中央空調(diào)冷水機(jī)組運(yùn)行參數(shù)和工況分析
1、蒸發(fā)壓力與蒸發(fā)溫度
離心式冷水機(jī)組具有滿液臥式殼管式蒸發(fā)器，制冷劑液體在殼內(nèi)管間蒸發(fā)、沸騰，吸收管內(nèi)冷水從空調(diào)房間帶來的熱量。蒸發(fā)器內(nèi)具有的制冷劑壓力和溫度，是制冷的飽和壓力和飽和溫度，可以通過設(shè)置在蒸發(fā)器上的壓力表和溫度計(jì)測出。蒸發(fā)壓力和蒸發(fā)溫度兩個(gè)參數(shù)中，測得其中一個(gè)，可以通過制冷工質(zhì)的熱力性質(zhì)表查到另外一個(gè)。不同的制冷劑在冷水機(jī)組中，要得到同樣的蒸發(fā)溫度，而各自對應(yīng)的蒸發(fā)壓力是完全不同的。
在冷水機(jī)組運(yùn)行中，蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)壓力與冷水帶入蒸發(fā)器的熱量有密切關(guān)系。熱負(fù)荷大時(shí)，蒸發(fā)器冷水的回水溫度升高，引起蒸發(fā)器溫度升高，對應(yīng)的蒸發(fā)壓力也升高。相反，當(dāng)熱負(fù)荷減少時(shí)，冷水回水溫度降低，其蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力均降低。實(shí)際運(yùn)行中空調(diào)房間的熱負(fù)荷減少時(shí)，冷水回水溫度降低，其蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力均攤降低。
實(shí)際運(yùn)行中空調(diào)房間的熱負(fù)荷在24h中是不斷變化的，為了使機(jī)組的工作性能適應(yīng)這種變化，一般采用自動控制對機(jī)組實(shí)行能量調(diào)節(jié)，來維持蒸發(fā)器內(nèi)的壓力和溫度，相對穩(wěn)定在一個(gè)很小的波動范圍。蒸發(fā)器內(nèi)壓力和溫度波動范圍的大小，完全取決于熱負(fù)荷變化的頻率和機(jī)組本身的自控調(diào)節(jié)性能。一般情況下冷水機(jī)組的制冷量，必須大于機(jī)組必須負(fù)擔(dān)的熱負(fù)荷量，否則，將無法在運(yùn)行中得到滿意的空調(diào)效果。
根據(jù)我國JB/T3355—1998標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，冷水機(jī)組的額定的工況為冷凍水出水溫度7℃，冷卻水回水溫度30℃。其他相應(yīng)的參數(shù)為冷凍水回水溫度12℃，冷卻水出水為35。又根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18403.1—2001，冷水機(jī)組的額定的工況為冷凍水進(jìn)出水溫12℃/7℃，冷卻水進(jìn)出水溫30℃/35℃。所以冷水機(jī)組在出廠時(shí)工況為冷凍水進(jìn)出水溫12℃/7℃，冷卻水進(jìn)出水溫30℃/35℃。所以冷水機(jī)組在出廠時(shí)若訂貨方?jīng)]有特殊要求，冷水機(jī)組的自動控制及保護(hù)元件的整定值，將使冷水機(jī)組保持在額定工況下的運(yùn)行狀態(tài)，提高冷水的出水溫度，對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性十分有利。
運(yùn)行中，在滿足空調(diào)使用要求的情況下，應(yīng)盡可能提高冷水出水溫度。如果實(shí)際使用中機(jī)組長期運(yùn)行的冷水出水溫度不是7℃，訂貨時(shí)應(yīng)在合同上注明所需要的冷水出水溫度要求。因此，在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行操作中，應(yīng)根據(jù)空調(diào)對象的具體要求，可將冷水出水溫度提高，也可以適當(dāng)降低。一般情況下，蒸發(fā)溫度較冷水出水溫度低2℃~4℃。蒸發(fā)溫度則常控制在3℃~5℃范圍內(nèi)。過高的蒸發(fā)溫度往往難以達(dá)到所要求的空調(diào)效果，而過低的蒸發(fā)溫度，不但增加了機(jī)組的能量消耗，又容易造成蒸發(fā)管道凍裂。
