水冷与风冷制冷机组的应用分析

2012 年 4 月（上） 工 业 技 术科技创新与应用水冷与风冷制冷机组的应用分析杨广禹 谭 健（辽宁省人民政府机关事务管理局基建处，辽宁 沈阳 110000）1 制冷性能的比较风冷式冷水机组的冷凝温度和冷凝压力取决于室外干球温度；水冷式冷水机组的冷凝温度和冷凝压力取决于冷却塔的出水温度 。根据暖通设计规范，冷水机组冷凝温度一般取比冷却水进 、出口平均水温高 57。我国大部分地区设计冷却水进 、出口水温取 3237，因此，水冷式冷凝器冷凝温度可按 40考虑 。而风冷式冷凝器温度应比夏季空调室外计算干球温度高 我国大部分地区夏季空调室外计算干球温度都在 3O以上，由此可以看出，风冷式机组较之水冷式机组其制冷教率是较低的 。2 运行的经济性比较据国外资料统计，在空调系统寿命期内，初投资费用所占比例为 1218，而运行费用所占比例为 8288。根据美国特灵公司曾做过水冷离心式冷水机组和风冷离心式冷水机组在全负荷和部分负荷时的耗电量比较资料从表中可以看出，在全负荷时，风冷式冷水机组耗电量的确比水冷式冷水机组大，大约大 15左右，但在 23 负荷时两者基本持平，且风冷机组略低，而在 13 负荷时，风冷机组的耗电量远远低于水冷机组，大约低 30 左右 。所以总的来看，风冷式冷水机组的全年耗电量并不会比水冷式机组高多少，加上水冷机组在设备保养方面的费用 (冷却塔系统维护保养 、水处理 、冷凝器清洗等 )较风冷机组为高，所以风冷机组总运行费用可能还略低于水冷机组 。无论是风冷还是水冷机组，电的价格是影响年费用最大的因素 。在其他条件不变的情况下，两者比较，电的价格越高越有利于水冷式系统，反之，越有利于风冷式系统 。由于电的价格相对稳定，本文不作详尽的计算 。水的费用尽管比较小，但是由于水的单价可变性大，所以研究水费对于机组年费用的影响很有必要，水费越高，则对风冷式机组越有利 。冷水机组在空调季节运行时，因水冷机组其冷却水基本为循环水，因此主要费用差距将发生在耗电量上 。由此可见，在制冷量相同的情况下，风冷式机组多耗电 。另外，由于风冷机组电机总功率增大，配电室变压器容量增大，各种控制柜 、接触器 、保护开关型号增大，城市用电配套费 、增容费随之增加 。这样计算，风冷式机组的初投资和运行费用还要增加 。评价冷水机组的经济性，既要考虑初期建设费用，还有估计设备寿命期内的运行费用 。3 机组比较制冷容量差不多的风冷机组的长度比水冷机组的宽度 、高度大得多 。而风冷机组的重量又是水冷机组的 23 倍，这意味着若选用风冷机组，其机房面积 、机房地面承重和设备运输吊装能力都要相应增大 。风冷机组本身配备了多台冷凝轴流风机，其噪声比水冷机组高 35上 。而水冷机组的机房一般都安装多台冷却水循环泵，就冷冻机房内的噪声而言，采用风冷机组与采用水冷机组差别不大 。由于水冷机组系统需要配备冷却塔 、冷却水循环泵和管路系统等，故风冷机组系统与水冷系统的设备投资相差不多 。相同制冷量的风冷机组价格比水冷机组高 30%50%。对于同一系列的风冷式冷水机组或水冷式冷水机组，它的性能系数与容量有关 。通过对于大量的具有代表性机组的计算分析，对于水冷式机组，其容量和性能系数成正比例关系 。而对于风冷式机组，其变化趋势相反，即随着制冷机容量的增大，水冷机组越具有优越性 。除了以上因素的影响外 。气象条件对两种机组的年费用也有很大的影响，对于水冷式机组，它的效率与冷却塔的出水温度相关 。