【冷水機知識】冷凍水系統(tǒng)如何運作
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可能超過100°F，但建筑物內(nèi)部的溫度卻可以達到舒適的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。冷水機組充當(dāng)集中式冷卻系統(tǒng)，為整個建筑物甚至多個建筑物提供冷卻。這是因為將空調(diào)設(shè)備集中在一個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用。
除了簡化建筑物維護人員的出入通道外，大型水冷系統(tǒng)還比小型獨立系統(tǒng)提供更高的能源效率。
冷凍水廠簡介
盡管冷凍水系統(tǒng)對大多數(shù)人來說是一個新主意，但自古羅馬時代以來，該概念實際上就已經(jīng)存在。為了給建筑物降溫，羅馬人會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)明了第一臺離心式制冷機，這使得為建筑物提供大型空調(diào)成為可能。
從那時起，冷水機經(jīng)歷了許多創(chuàng)新，并且有許多不同類型的冷水機。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
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)通過從冷凍機蒸發(fā)器中的冷凍水中除去熱量來工作。壓縮機是驅(qū)動整個過程的動力。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(我們將在下面對此進行更多討論)。
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冷凍水。冷凍水泵(CHWP)推動冷凍水通過冷凍機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，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，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)的配置非常簡單，而另一些則更為復(fù)雜：
一個簡單的冷卻水冷卻系統(tǒng)配置可以包括一個冷卻器和一個泵。
更為復(fù)雜的冷凍水冷卻系統(tǒng)配置可以由多個冷卻器，多個泵，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，我們將討論幾個不同的冷凍水系統(tǒng)配置。
冷凍水冷卻系統(tǒng)
當(dāng)冷水機產(chǎn)生冷水時，從冷水中帶走的熱量必須被排除在某個地方，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者。
有兩種主要類型的冷凍水冷卻系統(tǒng)：風(fēng)冷式冷水機和水冷式冷水機。
風(fēng)冷式冷水機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，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
水冷式冷水機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，它們的安裝和維護成本通常更高。因此，您通常只會在大型建筑物中找到它們。這是因為節(jié)能量超過了安裝和維護系統(tǒng)的成本。
但是，水冷式冷水機也開始在小型建筑物中出現(xiàn)。最近的進步使得在通常沒有建筑物的建筑物中安裝和維護水冷式冷卻器變得切實可行。
冷水機組優(yōu)化
冷水機組通常是建筑物能源消耗的重要部分。根據(jù)美國能源信息署的數(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)為冷水機通常是建筑物內(nèi)最大的能源消耗者之一時，它們的性能可能會對運營成本產(chǎn)生巨大影響。因此，通常會密切監(jiān)控冷水機組的效率以尋求潛在的改進。
優(yōu)化冷水機組是一項復(fù)雜的任務(wù)，涉及收集數(shù)據(jù)和進行計算。這些計算確定如何最佳地操作冷水機組設(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)定點可能更有效。升高冷凍水供應(yīng)溫度設(shè)定點將使冷凍機無法發(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，但通常可以彌補較高的能源效率和較低的維護成本。
冷卻器只是建筑物內(nèi)部和外部之間熱傳遞的促進者，而冷卻水系統(tǒng)可以具有許多不同的配置。風(fēng)冷式冷水機和水冷式冷水機是最常用的冷水機類型。
