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【冷水机知识】选择冷水机,冷水系统

返回列表 作者:工业冷水机厂家 浏览:276 发布日期:2021-03-09【

  选择合适的冷却器通常取决于容量,并且有许多关于控制,操作和计算系统运行成本的最佳方法的理念。

  冷冻水系统是使冷冻水在整个建筑物内循环以对建筑物的空气进行除湿和除湿的冷却系统。它们具有各种形状,尺寸和配置。冷冻水系统是闭环系统,这意味着该系统的水不断循环且不会暴露于大气压,类似于家用水系统。虽然选择使用的冷却器类型通常由容量决定,但是仍然有许多关于控制,操作和计算系统运行成本的最佳方法的理念。选择冷却器的第一步是了解可用的选项。建筑物的整体负荷将决定整体容量,而部分负荷将决定所需的冷水机组的数量和数量,而多台冷水机组则具有根据负荷对冷水机组进行分级的能力。大块荷载将考虑建筑物的多样性,并根据暴露,内部和外部荷载以及建筑物的时间表来改变荷载,因为建筑物的所有部分都不会同时达到峰值。空间的功能还可能决定尺寸和工厂可靠性。诸如数据中心或医院之类的基本服务需要可靠性和冗余,并需要根据所有者的要求使用一个或多个备用冷水机组来实现N + 1或2N冗余。此外,

  制冷压缩机

  第一类冷却器是由用于压缩制冷剂的方法定义的。容积式压缩机通过两个机械设备(例如涡旋形或螺旋形转子)运行。这些设备捕获制冷剂蒸气并通过逐渐减小其体积以增加压力来对其进行压缩。

  大多数小型冷冻水厂(容量约200吨)都使用涡旋压缩机生产冷冻水。涡旋式冷水机的起始功率可低至20吨,其尺寸可增加至约200吨。随着容量的增加,冷水机增加了涡旋压缩机的数量,通常尺寸相同,以提供所需的总冷水机容量。缺点是冷水机组的容量控制是作为步进控制而不是调节控制来提供的。尽管对于容量控制而言,多台压缩机可能是不利的,但通常,它们会通过多台制冷剂回路进行管道输送,从而提供一些系统冗余。例如,一个80吨的冷水机组可能有四个20吨的压缩机,每个制冷剂回路上有两个压缩机。

  一旦容量超过了多个涡旋压缩机的大小(通常为四到六个30吨涡旋压缩机),冷却器就会使用螺杆压缩机。螺杆压缩机的最大尺寸约为500吨。螺杆压缩机能够通过使用滑片来将制冷输出功率从100%更改为20%,以限制制冷剂向压缩机的输送并在容量之间提供平稳的调节过渡。重要的是要注意,螺杆式冷却器只有一个压缩机,因此压缩机的损失将导致冷却器容量的完全丧失。螺杆式冷水机组通常具有非常高的满负荷和部分负荷kW / ton效率。螺杆式压缩机通常也比涡旋式压缩机大,在较低的频率八度频段具有较高的噪声水平。

  第三类也是最后一种类型的压缩机,即离心式压缩机,采用了不同的压缩机原理,该原理依赖于动态压缩来压缩和提高制冷剂压力。旋转叶轮用于使制冷剂加速并允许将速度能转换为压力能。离心式冷水机的起始重量约为200吨,最高可达数千吨,具体取决于压缩机的数量。离心式压缩机通常用于将大量制冷剂压缩到相对较低的压力,并且可以通过更改级数,压缩机速度和尺寸,叶轮直径,制冷剂类型以及冷凝器和蒸发器外壳尺寸来针对应用进行特殊配置。离心式制冷机的容量控制是通过压缩机进口处的进口叶片来实现的,该叶片根据建筑物的负荷分阶段改变制冷剂的流量。变频驱动器(VFD)也可用于容量控制,以结合进口叶片改变叶轮的旋转速度。入口叶片和VFD实现不同的目标:入口叶片用于负载变化可能较大的建筑物,而VFD应用于升力变化较大的建筑物,这相当于冷凝器泄压的变化。VFD并非始终是冷却器的合适选择,其使用在很大程度上取决于其改变温度的能力。无论如何,应密切关注容量接近20%的低负载条件,

