1、 1 集中式空调系统及冷机设备 庄 巍 2015.10 目录 1. 集中式空调系统 2. 冷水机组 分类 3. 冷水机组主要部件 介绍 4. 机组能效及国家能效 标准 5. 系统各设备能耗估算方法 水冷冷水机组 组合式空调箱 风机盘管 典型 集中式 空调系统 （水冷系统） 冷却塔 冷却水泵 冷冻水泵 精密空调 风 冷冷水机组 组合式空调箱 风机盘管 典型 集中式 空调系统 （风冷系统） 冷冻水泵 精密空调 集中式 空调 产品分类 集中式空调 产品 冷水系统产品 (冷水机组 ) 水冷冷水机组 水冷离心式冷水机组 水冷螺杆式冷水机组 溴化锂吸收式机组 风冷冷水机组 风冷螺杆式冷水 /热泵机组 风冷
2、涡旋式冷水 /热泵机组 空气处理末端 空气处理机 风机盘管 精密空调机（冷冻水型） 制冷剂系统产品 直流变频多联机 数码涡旋多联机 这些都是什么冷水机组？ 离心机组 螺杆 机组 螺杆 机组 螺杆 机组 螺杆 机组 溴化锂 机组 2 风机 盘管 柜式 空调箱 组合式 空调器 空气末端产品 精密空调 大型冷水机组的主要部件 1、压缩机 2.a、壳管式换热器 （蒸发器，冷凝器） 3、节流装置 4、控制器 2.b 翅片管式换热器 （ 风冷冷凝器） 压缩机分类 活塞压缩机工作原理 涡旋压缩机工作原理 12 螺杆式压缩机工作原理 主要工作原理 螺杆压缩机是利用一对相互啮合的阴阳转子来实现空气的持续吸气、
3、压缩、排气等过程，主动转子为 4纹螺旋，从动转子为 6条齿槽，采用 独特齿形，可产生高压缩效率。 1.空气从进气口吸入，充满封闭的齿轮间。 2.转子通过旋转的啮合使封闭的齿形的容积缩小，从而使空气得到压 缩。 3.空气从敞开的齿间排出 以上过程随着转子不停的旋转啮合，不断产生脉动空气。 3 13 螺杆式 压缩机类型 单螺杆 双螺杆 三 螺杆 离心 式压缩机工作原理 离心 式 压缩类型（按级数） 单级压缩 双 级压缩 三级压缩 离心 式 压缩类型（密封方式 ） 半封闭式 电机与压缩机一体 开启式 电机与压缩机分离 壳管式换热器 干式蒸发器：制冷剂走管程，冷水走壳程。换热温差大，效率低。用于小型水
4、冷机组或风冷机组。 满液 式蒸发器：制冷剂走壳程，冷水走壳管程。换热温差小，效率高。用于高效水冷及风冷冷水机组。 壳管式换热器 降膜式蒸发器：外管与满液式差别不大。制冷剂走壳程，冷水走管程。通过布液器将制冷剂分配到换热管。满负荷时可充分利用换热管换热面积，换热温差小。可减少制冷剂的使用。 4 翅片管 式换热器 铜管铝翅片换热器：一般作为冷凝器放置在室外，直接与空气进行热交换。热泵机组在冬季时用作蒸发器吸热。 微管 换热器：采用微通道铝管及铝翅片，换热效率高。相同换热量可减少重量和体积。 板式热换热器 板式热交换器： 板式 热交换器是由一组波纹金属板组成，板上有四个角孔，供传热的两种液体通过 。
5、可以用作制冷机组的蒸发器或冷凝器，实现制冷剂和载冷剂的热交换。 也可以用在系统热交换中，实现水 -水热交换或任意两种流体之间的热交换。 节流膨胀装置种类及特点 1、热力膨胀阀：控制简单，精度不高，控制效果有滞后。 2、电子膨胀阀：控制精度高，反应快，流量有限制。 3、节流孔板：流量大，控制简单，精度低。 4、调制球阀：控制精度高，反应快；需电动机和机械机构联动。 5、液位浮阀：根据液位控制开度，控制线性好，精确高。 市场 上常见的冷水机组 -离心机 19XR （ 300-3000RT） CVHE/G （ 400-1350RT) YK （ 300-2900RT） 市场 上常见的冷水机组 -螺杆机
6、 YEWS 100-415RT YR 200-420RT 30XHC 50-400RT 30XW 70-490RT 23XRV 300-600RT 30XWV 160-460RT RTHD 156-421RT PFS 110-510RT 冷水机组的设计工况 COP:冷水机组在运行时，每消耗 1KW电能所产生的冷量，单位 kw/kw。 计算公式： COP=制冷量 耗电量 (Kw/Kw) 冷量 :冷水机组对外提供的总冷量，单位 kw、冷吨（ USRT)。 冷冻 水进出水温度： 常用 12/7； 12/6； 12/5.5； 13/6； 18/12 蒸发器污垢系数：常用 0.018； 0.044； 0
