中央空调的节能设计及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种中央空调节能设计及控制方法，空调末端采用7/12℃及冷却水供回水温度按照32/37℃的常规设计，冷冻水采用6/12℃的供回水温度的大温差设计，通过改变水泵转速来调节水泵流量，或者通过改变水泵的叶轮直径进行流量调节。本发明专利技术具有节省水泵功耗、节约水系统初投资的有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及中央空调，尤其涉及中央空调的节能设计及控制方法。
技术介绍
常规中央空调的冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃；冷却水进水温度为32℃，出水温度为37℃，所有设备(含末端)均按5℃的温差进行设计。常规的大温差一般是指5～13℃，此时的末端盘管表冷器的制冷量及除湿能力均有较大下降，为提高制冷能力需加大盘管的换热面积，对设计需要重新选型增加设计难度，同时增加出风口结露的风险。
技术实现思路
目前，空调末端的空气处理装置包括空调机组的表冷器和风机盘管的盘管，二者的换热机理相同，通过水泵、冷冻水管道将冷冻水输送至盘管。冷冻水的供、回水温度采用大温差设计，供、回水温度的温差ΔT满足：5℃＜ΔT＜8℃。空调末端采用7/12℃及冷却水按照32/37℃的常规设计。当冷冻水的供回水温度从7/12℃变为6/12℃后，一方面水的温度降低，有利于制冷量的增加，另一方面水的流量减少，降低了盘管水侧的换热系数，又引起制冷量的下降，特别是除湿能力下降最为明显。不同型号的盘管，其热工性能是不同的，样本中通常只有标准工况下的热工性能，没有实际工况下的性能参数。以风机盘管为例，其全热冷量和显热冷量可根据下式进行计算：WtW0=ts-tw12.5(QQ0)0.367]]>WxWx0=t-tw20(ts19.5)-0.7(QQ0)0.205]]>式中，Wt和Wx分别为实际工况下风机盘管的全热供冷量和显热供冷量，单位为kW；W0和Wx0分别为名义额定工况下的风机盘管全热供冷量和显热供冷量，单位为kW；tw为实际工况下的冷冻水进口温度，单位为℃；t和ts分别为实际工况下空气进口的干球温度和湿球温度，单位为℃；Q和Q0分别为实际工况和名义额定工况下的水流量，单位为kg/s。以室内温度25℃，相对湿度60％(湿球温度19.4℃)为例，冷冻水供回水温度由7/12℃变为6/12℃后，全热供冷量和显热供冷量分别为：Wt＝1.01W0Wx＝1.02Wx0这表示，在冷冻水供回水温度由7/12℃变为6/12℃后，全热冷量有1％的增加，显热冷量有2％的增加，盘管的换热能力不会减少。空调末端采用7/12℃及冷却水供回水温度按照32/37℃的常规设计，冷冻水供回水温度从7/12℃变为6/12℃后，冷冻水的流量减少，通过冷机蒸发器冷水侧的水流速会变小，而水侧对流换热系数与水的流速成0.8次方的关系，即αw∝v0.8，因此冷机蒸发器水侧的对流换热系数也相应减小。对于冷水壳管式蒸发器，在冷水流量改变的情况下，制冷剂侧的对流换热热阻Rr、管壁导热热阻Rδ和污垢系数Rf基本不变，改变的主要是冷水侧的对流换热热阻Rw。相关文献表明，冷水侧热阻一般占整个蒸发器热阻的35％～40％，取37.5％，则蒸发器的传热系数可以表示为：K=1Rr+Rδ+Rf+Rw=0.375Rw=0.375αw=38σv-0.8]]>当流量变化以后，蒸发器的传热系数可以表示为：K′=1Rr+Rδ+Rf+Rw′=35Rw+3Rw′=35σv-0.8+3σv′-0.8]]>因此，有：KK′=5+3(v/v′)0.88]]>冷机制冷量可以用下式表示：W＝KFΔTm由于冷冻水供回水温度改变前后，冷机制冷量不发生变化，因此有：KFΔTm＝K′FΔT′m式中，W为冷机蒸发器内的换热量，W；K和K’分别为冷冻水供回水温度改变前后蒸发器的传热系数，W/(m2·K)；F为蒸发器的换热面积，单位为m2；ΔTm和ΔT’m分别为冷冻水供回水温度改变前后蒸发器的对数换热温差，单位为℃。由于蒸发器换热面积F不变，供回水温差Δtw与流速v成反比，因此有：[5+3(Δt′w/Δtw)0.8]ΔTm＝8ΔT′m式中，Δtw和Δt’w为冷冻水供回水温度改变前后的供回水温差，单位为℃。