蒸發(fā)溫度與冷水出水溫度之差，隨蒸發(fā)器熱負(fù)荷增減而分別增大或減少。在同樣負(fù)荷情況下，溫差增大則傳熱系數(shù)減少。此外，該溫差大小與傳熱面積有關(guān)，而且管內(nèi)水側(cè)的污垢情況，管外潤滑積聚的多少，對溫差也有一定影響。為了減少溫差，增強(qiáng)傳熱效果，要做到定期清除蒸發(fā)器水側(cè)污垢，積極采取措施將潤滑油引回到油箱中。
2、冷凝壓力與冷凝溫度
在冷水機(jī)組中，高壓表所指示的壓力稱作冷凝壓力。該壓力所對應(yīng)的溫度稱為冷凝溫度。例如：使用R123的離心式冷水機(jī)組，冷凝壓力為53.1kPa（0.0531Mpa）（表壓），對應(yīng)的溫度為40℃；R134a的離心式冷水機(jī)組，冷凝壓力為915.075kPa(0.915Mpa)（表壓），對應(yīng)的冷凝溫度也是40℃，而R22的往復(fù)冷水機(jī)組，冷凝壓力為1432.2kPa(1.432MPa)（表壓），冷凝溫度也是40℃。
冷凝溫度的高低，在蒸發(fā)溫度不變的情況下，對于機(jī)組功率消耗有決定意義。冷凝溫度升高功耗增大。此外，離心式制冷機(jī)組冷凝壓力升高會引起主機(jī)喘振。反之，冷凝溫度降低，功耗隨之降低。因此，在冷水機(jī)組運(yùn)行操作時(shí)，應(yīng)注意保證冷卻水溫度、水量、水質(zhì)等指標(biāo)在合格范圍。空氣存在于冷凝器中時(shí)，冷凝溫度與冷卻水出口溫差增大，而冷卻水進(jìn)、出口溫差反為減少，這時(shí)冷凝器的傳熱效果不好，冷凝器外器有燙手感。除此之外，冷凝器管子水側(cè)結(jié)垢和淤泥對熱量傳達(dá)的影響也起著相當(dāng)?shù)淖饔谩?/p>
3、冷水的壓力和溫度
空調(diào)用冷水機(jī)組一般是在標(biāo)準(zhǔn)工況所規(guī)定的冷水回水溫度12℃，供水溫度7℃，溫差5℃的條件下運(yùn)行的。對于同一臺冷水機(jī)組來說，其運(yùn)行條件不變，外界負(fù)荷一定的情況下，冷水機(jī)組的制冷量是一定的。此時(shí)，通過蒸發(fā)器的冷水流量與供、回水溫差成反比，即冷水流量越大，溫差越小；反之，流量越小，溫差越大。所以，冷水機(jī)組工況規(guī)定冷水供回水溫差為5℃，這實(shí)際上是規(guī)定了機(jī)組的冷水流量。這種冷水流量的控制就表現(xiàn)為控制冷水通過蒸發(fā)器的太力降。
在標(biāo)準(zhǔn)工況下，蒸發(fā)器上冷水供回水壓降調(diào)定為0.5kgf/cm2。其壓降調(diào)定方法是調(diào)節(jié)冷泵出口閥門開度，和蒸發(fā)器供、回水閥門開度。閥門開度調(diào)節(jié)的原則是：蒸發(fā)器出水有足夠的壓力來克服冷水閉式循環(huán)系統(tǒng)中阻力；機(jī)組在負(fù)擔(dān)設(shè)計(jì)負(fù)荷的情況下運(yùn)行，蒸發(fā)器進(jìn)、出水溫差為5℃。此時(shí)進(jìn)、出蒸發(fā)器的冷水壓降為0.5kg/cm2左右。
按照上述要求，閥門一經(jīng)確定，冷水系統(tǒng)各閥門開度大小就應(yīng)相對穩(wěn)定不變。即使在非調(diào)定工況下運(yùn)行（如卸載運(yùn)行）旱，各閥門也應(yīng)相對穩(wěn)定不變。應(yīng)當(dāng)注意，全開閥門加大冷水流量，減少進(jìn)、出水溫差的做法是不可取的。這樣做雖然會使蒸發(fā)器的蒸發(fā)溫度提高，機(jī)組的冷量有所增加，但水泵功率也因此而提高，兩相比較得不償失。所以，蒸發(fā)器冷水側(cè)進(jìn)、出水壓降控制在49.05kPa(0.5kgf/m2)為宜。
一般來說，冷水供水管上的壓力，只要能夠滿足克服冷水管系統(tǒng)中管道上的陰力損失就可以了，這可以從安裝在冷水泵上的吸入壓力表讀數(shù)來判別。然后通過控制冷水泵出水閥的開度，可以調(diào)節(jié)冷水供水壓力。將出水閥開度關(guān)小，則冷水泵背壓提高，通過水泵的流量減少，水泵功率消耗下降，這時(shí)蒸發(fā)器的供水壓力下降，但該壓力無論如何也不應(yīng)低于滿足蒸發(fā)器供、回水壓降為49.05kPa(0.5kgf/m2)的要求。
