空调冷冻水系统分析-清华·江亿

第1篇一、实验目的1. 了解空调冷冻水系统的组成及工作原理。

2. 掌握空调冷冻水系统的主要性能指标及测试方法。

3. 分析空调冷冻水系统的运行特性及影响因素。

4. 提高对空调冷冻水系统调试和维护能力的认识。

二、实验设备1. 实验室空调冷冻水系统一套（包括冷水机组、冷却水泵、冷冻水泵、膨胀水箱、管路、阀门等）。

2. 测温仪、压力表、流量计、风速仪等测试仪器。

3. 计算机及实验数据分析软件。

三、实验原理空调冷冻水系统是中央空调系统的重要组成部分，其主要功能是将冷水机组产生的冷量通过冷冻水管道输送到空调末端装置，实现室内温度的调节。

实验过程中，通过测试不同工况下冷冻水系统的各项性能指标，分析其运行特性及影响因素。

四、实验步骤1. 系统准备：检查实验设备是否完好，连接好测试仪器，确保实验环境符合要求。

2. 系统调试：启动冷水机组、冷却水泵和冷冻水泵，观察系统运行状态，确保系统运行正常。

3. 数据采集：- 测量冷水机组进出口温度、冷却水泵进出口压力和流量。

- 测量冷冻水泵进出口压力和流量。

- 测量膨胀水箱水位及温度。

- 测量空调末端装置的出风温度、风量和风速。

4. 数据分析：- 计算冷水机组制冷量、冷却水泵和冷冻水泵的效率。

- 分析系统运行特性，如冷冻水流量、温差、压力等。

- 分析系统运行中存在的问题，如系统不平衡、水流量过大或过小等。

五、实验结果与分析1. 冷水机组制冷量：实验测得冷水机组制冷量为XX kW，与设计值XX kW基本相符。

2. 冷却水泵和冷冻水泵效率：实验测得冷却水泵效率为XX%，冷冻水泵效率为XX%，均达到设计要求。

3. 系统运行特性：- 冷冻水流量：实验测得冷冻水流量为XX m³/h，与设计值XX m³/h基本相符。

- 温差：实验测得冷水机组进出口温差为XX℃，冷却水泵进出口温差为XX℃，均满足设计要求。

- 压力：实验测得冷却水泵进出口压力为XX kPa，冷冻水泵进出口压力为XX kPa，系统压力稳定。

清华大学xx亿院士：长江流域发展热泵停止各种热电联产和热电冷三联供方式记者：在上期的“与院士对话”专栏，您预测：按照目前的趋势发展，我国建筑能耗将在未来15年翻一番。

那么，如果采取了有效节能措施，我国建筑节能有多大潜力？xx亿：潜力相当的大。

如果采用科学、全面的节能措施，可以使我国到20年，在总建筑面积增加150亿平方米，人民生活水平显著提高的情况下，北方建筑采暖能耗不增加，全国建筑能耗仅增加电力2300亿千瓦时/年，相对于不采取节能措施，每年可节约2.6亿吨标煤，相当于我国2004年煤产量的18.6%；节约建筑用电3500亿千瓦时，相当于四个三峡电站的年发电量。

记者：这样的节能前景令人振奋，如何使它变为现实呢？xx亿：这有赖于五个方面的措施。

首先，在农村大力提倡和推广可再生能源利用，解决炊事、取暖和生活热水等问题，而不实行由初级的非商品能源向常规商品能源的转换；第二，北方新建建筑通过提高保温水平使需热量降低50%，通过解决集中供热系统的调节问题，使新建的和既有的集中供热系统效率都提高30%，这样就可以使得采暖建筑面积增加一倍，而采暖总的能源消耗不增加；第三，在长江流域发展热泵采暖空调方式，停止各种热电联产和热电冷三联供方式，一般建筑采暖空调能耗控制在18KWh/m2·年之内；第四，在住宅和一般公共建筑中推广节能灯具和高效电器，以及新的节能型生活热水制备方式，同时提倡各种行为节能措施，使建筑能耗降低25%至35%；最后，通过技术创新使新建大型公共建筑能耗降到目前水平的50%以下，通过改进运行管理和对关键设备的改造，使既有大型公共建筑能耗降低30%。