7、.086 冷却水进出水温度：常用 32/37； 32/38； 30/35 冷凝器污垢系数：常用 0.044； 0.086 5 冷水机组 的能源效率 COP:冷水机组在运行时，每消耗 1KW电能所产生的冷量，单位 kw/kw。 计算公式： COP=制冷量 耗电量 (Kw/Kw)，一般取满负荷时的数值 IPLV:标准工况部分负荷效率，是冷水机组在不同部分负荷时 COP值 的加权平均值。 NPLV:非标工况部分负荷效率，是冷水机组在不同部分负荷时 COP值 的加权平均值。 NPLV=2.3%XA+41.5%XB+46.1XC+10.1%XD 式中： A100%负荷时的性能系数（ W/W）； B75%
8、负荷时的性能系数（ W/W）； C50%负荷时的性能系数（ W/W）； D25%负荷时的性能系数（ W/W）。 规范中 100%负荷进水温度为 “ 选定的进水温度 ” ， 75%负荷进水温度为 “ a” ， 50%负荷进水温度为 “ a” ， 25%负荷进水温度为 19 。 “ a” ： 75%和 50%负荷的进水温度必须在 15.5 至选定的 100%负荷进水温度之间按负荷百分比线性变化，保留一位小数。 能效等级对应的 GB工况 能效等级评定的工况 ：（ GB工况） 水冷机组： 冷冻水出水 7 ， 水流量 0.172 m3/(h.kw)，污垢系数 0.018 m2. / kw 冷却水进水 3
9、0 ， 水流量 0.215 m3/(h.kw)，污垢 系数 0.044 m2. / kw 风冷机组 冷冻水出水 7 ， 水流量 0.172 m3/(h.kw)，污垢系数 0.018 m2. / kw 环境温度： 35 冷水机组的能效等级（现行） 冷水机组的能效等级（将行） 讨论：能效等级是否适用数据中心？ 能效 等级对应的工况： 7-12 / 30 -35 数据中心常见工况： 12-18 / 32 -37 实际应用情况： 1、大型数据中心常采用离心机作为主机 2、数据中心对主机的能效要求远高于能效等级 3、数据中心趋势：冷冻水的设计温度越来越高 4、为数据中心选配的高效机组可能无法在 GB工况
10、下运行 5、硬性规定能效等级， 反而 可能限制选到更高效的机组 冷水机组 的能源效率 (举例 ) GB工况下 COP及 IPLV（ CPLV） 6 冷水机组 的能源效率 (举例 ) 设计 工况下 COP及 NPLV 问题：是不是低负荷时效率更高？ 冷水机组 的能源效率 (举例 ) 讨论： 数据中心项目用 COP或NPLV衡量综合能效是否合理？ 变频机组为什么能 节能？ 数据中心适合采用变频机组吗？ 变频机组 定 频机组 结论 ：数据中心在变工况运行时，效率提升 6%33% 如何进行空调系统的估算 建筑物冷负荷估算 根据负荷选定冷水机组 冷冻水系统估算 冷却水系统估算 冷冻水泵估算 末端设备估算
11、 冷却水泵的估算 总 冷负荷计算 ：设备负荷 +建筑负荷 对数据中心来说，设备负荷是主要负荷。主要考虑服务器、 UPS负荷。 建筑负荷 =100W/平方米建筑面积 1冷吨 =3.516KW 主机 耗电功率 = 总冷吨数 X( 0.5-0.6) KW 主机 电流 A = 总冷吨数 X( 0.5-0.6) /0.6 A 380v 冷冻水系统设计 5度温差 10冷吨 6立方米冷冻水 /小时 冷冻 水泵流量 Q=总冷吨 /10 X6立方米冷冻水 /小时 冷冻水泵扬程 H=25-40米 H2O 常取32-35米 冷冻水泵功率 W=流量 QX泵扬程HX4/1000 KW 冷却水系统设计 5度温差 10冷吨 6X1.1-1.2立方米冷冻水 /小时 - 冷却水泵 流量 Q=总冷吨 /10 X6 X1.1-1.2立方米冷冻水 /小时 冷却水泵 扬程 H=25-40米 H2O 常取 25-32米 冷却水泵 功率 W=流量 QX泵扬程 HX4/1000 KW 空调能耗经验估算方法 7 谢谢！
