宝加相变蓄能

冷水机组系统设计

宝加冷水机组系统设计

暖通空调设施占建筑物总用电量的40%。 在香港,由于天气炎热,这一数字甚至升至60%。尽管有少数公司机构意识到要优化其设施以实现最佳性能和能源利用,但大多数根本不知道整个冷水机组系统的优化设计能有多大帮助。

凭借过去数十年在暖通空调工程领域的专业知识和经验,保加开发了新的前瞻性设计:超高效宝加相变蓄能变频混合动力冷水机组系统,以提供更好的解决方案

应对行业中挑战。通过我们在本地及世界上许多成功的项目可见,我们的前瞻性解决方案是切实可行的。

Boca_chiller_system_Optimization

难 与 解

日复一日的运转,现代冷水机系统面临着许多挑战, 其中一些更是世界性的难解题,给冷水机的效率,能耗,维护和购置成本带来了严重的负面影响。

凭着我们的宝加相变蓄能系统,我们有能力以非常有效和独特的方式去解决这个节能难题。

整体设计过大

冷水机组必须立即响应以应对冷却能力的需求,因此系统往往是根据高峰时段估计的最高需求加上较大的安全缓冲量来设计的,实际上,该缓冲可能是所需负载的两倍。因此,冷水机组往往安装得过剩。 与一直在部分负载条件下运行相比,它们的运行效率较低。这造成能量浪费并且增加了建筑物业主的运营成本。

宝加相变蓄能技术

宝加相变蓄能槽内藏结了冰的相变材料板,并储满了剩余冷量,作用就好像「电容器」,可以储存整日生产的冷量,以供日间随时使用。有了蓄能槽作缓冲,我们就可以减小系统的最大设计容量,因为通常冷水机最理想的能耗负载只是在其设计能力的60%至80%之间。我们的优化设计让我们更有余裕去选择最合适容量的重要组件,例如盘管,控制阀,管道以及三级连接和控制。

温差不足

当冷水机系统的设计温差达不到冷水出水温度与入水温度之间的温差时,就会出现这个毛病。与回水混合后,供应到建筑物的冷冻水的温度升高,从而使控制阀保持完全打开。结果是,二级水泵系统将增加了能耗,或者降低冷水机组效率,或者无法满足冷负载。

变频机

当冷凝温度可降低至设计条件以下时,冷水机上的变频器可在低温环境条件下显著提高部分负载性能。宝加设计的系统必须能够有效地适应小温差,同时仍要满足所有盘管的负载。我们使用变频冷水机组,这种冷水机组在除最低功况外的全部负载情况下,运行部分负载都是非常有效率的。我们还可以运行比分担到的负载所需更多的冷水机组。 因此,由于温差ΔT降低而产生的额外流量不会对冷水机组的能源使用产生影响。

部份负载 - 现实世界的能效

能效系数(COP)是根据最大负载计算的,但在现实世界中,冷水机组几乎始终无法在最大负载下运行。由于任何冷水机的99%运行时间都是在部分负载的情况下进行的,为了评估不同部分负载条件下的冷水机效率,就需要计算非标准的分负载值(NPLV)。

在不同的负载条件下(例如100%,75%,50%和25%)都去测量冷水机组的性能,才能公正而真实的去评估性能。

在99%的时间里,冷水机遇到的环境条件都低于设计条件。在这种情况下,使用变频压缩机可以帮助实现更高的部分负载效率。使用变频冷凝器风扇也有助实现更好的部分负载效率。

设计任何冷水机组时,必须考虑部分负载效率。部分负载不仅意味着减少所需的冷吨数,而且意味着减少了压缩机中的压力升高,即压缩机必须克服的蒸发器与冷凝器之间的压差。

由于冷水机组有99%的时间都是在部分负载(非设计)条件运行,这将减少压缩机中的压力升高和大厦的内部负载,因此宝加在为你选择冷水机组时,都会充分考虑部分负载效率。

相变蓄能冷水机组系统部份负载图

串联冷水机组大温差设计

宝加相变蓄能冷水机系统的运作法门

大温差

小温差设计更流行但能效较低

增量Δ表示数量或数字变化,ΔT是指温度的变化。在普通冷水机应用中,一般进入冷水机的水温为7℃,离开时为12℃。 温度的变化,或ΔT,即为5℃。

温差ΔT相对会较小的原因是:降低供应温度会增加冷水机必须完成的功,这增加了冷水机组的能耗和峰值功率。如果出水的空气温度高于12℃,而进水与去水之温差大于10℃,则说明你无法从大厦的系统中获得足够的冷冻水,你必须使用更大的冷却盘管,但是普通的冷水机会受到其自身的额定流量变化所限制。其他问题包括有可能会结冰和受损坏。作为工程师必须非常注意防冰保护,供水和压力开关的极限调节。

Common Delta_T for general chiller system
High Delta T Technology for chiller

宝加大温差技术

在超高效能宝加相变蓄能冷水机组系统中,冷冻水在16℃时进入上游冷水机,而在6℃时离开下游冷水机。温差ΔT高达10℃,是普通温差的两倍。

得益于我们的相变蓄能槽,它在提供剩余冷量方面实在大有帮助,我们的冷水机因此不再需要做太多功来降低供手水温度。

大温差技术的优点是:

(1)在进水与去水间使用大于常规的温差不但可以降低流速,也可以使用更小的管道和泵来满足相同的容量和更低的水泵能耗成本,更低的泵送峰值功率,并减少水泵出现撕裂和磨损。

(2)冷水机去水温度降低至6℃,这么低的温度已足以让蓄能槽内的宝加相变材料板结冰了。你无需再花费一分一毫的电费,就可以让材料板进行相变成为冰板,将冷能储存起来供以后使用了。请记住,这种冷量也将有助于减少冷水机的总作功量。

串联冷水机

一般而言,冷水机都是以并联布置的,宝加则与众不同,采用串联配置的方式在上下游布置多台冷水机组。上游机组的温度范围是11℃到16℃,然后冷冻水流到下游机组,温度再从11℃降至到6℃。这种二级串联的配置,让我们能成功应用大温差技术。

High Delta T in serial chiller design
常用的冷水机组并联布置图
冷水机组串联布置图

优 点

(1) 更高的冷冻效能

在串联上游的冷水机在较高的冷水温度下运行,这意味着上游机组中的制冷剂温度和蒸发器中的制冷剂压力也较会高。

同样地,下游冷水机将面对更低的冷凝器出水温度,因此比并联冷水机的冷凝器制冷剂压力更低,这降低了冷水机的功率。

上游冷净水机在升高了的温度下运行并提高了效率。很大可能,这就足以补偿水泵增加的耗能。串联冷水机组这种布置方式可产生最低的满负载冷水机功率(比并联-并联的配置低了10%以上)。

对于大冷冻水温差范围,可使用串联冷水机组(多数设有串联逆流冷凝器回路)来优化冷冻性能。

(2) 减少压缩机中的压力升高

串联冷水机减低压缩机中的压力升高量(即在蒸发器和冷凝器中的制冷剂的压差)在部份负载时也会发生。串连设计中的每台冷水机都有其自身定的制冷回路,因此其减少压缩机中的压力升高量的能力可以迭增。

(3) 避免发生转移流

在水冷式机组系统中将冷水机用输送管道并联时,添加第二台冷水机后,运行中的冷水机流量会发生重大变化,而将冷水机串联时,启用第二个冷水机时就不会发生转移流,这样可以大大简化系统控制。

(4) 降低设施的全寿命成本

与传统的并联布置相比,串联布置的冷水机组可以减少全寿命成本。