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【微探讨】冷却水变流量及大温差如何换来整体机房的高能效

前面一篇文章《【微考察】不看就OUT了,传统的空调水系统设计方案即将被颠覆~》引起了很多专业人士的关注,给出了很多专业高水准的留言,还有些人给我私下留言探讨,从整体留言来看,基本上对冷却水的变流量和大温差(31/39℃,8℃温差)存在较大分歧和质疑,这里要强调的是厂商要做的是整体高效机房,所以这期借机电人脉公众号和大家对本项目上采用冷却水系统变流量及大温差如何做到高效的整体机房再做进一步说明和探讨。

前篇很多专业的朋友已经指出了特灵品牌(1000RT的机组为三级压缩机组),所以本篇讨论就不再避讳,也许会在一些细节问题上可有针对性的讨论和观点。

对于很多疑问温差对冷机能效的影响可能远远大于水泵节省的能耗(这也是我之前的疑问),厂家给出的解释是在冷机发挥最大效能的情况下再去考虑水系统大温差的,虽然三级压缩在做大温差上有一定的优势,但肯定会降低机组的能效(据说有5个点的衰减),只是在冷机能效降低与水泵、冷却塔运能的能耗上怎么去找到平衡,对于厂商要做的是高效机房,对于他们来说更重要的是能够展现一个整体机房漂亮的kw/ton值(制冷设备运行效率),而不仅仅是一台高效的主机,所以我们看看都采取了哪些措施:

一、冷机、水泵、冷却塔非一一对应设置

我在前一篇文章也说了,冷机和水泵、冷却塔并不是一一对应运行了,4台运行的冷水机组对应5台冷却水泵和9台冷却塔,也许好多人没有注意这个问题,这个就会让水泵可以降低频率运行,而主机在高负荷下运行,做到水泵运行功率小,而主机又最高效。

冷却水泵运行工况

我们看到:

运行的5台冷却水泵设计额定流量:507m3/h;设计额定功率:37KW,此时的运行功率为10.9KW(前面已经计算过,理论计算时完全符合转速的3次方关系);频率为35.5HZ(据说水泵变频是完全追踪主机的负载)。

实际运行温差约7℃,冷却水总流量1593m3/h,这里额外计算了一个数据,就是5台泵并联在此刻的流量损失约14%。

二、冷却塔选型加大,冷却塔尽量多开

选用CTI认证的冷却塔,逼近度可以做到3℃左右,现冷却塔加大,逼近度可以做到更小,冷却水温度越低会使冷机的效率越高,同时冷却塔的加大,在湿球温度高的情况下,会降低冷却泵的运行频率,在湿球温度低的情况下,也可以降低风扇的运行频率。在冷却塔加大上的投资可以在运行能耗上找回,在系统寿命内有个投资回收期。

冷却塔风机运行工况

室外环境工况

我们看到:

运行的5台冷却塔风机设计额定功率:18.5KW,此时的运行有功功率为14KW;频率为49.2HZ,基本上没有变频,因为冷却塔风机是根据湿球温度变频的。(室外湿球温度为27.48℃,而上海室外设计湿球温度为27.9℃)。

三、冷机卸载电流设置较高,让机组尽量在高负荷率运行,而在冷却水温度降低,负荷较小时,就启动2台变频机组。(变频机组在冷却水温度低时效率会较高)

此时,4台机组运行情况下的加减机设置

我们看到:

加载:机组的平均电流大于95%时,进行加机。

减载:机组的平均电流小于71.5%时,进行减机。

(现机组的平均电流是73.9%)

前面文章说了,本项目采用了4x1000RT(定频三级压缩离心机)+2x600RT(变频离心机)

而目前状态是4台1000RT的定频离心机在运行,平均电流并没有设置到很低,当室外冷却水温度降低,室内负荷很小时,就切换到小的变频机组运行,这种运行策略也是保障机组高效运行的一种措施。

最后,我们把本项目整体机房设备能效与红皮书最高设备能效进行对比,以下红线框出来的是红皮书给的最高能效(注意单位,后面对比时已经换算成KW/TON)

冷机的COP我们现行国家《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2015)夏热冬冷地区取5.9计算,辅助设备按红皮书的最低(节能)的值计算:

从上述对比可以看出:

本项目上除冷却塔的能耗略大外,其它设备能耗均小于比较理想的常规项目,整体机房能效5.51>4.65(常规项目中比较理想的整体机房能效值),而本项目冷却塔能效较高的原因应该可以归结于对冷却塔的放大选型。

所以从数据上来看,本项目采取冷却水变流量及大温差的做法换来整体机房的能效的提高是理想的或者说是成功的。

最后对比一下几年前“广州白天鹅宾馆”的改造做法:

1、选用高效的冷水机组,冷冻水采用7/15℃,8℃大温差。

2、冷却塔放到了1.5倍左右,选用的是CTI塔,减小逼近度,冷却水采用30.5/35.5的较常规低温冷却水。

3、冷冻水泵、冷却水泵均采用变频泵。

4、放大蒸发器和冷凝器的选择,降低机组压降,选择低阻力阀门,减小机房阻力。

5、优化管道弯头做法,加大冷却水总管,减少管网阻力。

等等措施,应该是本项目借鉴了其很多类似做法,据有关资料显示,机房常年的能效比高于5.4。

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