  离心式冷水机还可以高速运转,这会导致更多的振动和噪音传递到建筑结构中,但它们是极其可靠且坚固的设备。离心式压缩机在其整个工作范围内均具有很高的效率,并且相对于每平方英尺机械室空间可提供的吨位而言相对紧凑。离心式冷却器可以代替步进控制来连续改变容量,这可以根据建筑物的负荷曲线提供容量输出。这样可以在仅使用所需能量的情况下进行精确的温度控制。图2显示了服务于办公楼的两个离心式制冷机。

  换热器

  根据冷却器中使用的热交换器的类型来定义下一类冷却器。热交换器的选择可以是风冷或水冷的,这将对冷却器的效率和成本产生很大的影响。风冷式冷水机组的容量上限为500吨,而水冷式冷水机组的容量则为近9000吨。

  风冷式冷水机组的理念是利用空气排出建筑物的热量,该热量接近室外的干球温度。因此,与水冷式制冷机相比,风冷式制冷机必须将制冷剂的温度和压力提高到更高的水平,并且需要更多的能量来进行相同量的制冷。尽管如此,风冷式冷水机组仍具有单一责任源的成套系统的优势。由于减少了设备的使用,因此也减少了设计和安装时间:不需要冷却塔和相关的冻结问题,补充水和化学处理的消耗或冷凝器水泵。风冷式冷水机组使用的涡旋式压缩机最大容量为200吨,而螺杆式压缩机的容量大于200吨。

  替代品是水冷式冷却器。他们通过用水来排散建筑物的热量,热量接近外部湿球温度,该温度通常低于干球温度。因此,由于冷凝温度较低,水冷式冷却器具有更高的能源效率,并且压缩机需要较少的工作来提高制冷剂的温度和压力。尽管冷水机的能量可能小于同类风冷冷水机的能量,但仍必须评估冷水机系统的所有成本,包括冷却塔和冷凝器水泵。最小的水冷式冷水机(最大200吨)从多涡旋压缩机开始,从200到500吨的那些使用螺杆压缩机,而在500吨以上的那些主要使用离心压缩机。

  另一个需要注意的事项是冷却压缩机和电动机的方法,该方法可以是开放式驱动器或密封设计。使用开放式驱动的冷却器时,热量直接散发到机械室,必须通过周围的空气进行冷却或通风,这可能需要大量的空气来冷却空间。同样,如果密封垫维护不当,污染物可能会进入电动机,并且制冷剂密封垫可能会泄漏。密闭或半密闭冷却器通过制冷剂冷却,热量散发到制冷剂中,从而减少了机械室的散热负荷。这些电机不需要密封,因为电机完全装在一个外壳内,因此制冷剂没有泄漏出系统的可能。

  模块化冷水机

  模块化冷水机是冷水机市场中的最新选择,并且已经越来越流行。它们与构建块相似,因为您可以添加容量不同的模块以达到整体所需的容量。典型的模块有30吨,50吨,70吨和85吨的尺寸,由涡旋或螺杆压缩机组成。该冷水机经过专门设计,可在新的或翻新的应用中通过门口安装,并且非常紧凑。重量达85吨的冷却器模块仅需要10到12平方英尺的建筑面积,而没有蒸发器或冷凝器管拉动所需的大间隙空间。然后,这些模块可以合并到大约1000吨的冷水机组总容量中。当建筑负荷增加或建造了附加物时,可以安装必要容量的附加模块,如果分配系统是为额外的负载而设置的。同样,代替购买N + 1容量的完全冗余的冷水机,可以添加一个附加模块,从而为一个模块提供冗余,而费用仅为购买整个冗余成套冷水机的成本的一小部分。

  尽管模块化冷却器具有优势,但主要的缺点之一是初始成本高昂。大多数模块化冷水机的成本约为类似吨位水冷冷水机的成本的150%至200%。其次,由于制冷机中使用的压缩机,模块化制冷机效率通常不如标准水冷式制冷机那么吸引人。第三,水处理极为重要,因为模块化制冷机使用板框式热交换器而不是管壳式热交换器,必须对其进行清洁以防止结垢和堵塞热交换器。应始终使用双工外部过滤器来提供一个过滤器的服务,同时保持通过另一个过滤器的操作。相似地,换热器应能完全使用单独的隔离阀进行维修,以在不关闭冷却器的情况下隔离换热器。图3提供了一个模块化制冷机的示例,其中热交换器处于完全可维修的位置。

  在上述每个容量范围和类别内,冷却器类别往往有很多重叠和选项。图5和图6提供了一种简化的方法来观察主要冷水机制造商的风冷和水冷冷水机的范围和压缩机类型。