大温差小流量的空调水系统方案 (1)
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酒店宾馆空调系统设计方案目录引言 (1)第一章文献综述 (2)1.1课题背景及研究意义 (2)1.2建筑空调系统节能国内外研究现状 (2)第二章工程概况及设计参数 (5)2.1建筑资料 (5)2.2气象资料 (6)第三章负荷计算 (7)3.1负荷计算原理与方法 (7)3.1.1空调冷负荷的构成 (7)3.1.2围护结构瞬变传热形成冷负荷的计算方法 (7)3.1.3透过玻璃窗的日射得热引起的冷负荷 (8)3.1.4设备散热引起的冷负荷 (9)3.1.5照明散热形成冷负荷 (10)3.1.6人体散热形成的冷负荷 (10)3.2计算实例 (11)3.3新风送风量及新风冷负荷 (13)3.4湿负荷与人体散湿量 (14)3.5风量的确定 (14)3.5.1送风量计算原理 (14)第四章方案的确定 (17)4.1空调方案的确定 (17)4.2水系统的布置 (19)4.3风系统的布置 (21)第五章末端装置及新风机组的设备选型 (23)5.1风机盘管的选择 (23)5.2新风机组的选择 (24)5.3制冷机组的选择 (24)5.4末端通风口的选择计算 (25)第六章风系统的水力计算 (27)6.1通风管的布置和要求 (27)6.2风系统最不利环路计算 (27)第七章水系统的水力计算 (33)7.1水系统的布置形式与工作原理 (33)7.2水系统最不利环路计算 (33)第八章其他设备的选择 (38)8.1空调系统消声设备选型 (38)8.2保温材料的选择 (38)8.3膨胀水箱的选择 (38)8.4冷冻水水泵的选择 (39)结语 (40)附录 (44)内容摘要本课题题目为Z市某酒店空调系统设计。
所设计的建筑是Z一幢五层高的酒店,第一层为餐馆,层高为4.5米;其余四层为客房,层高为3.3米;建筑物总高度约为21.3米,总建筑面积约为2200平方米。
此次设计的主要内容包括:对建筑功能的划分和使用要求,对餐厅、厨房、储藏室、客房的客房及通风设计。
中央空调系统变频节能改造方案目录1中央空调变频节能方案介绍.。
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1 变频节能原理。
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..2 1。
2 中央空调节能空间。
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31.2.1 设计余量。
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..3 1.2.2 末端的负荷变化。
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.3 1.2.3 水泵和风机定流量控制方式。
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. (3)2中央空调水泵变频控制。
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1 冷冻泵、冷却泵主回路设计.。
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.4 2。
2 冷冻水泵控制电路设计.。
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(5)2。
3 冷却水泵控制电路设计。
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.5 3中央空调末端风柜变频控制.。
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.6 3.1 风机变频主回路设计...。
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2 风柜变频控制电路设计。
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63.3 风柜节能改造前后比较.。
