冷凍水系統(tǒng)如何運(yùn)作

　　許多氣候都有炎熱的天氣。有些地方一年四季都很熱。但這并不意味著建筑物內(nèi)部必須很熱。盡管外面的溫度有時(shí)可能超過(guò)100°F，但建筑物內(nèi)部的溫度卻可以達(dá)到舒適的74°F。這全都?xì)w功于冷凍水系統(tǒng)。

　　冷凍水系統(tǒng)用于中型和大型建筑物。冷水機(jī)組充當(dāng)集中式冷卻系統(tǒng)，為整個(gè)建筑物甚至多個(gè)建筑物提供冷卻。這是因?yàn)閷⒖照{(diào)設(shè)備集中在一個(gè)位置而不是將許多設(shè)備安裝在許多不同的地方通常更為實(shí)用。

　　除了簡(jiǎn)化建筑物維護(hù)人員的出入通道外，大型水冷系統(tǒng)還比小型獨(dú)立系統(tǒng)提供更高的能源效率。

　　冷凍水廠簡(jiǎn)介

　　盡管冷凍水系統(tǒng)對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)是一個(gè)新主意，但自古羅馬時(shí)代以來(lái)，該概念實(shí)際上就已經(jīng)存在。為了給建筑物降溫，羅馬人會(huì)在墻壁上澆水以冷卻內(nèi)部空間。

　　直到1902年，威利斯·開(kāi)利(Willis Carrier)發(fā)明了現(xiàn)代空調(diào)。然后在1926年，開(kāi)利(Carrier)發(fā)明了第一臺(tái)離心式制冷機(jī)，這使得為建筑物提供大型空調(diào)成為可能。

　　從那時(shí)起，冷水機(jī)經(jīng)歷了許多創(chuàng)新，并且有許多不同類型的冷水機(jī)。但是，冷卻器的目的保持不變：從水中去除熱量。

　　冷凍水系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

　　冷凍水系統(tǒng)通過(guò)使用冷凍水吸收建筑物空間的熱量來(lái)為建筑物提供冷卻。冷水機(jī)是水冷系統(tǒng)的核心，它通過(guò)制冷循環(huán)從水中去除熱量。

　　冷凍水系統(tǒng)的制冷循環(huán)通過(guò)從冷凍機(jī)蒸發(fā)器中的冷凍水中除去熱量來(lái)工作。壓縮機(jī)是驅(qū)動(dòng)整個(gè)過(guò)程的動(dòng)力。它還在冷凍水系統(tǒng)中使用最多的能量。

　　在冷卻器的冷凝器中，熱量傳遞到冷凝器的水中，或直接傳遞到外部空氣(我們將在下面對(duì)此進(jìn)行更多討論)。

　　冷凍水循環(huán)

　　冷凍水回路由管道和泵組成，這些管道和泵在建筑物周圍移動(dòng)冷凍水。冷凍水泵(CHWP)推動(dòng)冷凍水通過(guò)冷凍機(jī)并穿過(guò)建筑物周圍的冷凍水管線。

　　離開(kāi)冷卻器的冷卻水稱為冷卻水供應(yīng)(CHWS)。冷凍水的供應(yīng)溫度通常約為45°F。

　　冷凍水的供應(yīng)通過(guò)冷水機(jī)，然后輸送到建筑物的各種空調(diào)單元，例如空氣處理單元(AHU)和風(fēng)機(jī)盤(pán)管單元(FCU)：

　　在AHU和FCU中，冷卻水通過(guò)熱交換盤(pán)管以降低盤(pán)管的溫度。

　　當(dāng)熱交換盤(pán)管被冷水冷卻時(shí)，風(fēng)扇將空氣吹過(guò)盤(pán)管，向建筑物的空間提供冷空氣。從AHU和FCU吹出的送風(fēng)溫度通常約為55°F。

　　退出換熱盤(pán)管后，冷卻水回流(CHWR)返回冷卻器，在冷卻器中再次冷卻，并重復(fù)該過(guò)程。

　　一些冷凍水冷卻系統(tǒng)的配置非常簡(jiǎn)單，而另一些則更為復(fù)雜：

　　一個(gè)簡(jiǎn)單的冷卻水冷卻系統(tǒng)配置可以包括一個(gè)冷卻器和一個(gè)泵。

　　更為復(fù)雜的冷凍水冷卻系統(tǒng)配置可以由多個(gè)冷卻器，多個(gè)泵，冷卻塔，熱交換器和各種閥門(mén)組成，以根據(jù)建筑物內(nèi)部的熱負(fù)荷重定向流量。

