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工业冷水机冷冻水系统的工作原理

许多气候都有炎热的天气。有些地方全年都很热。但这并不意味着建筑物内部需要很热。虽然外面的温度有时会超过 100°F,但建筑物内部的温度可以达到舒适的 74°F。这一切都归功于冷冻水系统

冷冻水系统用于大中型建筑。冷水机组充当集中冷却系统,为整个建筑物甚至多个建筑物提供冷却。这是因为将空调设备集中在一个位置通常比在许多不同的地方安装多件设备更实用。

除了简化建筑物维护人员的访问,大型水冷系统还比小型独立系统提供更高的能源效率。

冷冻水厂简介

尽管冷冻水系统对大多数人来说是一个新概念,但这个概念实际上从古罗马时代就已经存在。为了给他们的建筑物降温,罗马人会通过墙壁让水冷却内部空间。

直到 1902 年,Willis Carrier 才发明了现代空调。然后在 1926 年,开利发明了第一台离心式冷水机,这使得为建筑物提供大型空调成为可能。

从那时起,冷水机经历了很多创新,出现了许多不同类型的冷水机。但是,冷水机的目的保持不变:从水中去除热量。

冷冻水系统基础知识

冷冻水系统通过使用冷冻水从建筑物的空间吸收热量来为建筑物提供冷却。在水冷系统的核心,冷水机通过制冷循环从水中去除热量。

冷冻水系统的制冷循环通过从冷水机蒸发器中的冷冻水中去除热量来工作。压缩机是整个过程的驱动力。它还在冷冻水系统中使用最多的能源。

在冷水机的冷凝器中,热量传递到冷凝器水,或直接传递到外部空气(我们将在下面详细讨论)。

冷冻水循环

冷冻水回路由管道和泵组成,可在建筑物周围移动冷冻水。冷冻水泵 (CHWP) 推动冷冻水通过冷却器和建筑物周围的冷冻水管线。

离开冷却器的冷冻水称为冷冻水供应 (CHWS)。冷冻水供应温度通常约为45 °F

冷冻水供应通过冷水机泵送至建筑物的各种空调装置,例如空气处理装置 (AHU)和风机盘管装置 (FCU):

  1. 在 AHU 和 FCU 中,冷冻水通过换热盘管以降低盘管温度。
  2. 当热交换盘管被冷冻水冷却时,风扇将空气吹过盘管,为建筑物的空间提供冷空气。从 AHU 和 FCU 吹出的送风温度通常约为55 °F
  3. 离开热交换盘管后,返回的冷冻水 (CHWR) 返回冷却器,在那里再次冷却,并重复该过程。

一些冷冻水冷却系统配置非常简单,而另一些则更复杂:

  • 一个简单的冷冻水冷却系统配置可以由一个冷水机和一个泵组成。
  • 更复杂的冷冻水冷却系统配置可以由多个冷却器、多个泵、冷却塔、热交换器和各种阀门组成,以根据建筑物内部的热负荷重新定向流动。

接下来,我们将讨论几种不同的冷冻水系统配置。

冷冻水冷却系统

当冷水机生产冷冻水时,从冷冻水中带走的热量必须在某处排出——通常是在建筑物外。冷却器系统是建筑物内部和建筑物外部之间热传递的促进器。

冷冻水冷却系统主要有两种类型:风冷式冷水机和水冷式冷水机

风冷式冷水机

风冷式冷水机几乎总是位于建筑物外,通过将热量直接排放到周围空气中来去除冷冻水中的热量。

风冷式冷水机组冷凝器盘管中排出热量。当温暖的制冷剂通过冷凝器盘管时,外部空气吹过冷凝器盘管并从制冷剂中带走热量。

然后制冷剂通过一个膨胀阀,在那里它迅速冷却并通过蒸发器,在那里它冷却冷冻水。然后再次重复这个过程。

水冷式冷水机

水冷式冷水机组几乎总是位于建筑物内部。它们的工作方式几乎与风冷式冷水机组相同。不同之处在于它们通过将热量排放到称为冷凝器水管的第二条隔离水管来从冷冻水中去除热量。

冷凝器水流经冷却器并吸收热量。冷凝水然后返回冷却塔。冷却塔几乎总是位于建筑物的外面,通过将部分冷凝水蒸发到大气中来从冷凝水中带走热量。

随着部分冷凝水蒸发,冷凝水中的热量被带走,冷却后的冷凝水流回冷水机组。然后再次重复这个过程。

水冷式冷水机组系统非常节能。然而,由于它们的复杂性和许多不同的部件,它们的安装和维护成本通常更高。因此,您通常只能在大型建筑物中找到它们。这是因为节省的能源超过了安装和维护系统的成本。

然而,水冷式冷水机组也开始出现在小型建筑中。最近的进步使得在通常没有水冷式冷水机组的建筑物中安装和维护水冷式冷水机组变得切实可行。

冷水机组优化

冷水机组通常是建筑物能源使用的重要组成部分。根据美国能源信息署的数据,商业建筑中使用的能源中有 15% 用于冷却。

当您考虑到冷却器通常是建筑物内最大的能源消耗者之一时,它们的性能会对运营成本产生巨大影响。出于这个原因,冷水机组的效率通常受到密切监控,以寻求潜在的改进。

优化冷水机组是一项复杂的任务,涉及收集数据和进行计算。这些计算决定了如何最好地操作冷水机组设备。

例如,在凉爽的夜晚,提高冷却器的冷冻水供应温度设定点可能更有效。提高冷冻水供应温度设定值将使冷水机组不那么努力地工作。

结论

冷冻水系统通常用于冷却中型和大型建筑物。虽然水冷系统的前期成本可能很高,但更高的能源效率和更低的维护成本通常可以弥补这一点。

冷水机只是建筑物内部和外部之间热传递的促进器,冷冻水系统可以有许多不同的配置。风冷式冷水机和水冷式冷水机是最常用的冷水机类型。