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74节能设备选型。
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84.1 变频器的选用。
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初投资(6~10%)空调水系统解决方案——节约系统初投资或运行费用业主的电费帐单取决于整个冷水系统的能耗。
在过去的30年里,冷水机组效率提高很快,使其占整个系统能耗的比例已降低了20%,故冷却塔和水泵能耗已受重视。
系统应用下列节约系统初投资或运行费用的方案,深受空调专家的推崇,代表了空调水系统设计的主流发展方向。
RTHD冷水机组使用先进的CH530控制器,显示卓越的性能和高效可靠的品质。
若了解详细的空调水系统解决方案,请垂询特灵公司当地销售办事处。
一次泵变流量系统一次泵变流量系统是使变频水泵的流量随空调负荷的减少而相应减少,从而节约水泵能耗。
与其他空调水系统方案相比,水泵能耗节约最多,见下表:省冷冻机房面积。
其原理图如下:变流量冷水泵流量调节阀旁通管系统盘管二通阀冷水机组P 冷水机组P冷源侧水流量变化必然引起冷水机组的出水温度波动,甚至导致冷水机组运行不稳定。
因此冷水机组的流量许可变化范围和流量许可变化率是衡量冷水机组性能的标志。
RTHD冷水机组使用CH530控制器,新增了前馈控制功能,变流量自动补偿功能等,完全满足一次泵变流量系统的要求。
大温差小流量系统大温差小流量系统既可节约初投资(水管直径、水阀、水泵尺寸减小)又可节省系统运行费用。
若冷冻水进出水温差从5˚C 温差(12˚C-7˚C)变到8˚C温差(13.6˚C-5.6˚C),则冷冻水流量可减少37.5%,水泵功率减小约75.5%。
下图表明:随着冷冻水/冷却水的水流量从2.4/3.0gpm/ton 逐渐减小,整个系统的总能耗也相应减小,虽然冷水机组的能耗略增。
由于冷冻水供回水温差增大,冷水机组的出水温度降低,按5˚C温差设计的常规冷水机组的效率衰减大,性能不稳定。
RTHD 冷水机组使用CH530控制器,能够在大温差条件下保持较高的效率和稳定性,使大温差冷水系统更节能。
冰蓄冷系统冰蓄冷系统利用峰谷电价差别,通过“夜间制冰,白天融冰”方式,把不能储存的电能转化为冷量储存起来,满足空调制冷需求,同时实现电力需求削峰填谷的目的。
甲级写字楼一般均设置有24小时冷却水系统供客户户内计算机机房空调使用,其工作原理为:客户计算机机房内空调机组产生的热量由二次冷却水经过板式换热器将热量传递给一次水即软化水或乙二醇溶液,由一次水将热量送至屋顶冷却塔进行淋水冷却。
目前客户的计算机机房空调为全年365天24小时连续不间断运行,所以甲级写字楼的24小时冷却水系统一方面要满足客户机房的供冷需求,另一方面由于该系统运行时间长,使得公共耗能占比较大,所以该系统的优化控制策略的制订和实施,对写字楼宇公共能耗的降低意义重大。
本文以某在管甲级写字楼的24小时冷却水系统节能改造实例,介绍一种新颖实用的节能方案与同行分享。
一、系统设计参数及能耗现状成都中海国际中心写字楼楼层机房面积按楼层建筑面积的10%设计预留,IT机房空调负荷设计值为400W/ m2,冷却塔容量按空调负荷1.3倍设计,使用系数为20%,冷却塔供回水温度分别为31℃、36℃。
该写字楼计算机机房负荷设计情况详见表1所示。
改造前24小时冷却水系统设备能耗情况见表2所示。
一种新颖实用的24小时冷却水系统节能技术改造方案文/Article>李振喜 黄博巨 乐晓海 何国兵 陈竹文 卞守国 吴迪表1 成都中海国际中心IT机房设计参数表序号项目标准层面积(m2)楼层数设计面积(m2)实际使用面积(m2)IT机房设计负荷(KW)IT机房实际使用负荷(KW)1AB座21424810281.6102.828975.65 2CD座1920.25610753.121075.3139.533.575 3E座2092.6245022.2450.2244.537.825 4FG座3519.624816894.183378.8418.715.895 5J座2052.03244924.872378.7218.715.895 6合计47876.01444210.4178.84表2 