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冷水机系统终极指南

返回列表 作者:工业冷水机厂家 浏览:5987 发布日期:2021-06-02【

  什么是冷水机系统?

  商业建筑使用采暖、通风和空调 (HVAC) 系统对建筑进行除湿和冷却。现代商业建筑寻求高效的HVAC 系统和组件,作为以建筑性能和可持续性为中心的更广泛举措的一部分。建筑居住者同样抱有很大的期望,即 HVAC 系统将按预期运行。..无论建筑物的外部条件如何,都可以创造舒适的内部环境。

  冷水机已成为各种商业设施中必不可少的 HVAC 组件,包括酒店、餐厅、医院、体育场馆、工业和制造工厂等。业界早已认识到,冷水机系统代表了大多数地区最大的单一电力消耗。设施。在季节性期间,它们可以轻松消耗超过 50% 的总用电量。根据美国能源部(DOE) 的说法,冷却器可以结合使用大约 20% 的北美总发电量。此外,美国能源部估计,由于各种运行效率低下,冷却器的额外能源使用量可能高达 30%。这些公认的低效率每年使公司和建筑设施损失数十亿美元。

  通常,冷却器有助于将热量从内部环境传递到外部环境。这种传热装置依赖于制冷剂制冷系统中循环时的物理状态。当然,冷水机组可以作为任何中央暖通空调系统的核心。

  冷水机如何工作

  冷水机的工作原理是蒸汽压缩或蒸汽吸收。冷却器以大约 50°F (10°C) 的所需温度向工艺水系统的冷端提供连续的冷却剂流。然后冷却剂被泵送通过该过程,在它流回工艺水系统的回流侧时从设施的一个区域(例如,机械、工艺设备等)提取热量。

  冷水机使用蒸汽压缩机械制冷系统,该系统通过称为蒸发器的设备连接到工艺用水系统。制冷剂通过冷却器的蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀装置循环。热力学过程发生在冷却器的上述每个组件中。蒸发器起到热交换器的作用,从而使工艺冷却剂流捕获的热量传递给制冷剂。随着热传递的发生,制冷剂蒸发,从低压液体变为蒸汽,同时过程冷却剂的温度降低。

  然后制冷剂流向执行多种功能的压缩机。首先,它从蒸发器中去除制冷剂,并确保蒸发器中的压力保持足够低,以正确的速率吸收热量。其次,它会提高流出的制冷剂蒸汽的压力,以确保其温度保持足够高,以便在到达冷凝器时释放热量。制冷剂在冷凝器处恢复为液态。当制冷剂从蒸汽变成液体时释放的潜热被冷却介质(空气或水)从环境中带走。

  冷水机类型:

  如上所述,两种不同的冷却介质(空气或水)可以促进在制冷剂从蒸汽变为液体时释放的潜热的传递。因此,冷水机组可以使用两种不同类型的冷凝器,风冷式和水冷式。

  风冷冷凝器类似于冷却汽车发动机的“散热器”。他们使用电动鼓风机迫使空气穿过制冷剂管线网格。除非它们是专门为高环境条件设计的,否则风冷冷凝器需要 95°F (35°C) 或更低的环境温度才能有效运行。

  水冷式冷凝器与风冷式冷凝器的功能相同,但需要两个步骤才能完成传热。首先,热量从制冷剂蒸气转移到冷凝器水中。然后,温暖的冷凝器水被泵送到冷却塔,在那里工艺热量最终被排放到大气中。

  水冷式冷水机组:

  水冷式冷水机组具有与冷却塔相连的水冷冷凝器。它们通常用于供水充足的中型和大型装置。由于相对独立于环境温度的波动,水冷式冷水机可以为商业和工业空调提供更稳定的性能。水冷式冷水机组的尺寸范围从 20 吨的小型型号到数千吨的型号,可为世界上最大的设施(如机场、购物中心和其他设施)提供冷却。

  典型的水冷式冷水机组使用来自冷却塔的再循环冷凝水来冷凝制冷剂。水冷式冷水机组包含的制冷剂取决于进入冷凝器的水温(和流速),其功能与环境湿球温度有关。由于湿球温度始终低于干球温度,因此水冷式冷水机中的制冷剂冷凝温度(和压力)通常会明显低于风冷式冷水机。因此,水冷式冷水机组可以更有效地运行。

