什么是冷水機(jī)系統(tǒng)？

　　商業(yè)建筑使用采暖、通風(fēng)和空調(diào) (HVAC) 系統(tǒng)對建筑進(jìn)行除濕和冷卻。現(xiàn)代商業(yè)建筑尋求高效的HVAC 系統(tǒng)和組件，作為以建筑性能和可持續(xù)性為中心的更廣泛舉措的一部分。建筑居住者同樣抱有很大的期望，即 HVAC 系統(tǒng)將按預(yù)期運(yùn)行。..無論建筑物的外部條件如何，都可以創(chuàng)造舒適的內(nèi)部環(huán)境。

　　冷水機(jī)已成為各種商業(yè)設(shè)施中必不可少的 HVAC 組件，包括酒店、餐廳、醫(yī)院、體育場館、工業(yè)和制造工廠等。業(yè)界早已認(rèn)識到，冷水機(jī)系統(tǒng)代表了大多數(shù)地區(qū)最大的單一電力消耗。設(shè)施。在季節(jié)性期間，它們可以輕松消耗超過 50% 的總用電量。根據(jù)美國能源部(DOE) 的說法，冷卻器可以結(jié)合使用大約 20% 的北美總發(fā)電量。此外，美國能源部估計，由于各種運(yùn)行效率低下，冷卻器的額外能源使用量可能高達(dá) 30%。這些公認(rèn)的低效率每年使公司和建筑設(shè)施損失數(shù)十億美元。

　　通常，冷卻器有助于將熱量從內(nèi)部環(huán)境傳遞到外部環(huán)境。這種傳熱裝置依賴于制冷劑在制冷系統(tǒng)中循環(huán)時的物理狀態(tài)。當(dāng)然，冷水機(jī)組可以作為任何中央暖通空調(diào)系統(tǒng)的核心。

　　冷水機(jī)如何工作？

　　冷水機(jī)的工作原理是蒸汽壓縮或蒸汽吸收。冷卻器以大約 50°F (10°C) 的所需溫度向工藝水系統(tǒng)的冷端提供連續(xù)的冷卻劑流。然后冷卻劑被泵送通過該過程，在它流回工藝水系統(tǒng)的回流側(cè)時從設(shè)施的一個區(qū)域(例如，機(jī)械、工藝設(shè)備等)提取熱量。

　　冷水機(jī)使用蒸汽壓縮機(jī)械制冷系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過稱為蒸發(fā)器的設(shè)備連接到工藝用水系統(tǒng)。制冷劑通過冷卻器的蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、冷凝器和膨脹裝置循環(huán)。熱力學(xué)過程發(fā)生在冷卻器的上述每個組件中。蒸發(fā)器起到熱交換器的作用，從而使工藝?yán)鋮s劑流捕獲的熱量傳遞給制冷劑。隨著熱傳遞的發(fā)生，制冷劑蒸發(fā)，從低壓液體變?yōu)檎羝?，同時過程冷卻劑的溫度降低。

　　然后制冷劑流向執(zhí)行多種功能的壓縮機(jī)。首先，它從蒸發(fā)器中去除制冷劑，并確保蒸發(fā)器中的壓力保持足夠低，以正確的速率吸收熱量。其次，它會提高流出的制冷劑蒸汽的壓力，以確保其溫度保持足夠高，以便在到達(dá)冷凝器時釋放熱量。制冷劑在冷凝器處恢復(fù)為液態(tài)。當(dāng)制冷劑從蒸汽變成液體時釋放的潛熱被冷卻介質(zhì)(空氣或水)從環(huán)境中帶走。

　　冷水機(jī)類型：

　　如上所述，兩種不同的冷卻介質(zhì)(空氣或水)可以促進(jìn)在制冷劑從蒸汽變?yōu)橐后w時釋放的潛熱的傳遞。因此，冷水機(jī)組可以使用兩種不同類型的冷凝器，風(fēng)冷式和水冷式。

　　風(fēng)冷冷凝器類似于冷卻汽車發(fā)動機(jī)的“散熱器”。他們使用電動鼓風(fēng)機(jī)迫使空氣穿過制冷劑管線網(wǎng)格。除非它們是專門為高環(huán)境條件設(shè)計的，否則風(fēng)冷冷凝器需要 95°F (35°C) 或更低的環(huán)境溫度才能有效運(yùn)行。