改造前系统能耗表序号项目数量使用功率(kW)年运行时间(h)运行系数年耗电量(kW·h)电费单价(元/kW·h)年度能耗费用(元)1AB座108987600.856626940.89589797.662CD座939.587600.852941170.89261764.133E座544.587600.853313470.89294898.834FG座718.787600.85139240.20.89123923.785J座718.787600.85139240.20.89123923.786合计15666381394308.18HOUSING AND REAL ESTATE·住宅与房地产111理论·研究THEORY·RESEARCH二、该系统运行现状的评估(一)IT机房负荷不易达到设计的满负荷运行写字楼IT机房设计一般按照标准层楼层建筑面积10%计算或者因业态需求按照业主要求进行设计,根据机房面积来选择设备负荷容量,在前期开发设计时一般按照满负荷进行设备设计。
中央空调节能改造方案摘要:本文介绍了由变频器、可编程控制器、触摸屏等组成的控制系统在中央空调中达到节能的应用。
通过进水管和出水管温差进行闭环控制,使进水泵和出水泵能随空调热负荷的变化大小而自行调速运行,达到了显著的节能效果,同时采用HMI随时观察水泵设备的运行情况,通过这样直观的显示装置,值班人员可以适时调整使用需求,结合时段需要,进行设置处理,使用方便快捷。
关键词:温差闭环控制;变频器;PLC;触摸屏;中央空调节能系统一、前言在我国建筑楼宇中,中央空调涉及到各大企事业机构,大量的数据统计表明,中央空调系统消耗的电能,占所在区域的45-60%。
在我们南方地区,四季气候不分明。
由于场地的特殊性,我们医院一年四季都需要空调来调节室内的空气,所以空调的运行,占了用电的很大比例。
每年的五月—十月是空调全天候24小时使用高峰期,到了十一月份,空调在有些环境就无需使用了。
这样就造成不必要的浪费,鉴于这种情况,我对这种控制系统做出改良方案,针对换季时期,空调使用浪费问题做出了些技术性的改良,节能达到了20%左右。
二、问题的提出1、原系统简介采用2台冷冻泵组,功率90kw 4极 1450转,2台冷却泵组,功率90kw 4极1450转 3台冷却塔(11kw管道泵+5.5kw风机)。
(如图1)2、传统控制方案分析:中央空调启动运行后,因为进、出水泵温度始终处于开环控制状态,在温差变化时,进出水泵全是满负荷运转,造成了不要的浪费。
3、变频器控制方案节电原理:当实现变频自动调节后,根据系统检测反馈数据自动调节,自动调节水泵转速N,在制冷负荷比较小时候,电机转速N以较低的速度运行(我们在以普通异步电机加装变频时候,考虑到电机低速运转转矩,将最低频率设定在27HZ,电机散热部位加装独立供电的冷却风扇,不随电机频率变化影响散热),从而先显注降低了水泵电机输出功率,降低转速,输出功耗变低,达到节约电能的目的。
4、设计要求:针对中央空调的使用情况,我们根据空调的运行模式和整个空调系统进行节能设计,必须达到如下几点要求:1)节约电能2)稳定性3)智能化三、变频调速节能方案分析采用变频调速技术改造中央空调的循环水系统,具有节能效果好、自动化程度高等优势。
空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制【摘要】文章简单介绍了一次泵变流量系统,对一次泵变流量系统的能耗做出了分析,提出了空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制方法。
【关键词】:空调;冷冻水系统;节能引言建筑物中央空调系统的冷冻水一次泵,传统上都采用固定转速水泵。
空调水的变一次流量控制系统(VPF:Variable-Primary-Flow,也称为:冷冻水一次泵变频调速控制系统)是近年才开始出现的先进控制方案。
配置变频调速冷冻水泵,可以对冷冻水流量进行调节,达到精细化控制的目标。
虽然在负荷侧都是变水量控制,但变频调速的一次侧控制和传统固定转速的一次泵系统不同,它比传统方式控制要求高得多。
要求楼宇自控系统的工程服务者设计合理的变一次流量控制解决方案,提供满足要求的控制功能。
本文结合某大型建筑的变一次流量控制工程方案,对这种解决方案进行讨论。
