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水冷式中央空調(diào)系統(tǒng)中,冷水機(jī)組從冷凝器向外部排熱,排出的冷凝熱由冷卻水?dāng)y帶至冷卻塔,經(jīng)冷卻塔散熱后,水溫由37℃降為32℃,再返回冷水機(jī)組的冷凝器,如此往復(fù),由冷卻水系統(tǒng)循環(huán)排熱。
在我國(guó),一般按冷卻塔的標(biāo)準(zhǔn)工況設(shè)定冷卻水溫度,冷水機(jī)組出水溫度37℃進(jìn)入冷卻塔,經(jīng)冷卻塔散熱降溫為32℃,再返回為冷水機(jī)組的進(jìn)水溫度。
這樣設(shè)定的原因,是基于冷卻水在冷水機(jī)組冷凝器和冷卻塔兩端的換熱需求,同時(shí)兼顧冷水機(jī)組的運(yùn)行效率和冷卻塔的有效散熱。
1、冷凝器側(cè)換熱
在冷水機(jī)組的冷凝器內(nèi),高溫高壓的制冷劑蒸汽冷凝為液態(tài),放出的冷凝熱經(jīng)換熱管交換給冷卻水。
為了確保冷凝器中的冷凝熱能夠順利傳遞給冷卻水,冷凝器內(nèi)制冷劑的冷凝溫度必須高于冷卻水溫度。
通常冷水機(jī)組正常運(yùn)行時(shí),冷凝溫度約為40℃,此時(shí)冷卻水進(jìn)水32℃,換熱后37℃出水,可以確保冷凝排熱過(guò)程的順利進(jìn)行。
2、冷卻塔側(cè)換熱
冷卻水在冷卻塔中的冷卻散熱,分為接觸散熱和蒸發(fā)散熱兩部分。
接觸散熱依據(jù)冷卻水溫與室外氣溫(干球溫度)之間的溫差,向環(huán)境空氣傳遞顯熱。
蒸發(fā)散熱依據(jù)冷卻水溫與室外空氣濕球溫度之間的溫差,向環(huán)境空氣傳遞潛熱。
依據(jù)我國(guó)的夏季空調(diào)室外設(shè)計(jì)參數(shù),室外空氣的干球溫度最高約35℃,濕球溫度最高約28℃。
因此,將冷卻塔的進(jìn)水溫度設(shè)定為37℃,可以確保在大多數(shù)情況下,冷卻塔的進(jìn)水溫度高于室外空氣的干球溫度,此時(shí)既有接觸散熱又有蒸發(fā)散熱,使冷卻塔得以高效散熱。
冷卻塔出水溫度32℃的設(shè)定,一方面是冷水機(jī)組對(duì)于冷卻水按溫差5℃確保冷卻水流量的需求,另一方面也高于室外空氣的濕球溫度,能夠通過(guò)蒸發(fā)散熱而得以保證。
3、冷卻水溫度過(guò)高
冷卻水溫度過(guò)高時(shí),對(duì)冷卻塔散熱有利,但對(duì)冷水機(jī)組的運(yùn)行和換熱效率不利。
冷卻水溫度過(guò)高時(shí),冷水機(jī)組的冷凝溫度和壓力都升高,壓縮比變大,使壓縮機(jī)的負(fù)擔(dān)加大、功耗增加,從而降低冷水機(jī)組的制冷效率,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致高壓保護(hù)而停機(jī)。
對(duì)于離心式冷水機(jī)組,屬于速度型壓縮,當(dāng)冷凝壓力升高而壓比增大時(shí),有可能觸發(fā)喘振保護(hù)機(jī)制。
冷卻水溫度過(guò)高時(shí),高溫工作環(huán)境加速設(shè)備和管道的結(jié)垢現(xiàn)象。對(duì)于銅管材質(zhì)的換熱器,結(jié)垢會(huì)阻礙其有效換熱,進(jìn)一步降低系統(tǒng)的制冷效率。
4、冷卻水溫度過(guò)低
冷卻水溫度降低時(shí),冷凝溫度和壓力隨之降低,通常冷水機(jī)組的制冷效率得以提高。但冷卻水溫度過(guò)低時(shí),會(huì)影響到機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
冷卻水溫度過(guò)低時(shí),冷凝壓力下降,與蒸發(fā)器之間的壓差減小,可能引發(fā)制冷劑流量不足,從而觸發(fā)機(jī)組的低壓保護(hù),影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
對(duì)于采用制冷劑冷卻電機(jī)的機(jī)組,冷凝器和蒸發(fā)器之間的壓差減小,也會(huì)降低冷卻效果,增加電機(jī)的過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn),從而導(dǎo)致電機(jī)保護(hù)機(jī)制啟動(dòng)。
對(duì)于壓縮機(jī)的潤(rùn)滑油系統(tǒng),冷凝壓力降低使油壓差也減小,會(huì)阻礙潤(rùn)滑油的有效循環(huán)和分布,可能觸發(fā)機(jī)組的缺油報(bào)警,影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
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