困难必须正视记者：近年来我国开始全面重视节能工作，比如为了鼓励采暖节能，提出集中供热分户计量改革，但实际上，这一措施全面推广还有大量工作要做。

这是否说明，节能工作要达到预期目的，并不像想象中那么容易？xx亿：由于体制和机制等方面的原因，我国的建筑节能在实施的过程中的确会遇到一些困难。

中国工程院院士江亿：数据中心空调节能各位来宾、各位专家、各位领导早上好！我好象是第一次参加绿色数据中心的技术大会，因为咱们不是搞计算机这行的，是搞空调，搞建筑节能的，但是好象也慢慢把我们推到这个行业了。

为什么？是因为空调的能耗或者说派热降温的能耗在数据中心里占了比较大的比例。

所以，刚才我听前面这位领导讲数据中心都快到了运行这个程度了，运行主要是能源消耗，能源消耗里就40%或者更多是空调的能耗。

所以，怎么能够降低空调的能耗，一方面给国家的节能减排作贡献，一方面也使我们数据行业产生更好的经济效益，就变成重要的问题了，所以我今天跟大家汇报一下我们在这方面的想法跟体会。

从空调的特点来看，现在随着计算机电子技术的发展，芯片技术都比原来高，主机的发热度越来越大，这样导致空调排热成为这里面大的部分。

后面有一些细的发展状况不说了，就直接看到空调里头。

现在统计大致的结果，对于中小型的数据中心大概PUE值都在2，或者以上，这是空调占了一半或者还多的一个能源消耗。

对大型的IDC机房管理做的比较好的，这时候空调效率相对比较高，但是也能占到40%左右的能耗。

所以，降低数据中心的能耗可能一个是提高服务器的使用效率，没活儿的让它歇着，一方面减少了空气的运行能耗，当然，电源也有可以提高的技术。

空调应该有很大的潜力，空调里面的能耗由什么构成？以前一想说制冷机，压缩机耗电多，实际上压缩机耗电在50%-60%左右，除了压缩机之外，风机也能占在40%或者更多的空调耗能。

现在的情况什么样？大概有这么几块：第一、因为全年制冷，所以绝大部分的数据中心制冷机都开了，这是一年来总的空调的考点状况，可以看出冬天、夏天区别很少，北京、上海、广州冷的地方，热的地方区别很少，应该说冬天天凉了，北京空调越来越大幅度下来，这个变化也不大，所以全年度在这儿用。

然后，有关发热密度非常大，负责把这些热量排走，所以循环风特别大。

并且风吹的还厉害，不行把风量减少，降低送风温度，但是当冷源温度低于屋子里温度的时候，蒸发器就凝水，恨不得天天都出湿，出了湿又怕屋子里太干，所以又有了一些加湿器，这边除湿，那边又得加湿，又得用电，冬天大冷的天还得制冷，这构成了现在数据中心，无论是大的，还是小的空调能源消耗高的主要问题。

温湿度独立控制空调系统清华大学建筑学院江亿摘要：本文在分析了目前热湿联合处理空调系统所面临的主要问题的基础上，提出了热湿独立控制空调策略：采用新风去除室内的余湿、承担室内空气质量的任务，采用高温冷源去除室内的余热。

并提出了温湿度独立控制空调方式对室内末端装置、新风处理、制备高温冷源的要求与影响，介绍了温湿度独立控制系统的应用实践工程。

关键词：温湿度独立控制，新风，高温冷源1引言从热舒适与健康出发，要求对室内温湿度进行全面控制。

夏季人体舒适区为25ºC，相对湿度60%，此时露点温度为16.6ºC。

空调排热排湿的任务可以看成是从25ºC环境中向外界抽取热量，在16.6ºC 的露点温度的环境下向外界抽取水分。

目前空调方式的排热排湿都是通过空气冷却器对空气进行冷却和冷凝除湿，再将冷却干燥的空气送入室内，实现排热排湿的目的。

现有的热湿联合处理的空调方式存在如下问题。

（1）热湿联合处理的能源浪费。

由于采用冷凝除湿方法排除室内余湿，冷源的温度需要低于室内空气的露点温度，考虑传热温差与介质输送温差，实现16.6ºC的露点温度需要约7ºC的冷源温度，这是现有空调系统采用5~7ºC的冷冻水、房间空调器中直接蒸发器的冷媒蒸发温度也多在5ºC的原因。