1一次泵变流量系统的特点一次泵变流量系统(VPF)的定义概述如下,当末端空调负荷变化时,电动二通阀调节开度,改变冷冻水量,此时采用一定的控制措施,变频水泵和冷冻机组的水流量都随负荷的改变而改变,在旁通管上增设了旁通控制阀,以维持运行冷冻机的最小流量,如下图所示。
图1和二次泵变流量系统相比,最显著的一个特点是少了一组定速泵。
另外在旁通管上多了一个控制阀,当系统水量小于单台冷冻机最小允许流量时,旁通阎打开,旁通一部分水量使冷冻机运行在最小允许流量之上。
最小流量由流量计或压差传感器测得。
系统末端仍然安装二通调节阀,水泵的转速由系统最远端压差的变化控制或供回水温差控制。
冷冻机和水泵的台数不必一一对应,它们的台数变化和启停也分别独立控制。
VPF系统可以改变整个系统中的循环水量,既包括流经蒸发器的冷冻水流量,和冷却盘管中的冷冻水流量。
VPF不仅仅节省了二次泵变流量系统中低效率的一次定流速泵,而且省去了管线,接头及其工程费用,电力设备等,机房空间的需求也随之降低,这些都可观的节省初投资。
在楼宇空调水系统设计方案中,冷水机组的冷冻水供、回水温差通常为5 ℃。近年来冷水机组的效率提高
很快,同时大温差小流量的空调水系统方案受到了更多关注。本文分析说明大温差小流量的空调水系统方案经过优化可以减少空调系统的总能耗和配套设备的初投资,探讨在该方案中空调水系统末端设备的选择问题,并结合工程实例说明该方案的应用效果。
关键字:冷水机组 [46篇] 空调水系统 [10篇] 运行费用 [9篇] 初投资 [8篇] 0 前言 近年来中国许多大中城市夏季电力短缺现象日趋严重,已影响了当地的经济发展和人民生活。夏季空调设备的耗电量节节攀升,高峰时甚至消耗约40 %的城市电力供应,因此节约用电迫在眉睫。
于2005年实施的《冷水机组能效限定值及能源效率等级》(GB19577-2004)和《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005)均提出了强制性的冷水机组能效比要求,为空调设备节约用电打下坚实基础。
由于楼宇的空调电费取决于整个空调系统的能耗,因此不仅需要提高空调设备本身的效率,而且要优化空调系统设计,降低楼宇空调系统的整体能耗。楼宇空调的冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷冻水水泵及冷却水水泵等几个主要的耗能部件。在过去的30年内,冷水机组的效率几乎提高了一倍,冷水机组占整个系统能耗的比例已降低了20 %,而冷却塔和水泵的能耗比例提高了10 %(图1)。需要优化空调系统的设计方案,调整各部件所占系统能耗的分配比例来降低整个系统的能耗。
图1 过去30年内冷水系统能耗百分比的变化 1 优化空调水系统 多年来冷水机组的冷冻水供、回水设计温差通常为5 ℃。冷水机组提供的冷量与冷冻水的供、回水温差和流量有关,计算公式如下:
Q = M*Cp*DT (1) 式(1)中假定比热Cp为常数。若所需的冷量Q不变,则既可采用增大流量M而减小温差DT的方案(即增加水泵耗功而减少机组耗功),又可采用减少流量M而增大温差DT的方案(即减少水泵耗功而增加机组耗功),而这两种方案的系统总能耗可能并不相等。 在楼宇空调水系统设计方案中,冷水机组的冷冻水供、回水温差通常为5 ℃。近年来冷水机组的效率提高
很快,同时大温差小流量的空调水系统方案受到了更多关注。本文分析说明大温差小流量的空调水系统方案经过优化可以减少空调系统的总能耗和配套设备的初投资,探讨在该方案中空调水系统末端设备的选择问题,并结合工程实例说明该方案的应用效果。
关键字:冷水机组 [46篇] 空调水系统 [10篇] 运行费用 [9篇] 初投资 [8篇] 为了分析系统总能耗如何随水流量和水温差而变化,在表1中选择4种不同的流量/温差方案进行了计算。表中2.4/3.0 gpm/ton这一基准方案也是ARI的标准额定工况。本例中对系统的构成不作详细介绍。
这4种方案的能耗对比见图2。可见,随着水流量的减小,整个系统的总能耗是逐渐减小的,冷却水水泵、冷冻水水泵及冷却塔的能耗也是逐渐降低的,而压缩机的能耗则反而增多。这个变化趋势是与水流量减小而水温差增大有关的。 图2 冷水系统的总能耗随工况的变化 图3 部分负荷下的节能效果 在楼宇空调水系统设计方案中,冷水机组的冷冻水供、回水温差通常为5 ℃。近年来冷水机组的效率提高
很快,同时大温差小流量的空调水系统方案受到了更多关注。本文分析说明大温差小流量的空调水系统方案经过优化可以减少空调系统的总能耗和配套设备的初投资,探讨在该方案中空调水系统末端设备的选择问题,并结合工程实例说明该方案的应用效果。
