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冷水机利用变流量冷冻水的控制问题

传统的变流量冷冻水系统包括各自带有独立泵的一次和二次环路。通常, 一次环路中与制冷机一一对应的低压头一次泵保持恒定的冷冻水流量, 而一台或多台高压头变流量二次泵对二次环路冷水量进行调节以满足实际制冷需要。一、二次环路间流量的不平衡引起旁通管道内有冷冻水流动。虽然这种系统达到了保持恒定冷冻水量流过冷水机的目的, 但它不能在部分负荷时获得Z高的冷水机效率, 并且由于在大多数运行工况下两个环路的流量不相等而限制了冷水机的能力。为了使在高性能控制策略下运行的整体化暖通空调设备的变流量冷冻水发挥全部潜力, 有必要重新考虑变流量冷冻水系统的实际配置。

研究表明我们可以用一体化控制策略直接调节泵速而不用压力控制来满足负荷需求, 从而使变流量冷冻水分布系统获得更高的效率。在采用具体的设备配置和控制方案前分析一次环路的运行是明智的。

冷水机本身可能是一个变速机组, 无论如何, 它在制冷负荷减少时体现出高调节比和增大的性能系数( COP ) 。冷水机所需流量是由被输送的制冷负荷的大小来决定的。这是一个妥帖的设计, 因为负荷端接有二通阀而使负荷侧流量也随负荷变化而变化。采取这种方案, 冷冻水流量和冷水机容量都可以有效配合各种负荷情况。制冷量极限值的定义和目前的冷水机系统一样, 是低于它时系统不能运行的数值。

单环路变流量冷冻水系统的潜在优点有:

1、初投资和维修费较低；

2、冷水机设备总运行效率较高；

3、在高峰负荷时利用冷水机的全部容量有较大的灵活性。

即使可行, 在单环路变流量系统中用冷水机来保持恒定的冷冻水温度也是非优化的运行。但如果在冷水机容量和冷冻水泵流量之间没有清楚的联系, 则会导致冷水机容量和流量相互影响, 控制则变得不稳定而产生错误的运行工况。冷水机生产厂家在改变冷水机冷冻水流量上遇到的Z大阻力之一就是在变流量情况下很难建立平稳的冷水机容量控制。为了十分有效地控制冷水机和泵, 需要设法将这两部分运行联系在一起。联动冷水机和泵的一些方法曾经有人讨论过。其中一种大有发展前途的方法是用 CCP( 冷水机和泵联动) 控制。

在 CCP 控制中, 冷冻水泵和冷水机容量控制在负荷端的制冷需求变化时才起作用, 即负荷变化时,泵速和冷水机容量是同步调整的( 冷水机电负荷百分率按比例调节到泵的电机负荷) 。这是一种简单但行之有效的联动冷水机和泵运行的方法。

冷水机容量按与冷冻水泵动力( 或水泵转速的 3 次方) 成正比调节。在这种方案中, 大约 93% 的设计冷冻水流量流过冷水机( 和负荷端) , 这时冷水机在Z大需电量的 80% ( 0. 933) 左右运行。流量在Z大设计冷冻水流量的 60% 左右时, 冷水机则在Z大需电量的22%左右运行( 和冷冻水泵所需Z大需电量的百分率相同) 。

请特别注意, 因为冷水机的 COP 值随负荷的降低而上升, 冷水机的制冷量( 大多数典型情况下) 并不与电负荷等量地降低( 该电负荷的减少量是被控制来调节冷水机的容量) 。冷水机容量的实际变化与电流的关系依照冷水机形式( 变速还是恒速) 以及蒸发器和冷凝器的工况而改变。同时冷水机的容量调节范围可能也有限度, 因为这调整范围取决于当前的运行工况。因此, Z小( 有时Z大) 的蒸发器和冷冻水温度算法和Z小容量算法与泵的直接控制计算法平行而形成对一次冷水机容量控制算法的极限。

CCP 控制不直接控制冷冻水温度。但是, 在某些情况下如果需要, CCP 控制方案可以在部分负荷时弹性地调整冷冻水温度, 或多或少地提供减湿作用。这样, 根据湿度控制要求, 可以稍许调节由冷冻水流量控制冷水机容量算法而获得或多或少的潜热制冷量。

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