為了冷水機(jī)組的運(yùn)行安全，蒸發(fā)器出水溫度一般不低于3℃。此外，冷水系統(tǒng)雖然是封閉的，在蒸發(fā)器中水側(cè)結(jié)垢和腐蝕不會像冷凝器那樣嚴(yán)重，但從設(shè)備檢查維修要求出發(fā)，應(yīng)每年對蒸發(fā)器管道的水側(cè)和冷水系統(tǒng)的其他管道清洗一次。
4、冷卻水的壓力和溫度
冷水機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況下運(yùn)行，其冷凝器回水溫度為30℃，出溫度為35℃。對于在運(yùn)行的冷水機(jī)組，環(huán)境條件、負(fù)荷和制冷量都已成為定值。這時(shí)，冷凝熱負(fù)荷無疑也為定值。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)、出水溫差為5℃，冷卻水流量必然也為一定值。而且該流量與進(jìn)出水溫差成反比。所以，冷水機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)工況運(yùn)行，只要規(guī)定冷卻水的進(jìn)出水溫差就行了。這個(gè)流量通常用進(jìn)、出冷凝器的冷卻水壓力降來控制。
在標(biāo)準(zhǔn)工況下，冷凝器出水壓降調(diào)定為0.75kgf/cm2左右。壓降調(diào)定方法同樣是采取調(diào)節(jié)冷卻水泵出口閥門開度和冷凝器進(jìn)出水管閥開度。遵循同樣的原則：在冷凝器出水內(nèi)有足夠的壓力克服冷卻水系統(tǒng)管道的阻力；機(jī)組在設(shè)計(jì)負(fù)荷下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)出冷凝器的冷卻水溫差為5℃。同樣應(yīng)該注意的是，隨意過量開大冷水閥門，增大冷卻水量借以降低冷凝壓力，試圖降低能耗的作法，只能事與愿違，適得其反。
為了降低冷水機(jī)組的功率消耗，應(yīng)當(dāng)盡可能降低冷凝器溫度。其可取措施有兩個(gè)方面：一是降低冷凝器的回水溫度，二是加大冷卻水量。回水溫度取決于大氣溫度和相對溫度，受自然條件變化的影響和限制；而加大冷卻水流量簡單易行。但流量也不是可以無限制的加大的，因?yàn)檫^分加大冷卻水流量，往往引起冷卻水泵功率消耗急劇上升，也得不到理想的效果。所以冷水機(jī)組冷卻水量選擇，以標(biāo)準(zhǔn)工況下，冷卻水進(jìn)出冷凝器壓降為為宜。
對于離心式冷水機(jī)組，冷凝壓力過高或過低都會引起喘振。所以，當(dāng)離心式冷水機(jī)組在氣溫較低的秋季運(yùn)行時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減少投入運(yùn)行的冷卻風(fēng)機(jī)臺數(shù)，以便提高冷卻水的回水溫度。也可以將一部分冷卻水出水旁通引入回水中，可以收到提高回水溫度的效果。采用減少冷卻水量加大進(jìn)、出水溫差的辦法可以有同樣的作用，但進(jìn)出水壓降應(yīng)適當(dāng)調(diào)小。
離心式冷水機(jī)組遇到此種情況時(shí)，應(yīng)注意冷凝壓力與蒸發(fā)壓力之差不可太小，應(yīng)滿足防止發(fā)生喘振的要求，否則要發(fā)生喘振。在氣溫較低的秋季，運(yùn)行往復(fù)式冷水機(jī)組比較有利，因?yàn)檫@時(shí)冷凝壓力較低，功率消耗大降低。
冷卻水系統(tǒng)是開式循環(huán)，冷卻塔在大氣中運(yùn)行。灰塵、雜物和大氣中的腐蝕氣體及有害物質(zhì)，會融解在冷卻水中，在陽光照射下造成氧化作用增強(qiáng)，級微生在水中繁殖，對冷卻水系統(tǒng)工作存在相當(dāng)嚴(yán)重的危害。因此，有關(guān)操作管理規(guī)定要求冷卻水系統(tǒng)和冷凝器管道必須每年清洗一次系統(tǒng)中的淤泥、污垢、雜質(zhì)及微生物等，保證冷凝器的正常工作性能。
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