关键字:冷水机组 [46篇] 空调水系统 [10篇] 运行费用 [9篇] 初投资 [8篇] 上文分析了空调系统全负荷下的系统总能耗。对于部分负荷,同样可以进行类似的计算分析,其结果如图3所示,大温差小流量系统在部分负荷下的节能趋势与常规的定流量系统的相似,但节能效果更为显著。因为在部分负荷下,当制冷量减小时,冷水机组的能耗随着降低,对于常规的定流量系统,冷却水水泵、冷冻水水泵及冷却塔的能耗几乎不变,故水系统总能耗的减小趋势不够显著;而对于大温差小流量系统,当制冷量减小时,冷却水水泵、冷冻水水泵及冷却塔的能耗也随着降低,因此水系统的总能耗的减小趋势更为显著。
如上所述,大温差小流量系统能够降低空调水系统总能耗。那么,该系统对初投资又有什么影响呢? 在以上的能耗分析中,我们假设系统设备不变。实际上,大温差小流量系统还可以减小水泵的尺寸、阀的大小、管道的直径及保温材料的用量等等。表2列出了在一个实际项目中,冷冻水温差由10 oF (5.56 oC ) 增至 18 oF (10 oC )时实际成本的变化。可见,系统初投资的减小趋势是明显的。
近年来大温差小流量空调水系统方案受到广泛关注。《公共建筑节能设计标准》(GB 50189-2005 )要求冷冻水供、回水温差不小于5 ℃,并阐明某些实际工程采用8 ℃温差,获得良好的节能效果。但是在推广大温差小流量空调水系统方案时,需考虑以下三点:
1)水系统不同,最优化的工况可能不同,具体取决于空调负荷特点、外部环境、设备性能等。 2)冷水机组应能够在宽广的蒸发温度与冷凝温度范围内可靠地运行,并保持较高的制冷效率。 3)水流量不是越小越好,水泵及冷却塔节省的能耗应大于空调设备传热效率可能下降所增加的能耗。 2 水系统末端设备的选择 由于水系统末端设备(空调箱、风机盘管等)通常按照冷冻水供、回水5 ℃温差进行设计和制造,故人们担心现有的水系统末端设备应用于大温差小流量系统时,能否提供充足的冷量和合适的空调出风温度。
2.1 理论分析 以12000 m3/h风量的空调箱为例,在冷冻水供、回水温差分别为5.5 ℃和8.9 ℃时,理论分析水盘管的热交换量(冷量)的差别,如图4所示。 图4 水盘管热交换温度趋势图 水盘管的热交换量计算公式如下: Q=U*S*LMTD (2) 假设式(2)中传热系数U不变,传热面积S不变,则水盘管的热交换量Q仅与空气与水的对数平均温差LMTD有关。
LMTD=(TD2-TD1)/Ln(TD2/TD1) (3) 式(3)中TD1、TD2分别为水盘管的进水端和出水端的空气与水的温差 根据图4的温度数据和公式(3),计算结果如下: 冷冻水5.5 ℃温差(12.2/6.7 ℃)时:LMTD=9.7 冷冻水8.9 ℃温差(13.9/5.0 ℃)时:LMTD=10.1
在楼宇空调水系统设计方案中,冷水机组的冷冻水供、回水温差通常为5 ℃。近年来冷水机组的效率提高
很快,同时大温差小流量的空调水系统方案受到了更多关注。本文分析说明大温差小流量的空调水系统方案经过优化可以减少空调系统的总能耗和配套设备的初投资,探讨在该方案中空调水系统末端设备的选择问题,并结合工程实例说明该方案的应用效果。
关键字:冷水机组 [46篇] 空调水系统 [10篇] 运行费用 [9篇] 初投资 [8篇] 2.2 电脑模拟 根据公式(2)及假设传热系数U不变,可得出在冷冻水供、回水温差大时,水盘管的热交换量(冷量)增大的结论。实际上,在设计时必须考虑水流量变化对于水盘管传热的影响,并对其结构参数作相应的调整。
首先在常规的空调混风工况、新风工况条件下,通过电脑选型软件(如特灵公司的TOPSS软件),在冷冻水供、回水温差分别为5.6 ℃、8 ℃、10 ℃时,比较所选择水盘管的排数,以便判断是否需要更新水系统末端设备。
以10000 m3/h风量的空调箱和1000 m3/h风量的风机盘管为例,在冷冻水供、回水温度分别为7.2℃/12.8 ℃、5.6 ℃/13.6 ℃、5.6 ℃/15.6 ℃三种情况下,电脑选型得出的所需水盘管的排数见表3。
从表3中看出:冷冻水供、回水温差为8℃时,所需的水盘管排数无需增加(混风工况除外),水温差为10℃,所需的水盘管排数均需增加。
其次,可在水盘管内部加装扰流器强化换热,如图5所示,以达到减少水盘管排数的目的。?