蒸发器的对数对流换热温差ΔTm可以表示为：ΔTm=Δt1-Δt2lnΔt1Δt2=tw2-tw1ln(1+tw2-tw1tw1-te)=Δtwln(1+Δtwtw1-te)]]>式中，Δt1和Δt2分别为蒸发器两端的冷热流体温度差，单位为℃，Δt1＝tw2-te，Δt2＝tw1-te；tw1和tw2分别为冷冻水的供回水温度，单位为℃；te为蒸发器中制冷剂的蒸发温度，单位为℃。代入前式，有：ln(1+Δtw′tw1′-te′)ln(1+Δtwtw1-te)=8Δtw′5Δtw+3Δw′0.8Δtw0.2]]>若冷冻水供回水温度为7/12℃时，冷机的蒸发温度为5℃，则通过上式可以计算得到冷冻水供回水温度6/12℃时，冷机的蒸发温度为4.1℃。冷机蒸发温度降低时，能耗将增加，蒸发温度每下降1℃，冷机能耗增加约3％。因此，在冷冻水供回水温度由7/12℃变为6/12℃后，冷机蒸发温度由5℃变为4.1℃，冷机能耗增加约2.7％。当冷冻水温差改变以后，水泵的功率相应下降。当通过改变水泵转速来调节水泵流量时，冷冻水温差改变前后水泵的流量Q(m3/s)、扬程ΔP(Pa)和功率N(kW)有如下关系：ΔP′ΔP=(Q′Q)2]]>N′N=(Q′Q)3]]>式中：ΔP和ΔP’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的扬程，Q和Q’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的流量，N和N’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的功率。因此，冷冻水供回水温度由7/12℃变为6/12℃后，流量变为原来的83.3％，水泵扬程为原来的69.4％，功率为原来的57.9％。当通过改变水泵的叶轮直径进行流量调节，冷冻水温差改变前后水泵的流量Q(m3/s)、扬程ΔP(Pa)和功率N(kW)有如下关系：ΔP′ΔP=(Q′Q)2/3]]>N′N=(Q′Q)5/3]]>式中：ΔP和ΔP’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的扬程，Q和Q’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的流量，N和N’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的功率。因此，冷冻水供回水温度由7/12℃变为6/12℃后，流量变为原来的83.3％，水泵扬程为原来的88.6％，功率为原来的73.8％。当冷冻水温差增大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中央空调的节能设计及控制方法，空调末端的空气处理装置包括空调机组的表冷器和风机盘管的盘管，通过水泵、冷冻水管道将冷冻水输送至盘管，空调末端采用7/12℃及冷却水按照32/37℃的常规设计，其特征在于，冷冻水的供、回水温度采用大温差设计，供、回水温度的温差ΔT满足：5℃＜ΔT＜8℃。

【技术特征摘要】
1.一种中央空调的节能设计及控制方法，空调末端的空气处理装置包括空调机组的表
冷器和风机盘管的盘管，通过水泵、冷冻水管道将冷冻水输送至盘管，空调末端采用7/12
℃及冷却水按照32/37℃的常规设计，其特征在于，冷冻水的供、回水温度采用大温差设计，
供、回水温度的温差ΔT满足：5℃＜ΔT＜8℃。
2.根据权利要求1所述的中央空调的节能设计及控制方法，其特征在于，冷冻水的供
水温度为6℃，回水温度为12℃，供水温度、回水温度的温差ΔT＝6℃。
3.根据权利要求1或2所述的中央空调的节能控制方法，其特征在于，通过改变所述水
泵的转速来调节所述水泵的流量。
4.根据权利要求3所述的中央空调的节能设计及控制方法，其特征在于，冷冻水温差改
变前后所述水泵的流量Q(m3/s)、扬程ΔP(Pa)和功率N(kW)有如下关系：
ΔP′ΔP=(Q′Q)2N′N=(Q′Q)3]]>式中：ΔP和ΔP’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的扬程，Q和Q’分别表示冷
冻水温差改变前后所述水泵的流量，N和N’分别表示冷冻水温差改变前后所述水泵的功...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙多斌，
申请(专利权)人：孙多斌，
类型：发明
国别省市：北京;11