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)人來說是一個(gè)新主意，但自古羅馬時(shí)代以來，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·開利(Willis Carrier)發(fā)明了現(xiàn)代空調(diào)。然后在1926年，開利(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)通過使用冷凍水吸收建筑物空間的熱量來為建筑物提供冷卻。冷水機(jī)是水冷系統(tǒng)的核心，它通過制冷循環(huán)從水中去除熱量。

　　冷凍水系統(tǒng)的制冷循環(huán)通過從冷凍機(jī)蒸發(fā)器中的冷凍水中除去熱量來工作。壓縮機(jī)是驅(qū)動(dòng)整個(gè)過程的動(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)冷凍水通過冷凍機(jī)并穿過建筑物周圍的冷凍水管線。

　　離開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)盤管單元(FCU)：

　　在AHU和FCU中，冷卻水通過熱交換盤管以降低盤管的溫度。

　　當(dāng)熱交換盤管被冷水冷卻時(shí)，風(fēng)扇將空氣吹過盤管，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，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)從冷凝器盤管中排出熱量。當(dāng)溫暖的制冷劑通過冷凝器盤管時(shí)，外部空氣吹過冷凝器盤管，并從制冷劑中帶走熱量。

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

　　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，它們通過將熱量排至稱為冷凝器水管線的第二條隔離水管線來將熱量從冷凍水中去除。

　　冷凝器水流過冷卻器并吸收熱量。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)能量超過了安裝和維護(hù)系統(tǒng)的成本。

　　但是，水冷式冷水機(jī)也開始在小型建筑物中出現(xiàn)。最近的進(jìn)步使得在通常沒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?？梢詮浹a(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。