一、穩定性強
冷水機組的穩定性具有兩個層面的意思,一是要求機組低故障率,無論是舒適性空調系統,還是工業制程用冷水系統,都不容許冷水機組經常發生故障,特別是工業制程冷水系統,一旦系統備份能力不夠,冷水機組發生故障將會對工業生產造成巨大的損失。二是運行參數要穩定,比如對溫、濕度控制精度要求較高的凈化空調系統,要求冷水機組出水溫度恒定,這樣有利于空氣側溫、濕度控制。
二、能效比高
冷水機組的能效比,特別是IPLV值將會對整個機房系統綜合能效比產生決定性的影響。所以,在經濟合理的前提下,高COP及IPLV值的變頻機組將會是高效機房的不二選擇。
尤其適用于北方地區未設置自然冷卻的電子凈化、生物制藥、新能源、數據中心、化學工業等全年運行的工業制程冷水系統。特別值得一提的是,對于數據中心和電子廠房等冷水機組全年運行且機組出水溫度較高的場合,過渡季節冷水和冷卻水之間的溫差較小,壓比也較小,比較適合采用磁懸浮變頻離心機組。
機組可以在低環溫、高冷凍水溫下穩定高效運行,可以省略系統設計上的復雜冷卻水旁通設計,同時充分利用機組的高蒸發溫度、低冷凝溫度的優勢提升機組能效,部分負荷COP最高可達50左右,在某種程度上,可以替代自然冷卻系統。
三、能量調節范圍寬
對于有內區冬天需要制冷的空調系統,如大型寫字樓、購物中心(有局部餐飲店面)等舒適性空調系統,考慮到冬天需要提供較低比例的制冷量,“幾大一小”的冷水機組組合方案被廣泛選用。
該類型組合方式,存在水力平衡難以控制、低負荷運行時系統能效比低等問題。因此,高效機房采用同冷量的離心機組或者螺桿機組+磁懸浮變頻離心機組的組合方式,既能避免系統水力不平衡問題,又能實現高效機房在低負荷條件下安全、高效運行。
四、水側阻力低
冷水機組兩器(蒸發器和冷凝器)水側阻力是水泵需要克服的阻力的主要組成部分,其阻力大小將會對水泵的功耗產生較大的影響。因此,應用于高效機房的冷水機組盡可能采用兩器流程數少、阻力不大于50kPa的冷水機組。
五、適應變流量系統
變流量是高效機房的基本特征。應用于高效機房的冷水機組應允許水流量變化范圍大、適應冷水流量快速變化(允許流量變化率大)、具有減小出水溫度波動控制功能。一般要求冷水機組能夠承受額定流量的30%-130%,流量的下限以小于50%額定流量為宜。同時,壓縮機對流量的變化反應足夠快,應能承受每分鐘30-50%的流量變化率。
六、維護工作量小
高效機房的本質是為用戶降低全生命期成本。高效機房全生命期成本包括初投資、運行費用、人員管理費用、維修費用、維護保養費用等。冷水機組的維護保養費用在整個機房系統的維保費用中占據最大比例,因此應盡量降低冷水機組的維保費用。
磁懸浮變頻離心機組不含冷凍油,無需常規冷水機組的定期油檢和部件更換(包括油質測試、油過濾器降壓檢測、油泵檢測、潤滑油更換、油過濾器更換、油冷卻器清洗等),極大簡化了機組的維護保養工作,能給客戶節省高達50%左右的維護保養費用。另外,高效機房還要求冷水機組應具有通訊穩定、數據全面、低噪音、低振動、采用環保冷媒、冷媒充注量少、能夠快速啟動等特點,在此不再贅述。
七、冷水機組的容量確定
對于服務于舒適性空調系統的高效冷水機房,在確定冷水機組裝機容量時,可以根據全年逐時冷負荷計算結果酌情剔除一定數量的高峰負荷來確定,一般來說,如果累計不超過一定小時數(建議為48h以下),用戶可以接受。
這樣選型具有如下優勢:可以滿足空調制冷的正常使用要求;可以節省制冷設備的投資成本,如冷水機組、水泵、冷卻塔、系統管路、閥門閥件等;可以減少機房設備的配電功率,節省配電和電纜成本;可以保持機組等設備始終在高效區域運行,提高系統能效。對于為工業制程提供冷源的高效機房,在確定冷水機組裝機容量時,應綜合分析空調系統的功能、生產工藝、生產時間分布、產品特性等諸多因素。
八、冷水機組的類型選擇
磁懸浮機組和其它變頻機組被廣泛應用于高效機房中。磁懸浮機組相比于普通離心式和螺桿式冷水機組、變頻機組相比于定頻機組,都具有較高的IPLV值之優勢,但是前者的價格都要高于后者。
因此,從節省投資成本的角度出發,高效機房的冷水機組一般采用磁懸浮冷水機組+(變 頻/定頻)離心式/螺桿式冷水機組的搭配方式,同時需要根據項目體量大小、負荷變化特性、投資成本預算來合理配置磁懸浮/變頻冷水機組的臺數比例。例如,對于負荷變化較大的舒適性空調系統,建議采用磁懸浮/變頻冷水機組;對于負荷變化較小的工藝性空調系統,則可以采用定頻冷水機組。
九、冷水機組的溫差設計
常規冷水機組的蒸發器、冷凝器進出水溫差均為5℃,有些項目由于遠距離輸送或存在工藝制冷等低溫供水需求而采用大溫差設計以降低水流量,這樣有利于減小水系統管道及閥部件尺寸、節省保溫材料用量、節省建筑布管空間、降低水泵功耗、降低整體運行費用等。
但是大溫差系統出水溫度較低時,會降低冷水機組的COP。冷卻水系統大溫差設計會增大冷卻塔選型,影響制冷系統的初投資,因此,大溫差設計應結合項目實際需求,綜合考慮初投資及運行費用等因素。在大溫差系統中,冷水機組應采用專門大溫差設計的機組。如果采用普通機組進行制冷量修正時,將會導致換熱器換熱系數下降、冷凝器容易結垢、容易出現流量保護等問題。另外,冷水機組采用大溫差設計時,末端設備也應按照大溫差進行設計。
十、冷水機組多點工況計算
選型階段有必要利用選型軟件對冷水機組的千點工況(即冷水機組在各種負荷率、冷水出水溫度及溫差、冷卻水回水溫度及溫差、冷凍水和冷卻水流量條件下的制冷量和輸入功率)進行分析比較,搭建冷水機組的全工況性能模型,一方面可以在能效模擬階段計算冷水機組8760h的逐時能耗以預測系統全年綜合能效,另一方面在運行過程中控制系統可以根據當前的運行參數匹配運行數據庫,實時尋找冷水機組運行的最佳工況點。因此,冷水機組的千點工況選型分析對能效預測和主動尋優控制都起著關鍵作用。
十一、冷水機組的容量搭配
在高效制冷機房設計過程中,應盡量選用相同制冷量的機組組合方式。主機制冷量相同,冷凍水、冷卻水流量相同,水泵、水管和附屬設備型號相同,輸配系統水力平衡更容易實現;附屬設備配置相同,標準化程度高,設計、采購更簡單,造價更低,售后維護更方便;磁懸浮機組有更寬的冷量調節范圍,磁懸浮機組制冷量放大,系統部分負荷調節能力更強;項目部分負荷運行時間長,磁懸浮機組有更高的部分負荷效率,部分負荷下運行更節能。

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