冷却塔的出水温度与当地的干球温度和湿球温度相关 。同时，冷却塔的耗水量也与当地的干球温度和湿球温度相关，而对于风冷式机组，它的效率与室外空气的温度相关 。4 对机房的要求只要能满足安装 、操作 、通风 、隔声 、隔振等要求，水冷机组可放置在建筑顶层 、中间设备层 、地下室等处 。而风冷机组则不能布置在地下室 (层 )，因为地下室很难满足其通风换热的要求 。风冷机组可利用屋顶 、中间设备层或室外楼层平台上，这样才能保证风冷效果 。但是水冷机组占机房面积每台约 80露天放置对设备维护管理 、噪声防治都将不利，是不可取的 。水冷式方案中的冷却塔，冷却水循环泵等可设置于屋顶露天，制冷机系统一般要求设置于设备层的机房内，例如制冷量为 770机组其占地面积约 7入冷冻水泵 、管路系统等共占地面积约 20房要求有安装与检修空间，因此需要设置面积约 30机组及冷冻水泵基础要有隔声 、隔震处理，该机房可设置于地下室或屋顶任意位置 。由于风冷机组单机制冷量相对较小，设计时往往选择多台机组，故设备占地面积大，重量大，运输 、吊装都较麻烦 。另外，风冷机组要求机房必须具有大风量进排风开窗面积，为了保证风冷的满意效果，通风窗的面积还需适当增加，所以在中间设备层设置风冷机组机房时应慎重考虑 。风冷式方案中无冷却塔 、无冷却水循环泵，仅包括制冷机组与冷冻水泵及管道系统 。以上设备完全可以设置在建筑物屋顶，设备基础仅采取隔声隔震措施即可，不需专门的机房，不占建筑面积，只需冬季放净存水，完全露天放置，这也是该种空调方案最大的优点 。但因其选用的冷水机组台数较多，自重及运行重量较大，放置于屋顶必然使建筑物结构增加设计强度，况且因机组露天放置，四季风吹雨打，使用寿命较之机房放置的水冷机组短得多，机组运行数个空调季节后质量难以保证 。通过对风冷机组与水冷机组的多方面比较，可以发现风冷机组和水冷机组各有其优越之处，在冷源选择时，笔者认为：在设计高层建筑集中式空调系统时，首选是水冷机组 。冷却水补水量的多少是影响水冷机组费用的重要因素，建议加强维护管理，减少水耗量，降低水冷机组费用，充分发挥出它的优势作用 。在京律及广大北方地区，因空调季节相对较短，空调制冷机低负荷运行时间较短，无疑应优先选择水冷式空调制冷方案 。而在南方，空调季节相对较长，空调制冷低负荷运行时间较长，风冷式制冷机节能效果是较为明显的，因此在某些情况下选择几台小容量风冷机组，作为整个空调系统工程辅助冷源还是合适的，例如：某建筑物只有最高的 23 层空调水管路超静压，需要这几层单独设置空调系统或者最高的 12 层建筑物使用性质或运转时间与众不同，而需独立设置空调系统，这时单独选几台风冷式机组则是较为适宜的，这也给暖通设计和施工带来较大的灵活性和方便 。参考文献1郑憬文等 J2律宝莹 风冷与水冷制冷机组经济技术的分析与比较 哈尔滨工业大学硕士论文， 2001.3 吴海城 风冷冷水机组和水冷冷水机组的选择 J 暖通空调，4沈红 J ：随着我国国民经济的快速发展和社会文明的进步，空调事业得到了空前的发展 。目前，城市中大型公共建筑逐渐增多，集中空调的应用也越来越普遍，而集中空调系统运行部分中最核心的冷源生产部分 冷水机组的选择，是决定集中空调投资运行费用及运行效果的最重要因素，按制冷机组冷凝器的冷却方式来分，一般分为水冷式和风冷式两种水冷式冷水机组是用水冷却高压气态制冷剂，使之冷凝 。采用水冷式冷凝器可以得到比较低的冷凝温度