  水冷式冷水机通常安装在室内,远离自然环境。因此,水冷式冷水机可以提供更长的使用寿命。水冷式冷水机组通常是大型安装的唯一选择。与风冷式冷水机组相比,额外的冷却塔系统将需要额外的安装费用和维护费用。

  风冷式冷水机:

  风冷式冷水机组依靠由环境空气冷却的冷凝器。因此,风冷式冷水机组可能会在可能存在空间限制的小型或中型安装中找到常见的应用。在水是稀缺资源的场景中,风冷式冷水机是最实用的选择。

  典型的风冷式冷水机组可以配备螺旋桨风扇或机械制冷循环,以通过翅片盘管吸入环境空气以冷凝制冷剂。制冷剂蒸汽在风冷冷凝器中的冷凝使热量能够传递到大气中。

  风冷式冷水机组具有安装成本低的显着优势。与水冷式冷水机相比,由于它们相对简单,因此维护也更简单。风冷式冷水机占用的空间较小,但大多位于设施外。因此,户外元素将损害其功能寿命。

  风冷式冷水机组的全包性质降低了维护成本。它们的相对简单性以及减少的空间需求在许多类型的安装中产生了巨大的优势。

  提高冷水机系统效率的措施:

  冷却器成本消耗了建筑物水电费的很大一部分。应该采取什么措施来通过冷水机组系统的最大效率来实现节能?让我们研究一些可能性。

  持续维护

  通过适当的持续维护,冷水机系统将更有效地运行。大多数组织都认识到这一价值,并已采取措施作为其日常设施管理最佳实践的一部分。冷却器系统的一些常见最佳实践包括:

  检查并清洁冷凝器盘管。传热对冷却器系统有很大影响,并且仍然是实现高效冷却器运行的基础。日常维护应检查冷凝器盘管是否堵塞和空气流通。

  保持制冷剂充注。冷水机的制冷系数取决于系统中适当的制冷剂水平。保持适当的制冷剂充注量可将冷却成本降低近 5-10%,从而极大地影响能源效率。

  保持冷凝器水:与冷却塔一起使用的冷凝器水回路必须按照设计保持适当的水流。沙子、腐蚀性固体和污染材料等任何碎屑都会影响冷凝器水回路。结垢或结垢会抑制水流并极大地影响冷水机组的运行效率。

  预测性维护

  人工智能 (AI) 在日常实际应用中不断进步。诸如冷水机系统之类的机器将受益于 AI 算法,该算法可以在潜在故障发生之前对其进行检测。预测性维护利用冷却器系统运行数据的收集和分析来确定在发生灾难性故障之前应何时采取维护措施。由于冷却器系统代表了大多数现代 HVAC 系统的核心,因此预防会导致大量“停机”的灾难性故障将节省紧急维修成本和声誉。冷却器系统所发挥的关键作用需要加强审查。大数据和人工智能将最大限度地减少停机时间并最大限度地提高生产力。

  物联网 (IoT) 提供了数据收集工具,可以启用预测性维护等 AI 应用程序。事实上,暖通空调的未来是人工智能和物联网。物联网可以从冷水机收集实时数据,以对其运行进行持续分析。从冷水机收集的精细物联网数据将远远超出目视检查获得的数据。物联网将建筑工程师与关键 HVAC 资产的实时可见性联系起来,从而实现对实际操作条件的知情监控。

  优化

  冷水机组作为复杂 HVAC 系统的一部分运行。由于连接到冷却塔系统,水冷式冷水机组具有更大的复杂性。因此,评估冷水机组的整体性能将涉及分析压缩机、泵、冷却塔风扇等的总功耗,以评估综合效率措施,例如千瓦/吨。

  整个冷水机组的优化必须从整体上进行。专注于最佳冷冻水设定点、冷水机组排序和负载平衡、高峰需求管理、冷却塔水管理等的各种调整只能通过运行数据进行。物联网可以通过实时监控冷水机组各部分的功耗、冷水机组和冷却塔的供应/回流温度、冷凝器水回路的水流量等,为此类优化提供工具。物联网发现在暖通空调中的实际应用,以促进真正的优化。

  结论:

  冷水机的运行效率将极大地影响您的建筑运营成本。从设施管理的角度来看,正在进行的日常维护是最低限度的。冷水机组系统的预测性维护和优化需要实时运行数据。物联网为新形式的冷却器效率打开了大门。