【中國制冷網(wǎng)】什么是冷水機系統？

　　商業(yè)建筑使用采暖、通風(fēng)和空調 (HVAC) 系統對建筑進(jìn)行除濕和冷卻?，F代商業(yè)建筑尋求高效的HVAC 系統和組件，作為以建筑性能和可持續性為中心的更廣泛舉措的一部分。建筑居住者同樣抱有很大的期望，即 HVAC 系統將按預期運行。無(wú)論建筑物的外部條件如何，都可以創(chuàng )造舒適的內部環(huán)境。

　　冷水機已成為各種商業(yè)設施中必不可少的 HVAC 組件，包括酒店、餐廳、醫院、體育場(chǎng)館、工業(yè)和制造工廠(chǎng)等。業(yè)界早已認識到，冷水機系統代表了大多數地區最大的單一電力消耗。設施。在季節性期間，它們可以輕松消耗超過(guò) 50% 的總用電量。根據美國能源部(DOE) 的說(shuō)法，冷卻器可以結合使用大約 20% 的北美總發(fā)電量。此外，美國能源部估計，由于各種運行效率低下，冷卻器的額外能源使用量可能高達 30%。這些公認的低效率每年使公司和建筑設施損失數十億美元。

　　通常，冷卻器有助于將熱量從內部環(huán)境傳遞到外部環(huán)境。這種傳熱裝置依賴(lài)于制冷劑在制冷系統中循環(huán)時(shí)的物理狀態(tài)。當然，冷水機組可以作為任何中央暖通空調系統的核心。

　　冷水機如何工作？

　　冷水機的工作原理是蒸汽壓縮或蒸汽吸收。冷卻器以大約 50°F (10°C) 的所需溫度向工藝水系統的冷端提供連續的冷卻劑流。然后冷卻劑被泵送通過(guò)該過(guò)程，在它流回工藝水系統的回流側時(shí)從設施的一個(gè)區域（例如，機械、工藝設備等）提取熱量。

　　冷水機使用蒸汽壓縮機械制冷系統，該系統通過(guò)稱(chēng)為蒸發(fā)器的設備連接到工藝用水系統。制冷劑通過(guò)冷卻器的蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹裝置循環(huán)。熱力學(xué)過(guò)程發(fā)生在冷卻器的上述每個(gè)組件中。蒸發(fā)器起到熱交換器的作用，從而使工藝冷卻劑流捕獲的熱量傳遞給制冷劑。隨著(zhù)熱傳遞的發(fā)生，制冷劑蒸發(fā)，從低壓液體變?yōu)檎羝?，同時(shí)過(guò)程冷卻劑的溫度降低。

　　然后制冷劑流向執行多種功能的壓縮機。首先，它從蒸發(fā)器中去除制冷劑，并確保蒸發(fā)器中的壓力保持足夠低，以正確的速率吸收熱量。其次，它會(huì )提高流出的制冷劑蒸汽的壓力，以確保其溫度保持足夠高，以便在到達冷凝器時(shí)釋放熱量。制冷劑在冷凝器處恢復為液態(tài)。當制冷劑從蒸汽變成液體時(shí)釋放的潛熱被冷卻介質(zhì)（空氣或水）從環(huán)境中帶走。

　　冷水機類(lèi)型：

　　如上所述，兩種不同的冷卻介質(zhì)（空氣或水）可以促進(jìn)在制冷劑從蒸汽變?yōu)橐后w時(shí)釋放的潛熱的傳遞。因此，冷水機組可以使用兩種不同類(lèi)型的冷凝器，風(fēng)冷式和水冷式。

　　風(fēng)冷冷凝器類(lèi)似于冷卻汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的“散熱器”。他們使用電動(dòng)鼓風(fēng)機迫使空氣穿過(guò)制冷劑管線(xiàn)網(wǎng)格。除非它們是專(zhuān)門(mén)為高環(huán)境條件設計的，否則風(fēng)冷冷凝器需要 95°F (35°C) 或更低的環(huán)境溫度才能有效運行。

　　水冷式冷凝器與風(fēng)冷式冷凝器的功能相同，但需要兩個(gè)步驟才能完成傳熱。首先，熱量從制冷劑蒸氣轉移到冷凝器水中。然后，溫暖的冷凝器水被泵送到冷卻塔，在那里工藝熱量最終被排放到大氣中。

　　水冷式冷水機組：

　　水冷式冷水機組具有與冷卻塔相連的水冷冷凝器。它們通常用于供水充足的中型和大型裝置。由于相對獨立于環(huán)境溫度的波動(dòng)，水冷式冷水機可以為商業(yè)和工業(yè)空調提供更穩定的性能。水冷式冷水機組的尺寸范圍從 20 噸的小型型號到數千噸的型號，可為世界上最大的設施（如機場(chǎng)、購物中心和其他設施）提供冷卻。

　　典型的水冷式冷水機組使用來(lái)自冷卻塔的再循環(huán)冷凝水來(lái)冷凝制冷劑。水冷式冷水機組包含的制冷劑取決于進(jìn)入冷凝器的水溫（和流速），其功能與環(huán)境濕球溫度有關(guān)。由于濕球溫度始終低于干球溫度，因此水冷式冷水機中的制冷劑冷凝溫度（和壓力）通常會(huì )明顯低于風(fēng)冷式冷水機。因此，水冷式冷水機組可以更有效地運行。

　　水冷式冷水機通常安裝在室內，遠離自然環(huán)境。因此，水冷式冷水機可以提供更長(cháng)的使用壽命。水冷式冷水機組通常是大型安裝的唯一選擇。與風(fēng)冷式冷水機組相比，額外的冷卻塔系統將需要額外的安裝費用和維護費用。