　　水冷式冷凝器與風(fēng)冷式冷凝器的功能相同，但需要兩個步驟才能完成傳熱。首先，熱量從制冷劑蒸氣轉(zhuǎn)移到冷凝器水中。然后，溫暖的冷凝器水被泵送到冷卻塔，在那里工藝熱量最終被排放到大氣中。

　　水冷式冷水機(jī)組：

　　水冷式冷水機(jī)組具有與冷卻塔相連的水冷冷凝器。它們通常用于供水充足的中型和大型裝置。由于相對獨(dú)立于環(huán)境溫度的波動，水冷式冷水機(jī)可以為商業(yè)和工業(yè)空調(diào)提供更穩(wěn)定的性能。水冷式冷水機(jī)組的尺寸范圍從 20 噸的小型型號到數(shù)千噸的型號，可為世界上最大的設(shè)施(如機(jī)場、購物中心和其他設(shè)施)提供冷卻。

　　典型的水冷式冷水機(jī)組使用來自冷卻塔的再循環(huán)冷凝水來冷凝制冷劑。水冷式冷水機(jī)組包含的制冷劑取決于進(jìn)入冷凝器的水溫(和流速)，其功能與環(huán)境濕球溫度有關(guān)。由于濕球溫度始終低于干球溫度，因此水冷式冷水機(jī)中的制冷劑冷凝溫度(和壓力)通常會明顯低于風(fēng)冷式冷水機(jī)。因此，水冷式冷水機(jī)組可以更有效地運(yùn)行。

　　水冷式冷水機(jī)通常安裝在室內(nèi)，遠(yuǎn)離自然環(huán)境。因此，水冷式冷水機(jī)可以提供更長的使用壽命。水冷式冷水機(jī)組通常是大型安裝的唯一選擇。與風(fēng)冷式冷水機(jī)組相比，額外的冷卻塔系統(tǒng)將需要額外的安裝費(fèi)用和維護(hù)費(fèi)用。

　　風(fēng)冷式冷水機(jī)：

　　風(fēng)冷式冷水機(jī)組依靠由環(huán)境空氣冷卻的冷凝器。因此，風(fēng)冷式冷水機(jī)組可能會在可能存在空間限制的小型或中型安裝中找到常見的應(yīng)用。在水是稀缺資源的場景中，風(fēng)冷式冷水機(jī)是最實用的選擇。

　　典型的風(fēng)冷式冷水機(jī)組可以配備螺旋槳風(fēng)扇或機(jī)械制冷循環(huán)，以通過翅片盤管吸入環(huán)境空氣以冷凝制冷劑。制冷劑蒸汽在風(fēng)冷冷凝器中的冷凝使熱量能夠傳遞到大氣中。

　　風(fēng)冷式冷水機(jī)組具有安裝成本低的顯著優(yōu)勢。與水冷式冷水機(jī)相比，由于它們相對簡單，因此維護(hù)也更簡單。風(fēng)冷式冷水機(jī)占用的空間較小，但大多位于設(shè)施外。因此，戶外元素將損害其功能壽命。

　　風(fēng)冷式冷水機(jī)組的全包性質(zhì)降低了維護(hù)成本。它們的相對簡單性以及減少的空間需求在許多類型的安裝中產(chǎn)生了巨大的優(yōu)勢。

　　提高冷水機(jī)系統(tǒng)效率的措施：

　　冷卻器成本消耗了建筑物水電費(fèi)的很大一部分。應(yīng)該采取什么措施來通過冷水機(jī)組系統(tǒng)的最大效率來實現(xiàn)節(jié)能?讓我們研究一些可能性。

　　持續(xù)維護(hù)

　　通過適當(dāng)?shù)某掷m(xù)維護(hù)，冷水機(jī)系統(tǒng)將更有效地運(yùn)行。大多數(shù)組織都認(rèn)識到這一價值，并已采取措施作為其日常設(shè)施管理最佳實踐的一部分。冷卻器系統(tǒng)的一些常見最佳實踐包括：