　　接下來(lái)，我們將討論幾個(gè)不同的冷凍水系統(tǒng)配置。

　　冷凍水冷卻系統(tǒng)

　　當(dāng)冷水機(jī)產(chǎn)生冷水時(shí)，從冷水中帶走的熱量必須被排除在某個(gè)地方，通常是在建筑物外。冷卻器系統(tǒng)是建筑物內(nèi)部與建筑物外部之間的熱傳遞的促進(jìn)者。

　　有兩種主要類型的冷凍水冷卻系統(tǒng)：風(fēng)冷式冷水機(jī)和水冷式冷水機(jī)。

　　風(fēng)冷冷水機(jī)

　　風(fēng)冷式冷水機(jī)組幾乎總是位于建筑物外部，并且通過(guò)將熱量直接排放到周圍的空氣中而將熱量從冷水中去除。

　　風(fēng)冷式冷水機(jī)從冷凝器盤(pán)管中排出熱量。當(dāng)溫暖的制冷劑通過(guò)冷凝器盤(pán)管時(shí)，外部空氣吹過(guò)冷凝器盤(pán)管，并從制冷劑中帶走熱量。

　　然后，制冷劑通過(guò)膨脹閥，在其中迅速冷卻并通過(guò)蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器中冷卻冷凍水。然后再次重復(fù)此過(guò)程。

　　水冷式冷水機(jī)

　　水冷式冷水機(jī)組幾乎總是位于建筑物內(nèi)部。它們的工作方式與風(fēng)冷式制冷機(jī)幾乎相同。不同之處在于，它們通過(guò)將熱量排至稱為冷凝器水管線的第二條隔離水管線來(lái)將熱量從冷凍水中去除。

　　冷凝器水流過(guò)冷卻器并吸收熱量。冷凝器水然后返回冷卻塔。冷卻塔幾乎總是位于建筑物外部，并且通過(guò)將一些冷凝水蒸發(fā)到大氣中而從冷凝水中除去熱量。

　　隨著一些冷凝器水的蒸發(fā)，熱量從冷凝器水中帶走，冷的冷凝器水流回冷卻器。然后再次重復(fù)此過(guò)程。

　　水冷式冷卻器系統(tǒng)非常節(jié)能。但是，由于它們的復(fù)雜性和許多不同的部件，它們的安裝和維護(hù)成本通常更高。因此，您通常只會(huì)在大型建筑物中找到它們。這是因?yàn)楣?jié)能量超過(guò)了安裝和維護(hù)系統(tǒng)的成本。

　　但是，水冷式冷水機(jī)也開(kāi)始在小型建筑物中出現(xiàn)。最近的進(jìn)步使得在通常沒(méi)有建筑物的建筑物中安裝和維護(hù)水冷式冷卻器變得切實(shí)可行。

　　冷水機(jī)組優(yōu)化

　　冷水機(jī)組通常是建筑物能源消耗的重要部分。根據(jù)美國(guó)能源信息署的數(shù)據(jù)，用于商業(yè)建筑的能源中有15%用于制冷。

　　當(dāng)您認(rèn)為冷水機(jī)通常是建筑物內(nèi)最大的能源消耗者之一時(shí)，它們的性能可能會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)成本產(chǎn)生巨大影響。因此，通常會(huì)密切監(jiān)控冷水機(jī)組的效率以尋求潛在的改進(jìn)。

　　優(yōu)化冷水機(jī)組是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，涉及收集數(shù)據(jù)和進(jìn)行計(jì)算。這些計(jì)算確定如何最佳地操作冷水機(jī)組設(shè)備。

　　例如，在涼爽的夜晚，提高冷卻器的冷卻水供應(yīng)溫度設(shè)定點(diǎn)可能更有效。升高冷凍水供應(yīng)溫度設(shè)定點(diǎn)將使冷凍機(jī)無(wú)法發(fā)揮最大作用。

　　結(jié)論

　　冷凍水系統(tǒng)通常用于冷卻中型和大型建筑物。雖然水冷系統(tǒng)的前期成本可能很高，但通常可以彌補(bǔ)較高的能源效率和較低的維護(hù)成本。

　　冷卻器只是建筑物內(nèi)部和外部之間熱傳遞的促進(jìn)者，而冷卻水系統(tǒng)可以具有許多不同的配置。風(fēng)冷式冷水機(jī)和水冷式冷水機(jī)是最常用的冷水機(jī)類型。