　　風(fēng)冷式冷水機：

　　風(fēng)冷式冷水機組依靠由環(huán)境空氣冷卻的冷凝器。因此，風(fēng)冷式冷水機組可能會(huì )在可能存在空間限制的小型或中型安裝中找到常見(jiàn)的應用。在水是稀缺資源的場(chǎng)景中，風(fēng)冷式冷水機是最實(shí)用的選擇。

　　典型的風(fēng)冷式冷水機組可以配備螺旋槳風(fēng)扇或機械制冷循環(huán)，以通過(guò)翅片盤(pán)管吸入環(huán)境空氣以冷凝制冷劑。制冷劑蒸汽在風(fēng)冷冷凝器中的冷凝使熱量能夠傳遞到大氣中。

　　風(fēng)冷式冷水機組具有安裝成本低的顯著(zhù)優(yōu)勢。與水冷式冷水機相比，由于它們相對簡(jiǎn)單，因此維護也更簡(jiǎn)單。風(fēng)冷式冷水機占用的空間較小，但大多位于設施外。因此，戶(hù)外元素將損害其功能壽命。

　　風(fēng)冷式冷水機組的全包性質(zhì)降低了維護成本。它們的相對簡(jiǎn)單性以及減少的空間需求在許多類(lèi)型的安裝中產(chǎn)生了巨大的優(yōu)勢。

　　提高冷水機系統效率的措施：

　　冷卻器成本消耗了建筑物水電費的很大一部分。應該采取什么措施來(lái)通過(guò)冷水機組系統的最大效率來(lái)實(shí)現節能？讓我們研究一些可能性。

　　持續維護

　　通過(guò)適當的持續維護，冷水機系統將更有效地運行。大多數組織都認識到這一價(jià)值，并已采取措施作為其日常設施管理最佳實(shí)踐的一部分。冷卻器系統的一些常見(jiàn)最佳實(shí)踐包括：

　　1. 檢查并清潔冷凝器盤(pán)管。傳熱對冷卻器系統有很大影響，并且仍然是實(shí)現高效冷卻器運行的基礎。日常維護應檢查冷凝器盤(pán)管是否堵塞和空氣流通。

　　2. 保持制冷劑充注。冷水機的制冷系數取決于系統中適當的制冷劑水平。保持適當的制冷劑充注量可將冷卻成本降低近 5-10%，從而極大地影響能源效率。

　　3. 保持冷凝器水：與冷卻塔一起使用的冷凝器水回路必須按照設計保持適當的水流。沙子、腐蝕性固體和污染材料等任何碎屑都會(huì )影響冷凝器水回路。結垢或結垢會(huì )抑制水流并極大地影響冷水機組的運行效率。

　　預測性維護

　　人工智能 (AI) 在日常實(shí)際應用中不斷進(jìn)步。諸如冷水機系統之類(lèi)的機器將受益于 AI 算法，該算法可以在潛在故障發(fā)生之前對其進(jìn)行檢測。預測性維護利用冷卻器系統運行數據的收集和分析來(lái)確定在發(fā)生災難性故障之前應何時(shí)采取維護措施。由于冷卻器系統代表了大多數現代 HVAC 系統的核心，因此預防會(huì )導致大量“停機”的災難性故障將節省緊急維修成本和聲譽(yù)。冷卻器系統所發(fā)揮的關(guān)鍵作用需要加強審查。大數據和人工智能將最大限度地減少停機時(shí)間并最大限度地提高生產(chǎn)力。

　　物聯(lián)網(wǎng) (IoT） 提供了數據收集工具，可以啟用預測性維護等 AI 應用程序。事實(shí)上，暖通空調的未來(lái)是人工智能和物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)可以從冷水機收集實(shí)時(shí)數據，以對其運行進(jìn)行持續分析。從冷水機收集的精細物聯(lián)網(wǎng)數據將遠遠超出目視檢查獲得的數據。物聯(lián)網(wǎng)將建筑工程師與關(guān)鍵 HVAC 資產(chǎn)的實(shí)時(shí)可見(jiàn)性聯(lián)系起來(lái)，從而實(shí)現對實(shí)際操作條件的知情監控。

　　優(yōu)化

　　冷水機組作為復雜 HVAC 系統的一部分運行。由于連接到冷卻塔系統，水冷式冷水機組具有更大的復雜性。因此，評估冷水機組的整體性能將涉及分析壓縮機、泵、冷卻塔風(fēng)扇等的總功耗，以評估綜合效率措施，例如千瓦/噸。

　　整個(gè)冷水機組的優(yōu)化必須從整體上進(jìn)行。專(zhuān)注于最佳冷凍水設定點(diǎn)、冷水機組排序和負載平衡、高峰需求管理、冷卻塔水管理等的各種調整只能通過(guò)運行數據進(jìn)行。物聯(lián)網(wǎng)可以通過(guò)實(shí)時(shí)監控冷水機組各部分的功耗、冷水機組和冷卻塔的供應/回流溫度、冷凝器水回路的水流量等，為此類(lèi)優(yōu)化提供工具。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)現在暖通空調中的實(shí)際應用，以促進(jìn)真正的優(yōu)化。

　　結論：

　　冷水機的運行效率將極大地影響您的建筑運營(yíng)成本。從設施管理的角度來(lái)看，正在進(jìn)行的日常維護是最低限度的。冷水機組系統的預測性維護和優(yōu)化需要實(shí)時(shí)運行數據。物聯(lián)網(wǎng)為新形式的冷卻器效率打開(kāi)了大門(mén)。