　　檢查并清潔冷凝器盤管。傳熱對冷卻器系統(tǒng)有很大影響，并且仍然是實現(xiàn)高效冷卻器運(yùn)行的基礎(chǔ)。日常維護(hù)應(yīng)檢查冷凝器盤管是否堵塞和空氣流通。

　　保持制冷劑充注。冷水機(jī)的制冷系數(shù)取決于系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)闹评鋭┧健１３诌m當(dāng)?shù)闹评鋭┏渥⒘靠蓪⒗鋮s成本降低近 5-10%，從而極大地影響能源效率。

　　保持冷凝器水：與冷卻塔一起使用的冷凝器水回路必須按照設(shè)計保持適當(dāng)?shù)乃?。沙子、腐蝕性固體和污染材料等任何碎屑都會影響冷凝器水回路。結(jié)垢或結(jié)垢會抑制水流并極大地影響冷水機(jī)組的運(yùn)行效率。

　　預(yù)測性維護(hù)

　　人工智能 (AI) 在日常實際應(yīng)用中不斷進(jìn)步。諸如冷水機(jī)系統(tǒng)之類的機(jī)器將受益于 AI 算法，該算法可以在潛在故障發(fā)生之前對其進(jìn)行檢測。預(yù)測性維護(hù)利用冷卻器系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的收集和分析來確定在發(fā)生災(zāi)難性故障之前應(yīng)何時采取維護(hù)措施。由于冷卻器系統(tǒng)代表了大多數(shù)現(xiàn)代 HVAC 系統(tǒng)的核心，因此預(yù)防會導(dǎo)致大量“停機(jī)”的災(zāi)難性故障將節(jié)省緊急維修成本和聲譽(yù)。冷卻器系統(tǒng)所發(fā)揮的關(guān)鍵作用需要加強(qiáng)審查。大數(shù)據(jù)和人工智能將最大限度地減少停機(jī)時間并最大限度地提高生產(chǎn)力。

　　物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 提供了數(shù)據(jù)收集工具，可以啟用預(yù)測性維護(hù)等 AI 應(yīng)用程序。事實上，暖通空調(diào)的未來是人工智能和物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)可以從冷水機(jī)收集實時數(shù)據(jù)，以對其運(yùn)行進(jìn)行持續(xù)分析。從冷水機(jī)收集的精細(xì)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出目視檢查獲得的數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)將建筑工程師與關(guān)鍵 HVAC 資產(chǎn)的實時可見性聯(lián)系起來，從而實現(xiàn)對實際操作條件的知情監(jiān)控。

　　優(yōu)化

　　冷水機(jī)組作為復(fù)雜 HVAC 系統(tǒng)的一部分運(yùn)行。由于連接到冷卻塔系統(tǒng)，水冷式冷水機(jī)組具有更大的復(fù)雜性。因此，評估冷水機(jī)組的整體性能將涉及分析壓縮機(jī)、泵、冷卻塔風(fēng)扇等的總功耗，以評估綜合效率措施，例如千瓦/噸。

　　整個冷水機(jī)組的優(yōu)化必須從整體上進(jìn)行。專注于最佳冷凍水設(shè)定點(diǎn)、冷水機(jī)組排序和負(fù)載平衡、高峰需求管理、冷卻塔水管理等的各種調(diào)整只能通過運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行。物聯(lián)網(wǎng)可以通過實時監(jiān)控冷水機(jī)組各部分的功耗、冷水機(jī)組和冷卻塔的供應(yīng)/回流溫度、冷凝器水回路的水流量等，為此類優(yōu)化提供工具。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)在暖通空調(diào)中的實際應(yīng)用，以促進(jìn)真正的優(yōu)化。

　　結(jié)論：

　　冷水機(jī)的運(yùn)行效率將極大地影響您的建筑運(yùn)營成本。從設(shè)施管理的角度來看，正在進(jìn)行的日常維護(hù)是最低限度的。冷水機(jī)組系統(tǒng)的預(yù)測性維護(hù)和優(yōu)化需要實時運(yùn)行數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)為新形式的冷卻器效率打開了大門。