一、冷水机组的类型及适用场所
在实际工程中,不同建筑负荷的差异性很大,冷水机组的选择不仅需要考虑设计负荷下的高效运行,同时需要保证机组部分负荷下的高效运行。
目前,工程常用的冷水机组主要有变频螺杆式冷水机组、定频离心式冷水机组、变频离心式冷水机组和磁悬浮离心式冷水机组。
在不同负荷率下,各种机组在不同温度下的性能系数曲线差异性较大。不同类型冷水机组的节能特性决定了其适用场所。
变频螺杆式冷水机组单机制冷量小,运行稳定可靠,在部分负荷且高冷却水温度运行时节能性最佳,适用于小规模项目或作为大型项目低负荷时段的调节机组。
定频离心式冷水机组单机制冷量大,满负荷运行时节能性最好,常用于大型项目且负荷较为稳定、长时间处于高负荷运行的场所。
变频离心式冷水机组在负荷和冷却水温度同时降低时节能效果较好,适合负荷和冷却水温度有一定波动的大型项目。
磁悬浮离心式冷水机组整体节能性优越,尤其是在低冷却水温度、低负荷下性能突出,适用于对节能要求高、部分负荷运行时间长的建筑,如商业综合体、写字楼等。
二、各类型冷水机组的特点
1、变频螺杆式冷水机组
变频螺杆式压缩机是一种回转式容积制冷压缩机,利用滑阀调节气缸的工作容积调节负荷。变频调节比滑阀调节更为快捷和准确,可以方便地通过增加电机频率实现排量的增大,在部分负荷下的性能比滑阀调节好。变频螺杆式冷水机组采用电机变频技术结合滑阀调节技术,以提高机组部分负荷性能。
变频螺杆式冷水机组COP(水冷冷水机组在名义制冷工况和规定条件下的性能系数)随着冷凝器进水温度的降低而升高。当冷凝器进水温度不变,机组负荷由100%负荷向部分负荷降低时,COP均呈现先增大后降低的趋势,在20%~70%负荷下机组效率最高。冷凝器进水温度降低到18℃时,机组无法在20%以下负荷运行,此时冷凝器进水温度过低,空调用螺杆冷水机组容易出现“跑油”现象,最终导致机组油位保护停机。
变频螺杆式冷水机组其COP随冷凝器进水温度降低而升高,在机组负荷从100%向部分负荷降低时,COP先增大后降低,在20%-70%负荷下效率最高,但当冷凝器进水温度过低(如降至18℃),在20%以下负荷运行易出现“跑油”现象,导致机组停机。
2、定频离心式冷水机组
定频离心式冷水机组的性能系数曲线离心式压缩机为速度型压缩机,通过叶轮离心力作用吸入和压缩气体,通过调整旋转的叶轮带动气体做功从而提高气体压力。定频离心式冷水机组通过改变压缩机的进口导叶调节负荷,调节导叶的安装角改变导叶的开度,从而调节压缩机的流量,改变机组的制冷能力。
定频离心式冷水机组其COP同样随冷凝器进水温度降低而升高,且在100%负荷时升高幅度最大,不过当负荷由100%向部分负荷降低时,COP下降,负荷率低于50%时存在喘振风险。
3、变频离心式冷水机组
定频离心式冷水机组的负荷降低时,导叶开度减小,制冷剂流过导叶时存在冲击和摩擦损失,使得压缩机的整体压缩效率下降。而变频离心机采用变转速与调节导叶相结合的控制策略,负荷从100%降到65%的过程可通过变转速实现。如果负荷进一步降低,为了防止喘振,需要通过关小导叶进行冷量调节。
变频离心式冷水机组其COP在负荷降低过程中先增大后降低,变频技术虽能降低喘振点,但在冷凝器进水温度较高时,40%负荷以下仍有喘振风险,随着温度下降,可在更低负荷工况运行。
4、磁悬浮离心式冷水机组
磁悬浮离心式冷水机组采用磁轴承,运行时轴承悬浮避免了摩擦损失,不必控制油压差,可以降低蒸发压力和冷凝压力差,提高冷水机组在部分负荷及低压力差时的运行能效,磁悬浮离心机变频运行时能效高
磁悬浮离心式冷水机组其COP随冷凝器进水温度降低而升高,在负荷降低时呈现先增大、后降低、再增大的趋势,在20%-60%负荷率下效率最高,能有效改善低负荷时的喘振现象,显著提升低负荷区间性能系数。
三、冷水机组的选型
负荷计算是冷水机组选型的基础条件,建筑空调冷负荷计算至关重要。
在设计过程中,需对项目设计日的逐时逐项冷负荷进行详细计算,然而,仅依据设计冷负荷选型存在局限性,其只能反映设计日各部分业态的逐时负荷,无法体现设计日以外的负荷分布情况。为更科学合理地选型,还应进行全年逐时负荷计算。在冷水机组选型时,不能仅关注设计工况下的高负荷运行,更要重视部分负荷时段的机组性能,确保机组在不同负荷下都能高效运行。

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