在空调系统中，占总负荷一半以上的显热负荷部分，本可以采用高温冷源排走的热量却与除湿一起共用5~7ºC的低温冷源进行处理，造成能量利用品位上的浪费。

而且，经过冷凝除湿后的空气虽然湿度（含湿量）满足要求，但温度过低，有时还需要再热，造成了能源的进一步浪费与损失。

（2）难以适应热湿比的变化。

通过冷凝方式对空气进行冷却和除湿，其吸收的显热与潜热比只能在一定的范围内变化，而建筑物实际需要的热湿比却在较大的范围内变化。

一般是牺牲对湿度的控制，通过仅满足室内温度的要求来妥协，造成室内相对湿度过高或过低的现象。

江亿院士：热泵解决余热
▲仪征化纤公司PTA部余热发电项目已累计并网发电突破1亿度。

当然还有些关键技术、政策需要进一步完善。

建议着力解决大规模跨季节储热、热量的长距离经济输送以及不同温度范围、不同品位热量之间的变换三大关键技术。

建议建立系统的政策机制，包括相应的土地政策、按照温度品位确定热量价格的方法，以及向环境排放热量者应承担环境热污染的责任等，支撑新的零碳热源系统的建设，满足百姓生活和工业持续发展需要。

文/陆晓如。

江亿：一腔热忱成就“暖通”人生作者：罗朝淑来源：《科学大观园》2022年第15期“我都70岁了，也不美了，你看我这模样也美不了了！而且，到了这个岁数，我只希望踏踏实实干点该干的事儿。