图5 水盘管扰流器(Turbulator) 采用与上文相同的方法,通过电脑选型软件(如特灵公司的TOPSS软件)得出的所需水盘管排数列在表4中。 \ 从表4中看出:冷冻水供、回水温差越大,加装扰流器减少水盘管排数的作用越明显。 以上讨论未涉及盘管水压降不同对水泵能耗的影响。还在同一进风工况下,忽略了不同盘管排数所引起的出风工况参数的微小差别。
综上所述,我们能够选择合适的水系统末端设备,满足大温差小流量系统方案的需求。 3 大温差小流量的应用实例
上海市中保大厦是一座高38层建筑面积为7.3万平方米的高级办公楼,于99年4月竣工。该项目使用2台1000 Ton(3,500 kW)和1台500 Ton(1,750 kW)的冷水机组,采用大温差小流量系统设计,冷冻水温差为6.8 ℃、比常规设计流量减少26.5 %;冷却水温差为8 ℃, 比常规设计流量减少37.5 %。使用特灵公司的空调系统分析软件System Analyzer 模拟该大厦5月至10月的空调系统运行情况,结果表明大温差小流量系统方案可节约6.9%的空调系统运行费用,节约人民币约15.8万元。该软件模拟结果与目前该大厦的实际运行情况相当接近。
在改建项目中,大温差小流量系统具有独特优势。由于建筑物使用功能改变,可能导致建筑物空调负荷相应增加。利用原有的冷冻水输送管道,在水流量不变的情况下,增大冷冻水的供、回水温差,可以提供更多的冷量,满足新增空调负荷的要求。大温差小流量系统在初投资方面的节省潜力更为显著。如果某楼宇需将其冷水系统的冷量由500 Ton(1,750 kW)增至700 Ton(2,450 kW),不必更改其冷却系统,而只需将冷却水流量由3 gpm/ton (0.194 m3/h.kW) 降为 2 gpm/ton (0.129 m3/h.kW) 使机组在较高的冷凝温度下运行。位于美国科罗拉多州丹佛市的JD Edwards办公楼群,其改建项目就是一个很好的例证。其冷水系统节省了35 %的初投资,使总成本节省了17 %。位于Logan机场的低流量系统为业主节省了43.6万美元的初投资及7.3 %的运行费用[3]。
在楼宇空调水系统设计方案中,冷水机组的冷冻水供、回水温差通常为5 ℃。近年来冷水机组的效率提高
很快,同时大温差小流量的空调水系统方案受到了更多关注。本文分析说明大温差小流量的空调水系统方案经过优化可以减少空调系统的总能耗和配套设备的初投资,探讨在该方案中空调水系统末端设备的选择问题,并结合工程实例说明该方案的应用效果。
关键字:冷水机组 [46篇] 空调水系统 [10篇] 运行费用 [9篇] 初投资 [8篇]