泵以及末端的年运行费用比较图，图２为节能率比较图。
图中年运行时间２７０天，每天运行１２小时，电费１．２元／ｋＷｈ，按６０％满负荷运行估算。
从图１、图２可以看出，采用大温差系统比常规温差系统具有较好的节能效果，节能率达到６．７％，改用１０℃温差的冷冻水系统运行费用将比标准温升的冷水系统低４３万元／年，按大型空调系统使用２０年考虑，则其寿命周期运行费用节省８６０万元。
３ 不同冷水温差系统初投资比较
根据厂家提供资料显示，在两种温差下冷水机组价格基本不变。
冷冻水大温差可以减少冷水管道管径以节约管道系统投资费用，另外亦能减少冷冻水泵大小而降低投资。
然而另一方面，末端空调机组表冷器需增大排数导致投资增加，同时空调机组阻力增大使风机容量增大，也导致投资增加，大约增加１０％，末端空调机组投资占总投资１２％，故相对于标准工况系统增加的初投资约１．２％，但大温差下冷冻水输送管路可相应减少，因此其初投资大致平衡。
４ 结论
空调冷冻水大温差系统的节能性分析是一个比较复杂的问题，系统中的主机、水泵以及末端设备的运行特性相互联系、相互影响。
本文对冷冻水系统采用标准温差（７／１２℃）与大温差（７／１７℃）两种工况下的冷水机组、冷冻水泵、空调末端的在能耗变化趋势以及初投资进行分析，结果表明，在不增加初投资的情况下，采用大温差技术节能效果明显。
■
情况下，冷水管道的压力损失基本上相当，则冷冻水泵功率仅与流量成正比。
因此，采用１０℃温差，冷冻水泵功率为采用５℃温差时的５０％，即水泵功率节约５０％。
２．３ 空调末端风柜的运行效率及解决方案
对空调末端而言，采用大温差系统后，由于供回水温差加大，将对其热工性能及运行效率产生很大影响。
对于按常规温差（Δ℃）设计的空调机组，在大供回水温差的工况下运行，会出现空调系统由于空调机组冷水温升过小而冷量不够，空调机组的除湿能力下降，导致室内相对湿度增加，使人员的舒适度降低等问题。
因此，在冷水大温差工况下，不能按常规温差选择空气处理机组。
为了使空气处理机组获得与标准温差相同的制冷量，可以通过增加表冷器排数和表冷器传热面积，改变表冷器管程数，降低空调机组进水温度以及改变表冷器的肋片材质等措施解决。
为了不至于增大换热器的水阻力或增大空气处理机的安装有效建筑面积，一般采用增大换热器的排数的方法。
根据热工计算（即使在南方地区），对于标准温差一般风柜６排盘管的换热器即可满足要求。
根据计算和厂家提供的数据，大温差（７／１７℃）风柜的换热面积需增大２７％左右，也就是说增大排数（最多增至８排）的方案即可满足要求，相对风机盘管也最多增至４排（标准为３排）可满足要求。
风机轴功率的计算公式为：
Ｎ＝ＬΔＨ／１０００η （３）式中：Ｌ——单位体积送风量，ｍ３／ｓ； ΔＨ——风道系统全压损失，Ｐａ； η——风机全压效率。
２．４ 系统能耗比较
根据以上分析，我们对在７／１２℃以及７／１７℃两种
2004.No.12・月刊
28。