多留出点宝贵时间来做事情，这是我最大的心愿。

”在近日北京市科学技术协会组织的2022年北京“最美科技工作者”学习宣传活动线上访谈中，面对记者的提问，获此称号的中国工程院院士江亿，一本正经地调侃道。

江亿是清华大学建筑节能研究中心主任，也是我国暖通空调领域的首位中国工程院院士。

“做事一定得从大局着眼、从小处着手，这是辩证法所说的矛盾关系，把这个关系搞明白了，才能真正做好每件具体的事。

”江亿说。

江亿是这么说的，也是这么做的。

在他数十年的科研生涯中，既研究过苹果和白菜该如何储存，也研究过建筑该如何实现节能减排;既领导过涉及人民生命健康的课题，也攻关过有关全球气候变化的难题。

从解决吃的问题到解决住的问题，最后再到开发清洁能源和解决减少碳排放的问题，江亿的人生始终离不开暖通二字。

1973年，已在内蒙古农村插队了4年半的江亿被推荐参加高考，并成功被清华大学建筑工程系暖通专业录取。

暖通是一个建筑必不可少的重要组成部分，它包括供暖、通风、空气调节三方面，人们最常见到的暖通就是建筑里的采暖、空调等设备。

但彼时的江亿，根本不知暖通为何物，只是抱着“国家要我学什么专业，我就学什么专业”的心态开始学习。

不过，从1973年10月至1974年4月，江亿仅在清华大学校园里学习了半年，更多的大学时光他是在工厂里度过的。

“那时候，老师带着学生一起下工厂，在各种工程实践中学习。

上课也是老师拎块小黑板，到宿舍里给十几个学生讲课。

”回忆起当年的大学时光，江亿觉得，那是人生中特别充实而难忘的一段经历，也为他后来的研究打下了坚实的基础。

跟工人师傅们贴心交流，让江亿收获很大。

“那时没有考试，同学们直接用刚学到的知识解决实际的生产问题，学习动力很强。

”所以没过一两年，江亿就对原本不懂的工程问题，豁然开朗了。

1第十九讲空调水系统冷却水系统冷冻水系统2本讲内容一、空调水系统概述二、冷冻水系统：能量输配系统1、水系统的分类2、一次泵水系统3、二次泵水系统三、冷却水系统四、实际工程水系统举例3一、空调水系统概述z空调系统中的耗能大户z空调系统中的能量输配系统（管网）4空调水系统概述z全水系统、空气－水系统、全空气系统必备z包括冷却水系统和冷冻水系统z冷冻水系统是连接冷热源与空气处理设备的环节（冬季时可能供热水）z冷冻水系统对系统性能起决定性作用，对系统能耗有重要影响–高能耗–不适当的设计导致系统不能正常运行5设计优良的冷冻站各设备的电耗比例冷却塔8％水泵30％冷机62％美国一典型冷冻站水泵:冷冻机＝1:2.06北京某饭店冷冻站水泵:冷冻机＝1:2.4冷却塔5％冷机67％冷却水泵14％冷冻水泵14％6目前我国大型公共建筑中空调系统能耗分配风机盘管,10.0%采暖泵,9.4%冷却塔,1.1%冷冻机,25.3%冷冻泵,11.2%冷却泵,5.3%空调箱,37.7%冷冻水泵10.0%冷冻机39.0%冷却水泵12.0%冷却塔9.0%风机盘管14.0%空调箱风机16.0%政府办公楼，水泵消耗22%水泵:冷冻机=1:1.77星级酒店，水泵消耗16.5%冷水泵:冷冻机=1:1.537空调水系统的基本组成z水泵z管道z定压设备z阀门z换热器z除污器冷水机组风机盘管8空调水系统的基本组成截止阀＋止逆阀软接头截止阀除污器软接头9泵与管道系统冷却水泵（一般不保温）两种冷冻水泵10冷冻机房与冷冻泵集/分水缸11二、冷冻水系统能源输配系统121、冷冻水系统的主要形式z按系统内各处的水压是否相互作用分–直连和间连系统z按提供的水温种类分–两管制和四管制系统z按系统中参与流动的水是否与大气接触分–开式和闭式系统z在直连中，按泵的作用范围和组数分–一次泵和二次泵系统132.直连与间连系统z直连系统–系统中的用户侧水路和冷水机组直接连通的水系统z间连系统–当系统太大，不便于运行调节时；或当系统太高，下部设备的承压存在问题时，通常不将所有的设备直接连在一起，而是通过换热器将二者的水压力分隔开z什么情况会出现承压问题而需要采用间连方式？14水系统的承压z水系统的最大压力点：水泵出口–停止运行：z h A=h o–正常运行：z h A=h o＋H pump-v2/2g–启动瞬间：z h A=h o＋H pump水泵全压冷水机组15水系统的承压z水系统中常用设备的承压能力–蒸发器、冷凝器：国产，100m水柱；进口加强型，可达200m–风机盘管：100m水柱，175m水柱两种–管材：低压250m，高压10000m–阀门：低压160m，高压10000m结论：当系统较高时，制冷和空调设备有可能出现承压不够的问题16水系统的承压z 解决高层建筑水系统承压问题的办法–高低区空调系统分开（需具备相应的条件）–冷源置于顶层（下部的盘管和空调箱仍可能出现超压问题）–高低区共用冷源，水系统分开—使用板式换热器（即间连系统）被广泛采用的是间连系统方式17解决高层建筑水系统承压问题的办法冷水机组冷水机组冷水机组直连系统，冷源置于顶层高低区空调系统分开18间连系统形式冷水机组19板式换热器20水系统的定压z定压方式–膨胀水箱z四管制系统冷、热水膨胀水箱需分开设置–气体定压罐–补水泵压力可能波动异程式系统21冷水机组3.两管制与四管制系统z传统的两管制系统–夏季管中走冷水–冬季管中走热水–过渡季切换z同程式系统–各用户水路长度相同z异程式系统–各用户水路长度不同同程式系统22四水管系统冷水机组23三水管系统冷水机组244.开式系统与闭式系统z开式系统有两个以上的自由液面，其中一个为定压面，两个液面之间需要水泵维持高差–喷水室系统均为开式系统–开式系统水泵的扬程至少＝？z不超过一个自由液面为闭式系统–表面式换热器系统一般为闭式系统–自由液面为定压面–无自由液面则需要水泵定压–100米高层建筑，冷冻水泵是否需要100m 扬程？25开式系统26开式系统还是闭式系统？冷水机组冷水机组27开式、闭式系统的能耗比较285、一次泵冷冻水系统z特征–用一级冷冻水泵克服冷水机组、输配管路以及末端设备的全部阻力FCU集水缸分水缸冷水机组AHUAHU变流量VWV系统FCU集水缸分水缸冷水机组AHUAHU定流量CWV系统29一次泵定流量系统（CWV）z用户采用三通阀调节所需流量，用户侧不改变总供水流量z总流量取决于冷水机组运行的台数z部分负荷时，水泵电耗相对较稳定，系统能耗较高FCU集水缸分水缸冷水机组AHUAHU30一次泵变流量系统（VWV）z用户采用二通阀调节所需流量，on/off调节（电磁阀）或连续调节（电动阀）z总流量取决于冷水机组运行的台数z总流量>用户侧流量部分从分水缸与集水缸之间的旁通管旁通，旁通管压差控制阀控制旁通开度（最大旁通量<？）z冷水机组运行台数控制–旁通管压差信号控制–回水温度控制z单台冷水机组流量控制–部分产品不允许变流量，部分有流量下限要求（40～60％）FCU集水缸分水缸冷水机组AHUAHUP怎么控为好？31如果泵与冷水机组不对应并联锁，运行时会怎么样12℃12℃7℃9.5℃32一次泵VWV 系统泵的工作点WaWbabdceHWWd Wc变台数控制压差控制域分水缸FCU集水缸冷水机组AHUAHUP336. 二次泵系统z特点–一次泵负担冷水机组部分的阻力，二次泵负担用户侧的阻力变流量VWV系统定流量CWV 系统34二次泵定流量(CWV)系统z适用–末端采用三通阀或无阀，末端不改变流量–用户侧各支路扬程差别大，二次泵扬程各不相同（差别不大时有必要吗？）–用户侧各支路使用时间不一致z优点–多数二次泵不需满足最不利回路扬程–二次回路可独立运行，某支路不需要供冷时，可以去掉整个支路的流量z控制方法–满负荷时，一次/二次流量相同，旁通阀关闭–部分负荷时可以停部分一次泵/冷水机组，一次/二次流量可不同，旁通阀开启，改变用户侧供水温度–冷水机组可由回水温度控制FCU集水缸分水缸冷水机组AHUAHU旁通阀35二次泵变流量(VWV)系统z适用–末端采用二通阀控制，末端变流量–二次侧负荷变化大z优点–二次回路流量随负荷改变，节能潜力大于CWV系统–二次回路流量大幅度改变的同时能够保证冷水机组的水量满足要求z冷水机组/水泵控制–旁通管没有阀，一次/二次流量不同可通过旁通管调节。

2017年第10期（总第45卷第320期)建筑节能■暖通与空调doi:10.3969/j.issn.1673-7237.2017.10.005谈二级泵冷冻水系统的常见问题李晓、孙金鹏2，刘华凯1(1.山东省产品质量检验研究院，济南250000; 2.济南泉发能源投资管理有限公司，济南250000)摘要：二级泵冷冻水系统在很多高层建筑中央空调系统中得到应用，但实际运行中却经常出现能耗 过高的问题。

结合某空调技改工程实例，在实测与分析的基础上，深入探讨了典型二级泵冷冻水系统的整体特性和易设计出现的问题：主要包括部分负荷下一次泵与二次泵的额定流量不匹配，引起水泵偏离高效区的问题;二次泵扬程选择过高造成的“混水”效应；末端是通断控制风机盘管的系统，二级泵恒压差控制造成的“大流量小温差”问题等，从而为该类系统的设计和运行管理提供一定的参考。

关键词：冷冻水；平衡管；一次泵；二次泵中图分类号：TU831 文献标志码：A文章编号：1673-7237(2017)10-0019-04Common Defects of Secondary Pump Chilled Water SystemLI Xiao' ,SUN Jin-peng2,LIU Hua- kai1(1. Shandong Institute for Product Quality Inspection,Jinan250000, China；2. Jinan Quanfa Energy Investment Management Ltd,Jinan250000, China)Abstract:Secondary pump chilled water system has been widely applied in various high - rise buildings.However,the flying energy bills are commonly seen in numerous cases.Based on an actual case,this paper aims to study the following problems that always plagues this kind of system,such as the deviation of pump performance due to the ill - match between primary and secondary pumps,the “mix water”effect due to the over high head of secondary pump,and the “over flow rate”caused by constant pressure head control,etc.By thorough analysis on the characteristics of secondary pump system,this paper aims to give further thoughts on the design and operation of similar systems.Keywords：chilled water；balancing pipe；primary pump；secondary pump0引言二级泵空调冷冻水系统从20世纪末开始在很多 高层建筑中得到应用，该系统比较适用于末端用户各 环路阻力相差较大的系统，其原理是通过一次泵保证 冷机蒸发器定流量运行、二次泵随末端负荷变化实现 按需分配的变流量运行,从而达到节能的效果。