冷水机组布置讲义

冷水机组布置1目标

掌握了冷水机组的原理后，本章主要介绍如何将多台冷水机组组合起来使用，有多种组合、配管及控制方式，通常构成一个冷冻机房。学完本章应掌握以下主要内容：2目标了解冷水机组的特性-对蒸发器变流量的响应-在满负荷和部分负荷下的能耗-怎样控制-标准的运行顺序了解多级制冷机的应用-标准的配置-何时选择并联或串联的的冷水机组-如何控制冷水机组流量-用3通阀旁通盘管-不同的旁通管路-初级—二级泵循环如何与冷却塔匹配-何时用冷却塔旁通阀3单台冷水机组布置

最简单的形式就是只有一台冷水机给建筑物的盘管提供冷冻水。冷冻水的冷却方式可以是水冷或风冷。不考虑冷却介质，单台冷水机组有某些和多台冷水机组组合所具有的共同特征。

这些特征主要包括冷冻水的变流量调节，节能运行方式，控制方法以及典型的运行步骤。

首先，让我们了解如下一些基本原理4单台冷水机组的布置

让我们了解：1水流量变化2能耗3如何控制冷水机组4一般的运行次序

5对于流量的变化冷水机组的设计运行水流速为3fps～12fps。在该流速范围内，管内水流处于紊流状态，性能良好，传热达到预期效果。管内流速低于3fps时，流动变成层流，换热器的运行将无法达到预期效果，并且性能不稳定。冷水机组的运行将不稳定。

因此，管内流动必须处于层流区域以外以确保可靠良好的运行。

尽管换热器设计要求的流速最大值为12fps，但系统的设计必须考虑压降，因此设计者应当采取措施保证压降在20～30英寸水柱。一般说，这将使管内流速处于8～10fps之间。

因此，冷水机组可能出现层流的负荷百分比在30％到38％之间。在此取为40％。由此，最好保持冷水机组的运行负荷不低于40％，以确保冷水机组良好可靠地运行。6对于流量的变化冷水机组热交换器流速范围-（3<速度<12英尺/秒）一般是8~10fps当低于3fps会导致层流而自动停机-这意味着（3/10）X100=30%到（3/8）X100=38%流量一般必须使机组流量高于40%7能耗下图包含了冷水机组部分负荷的运行范围。实际冷水机组的性能在型号与尺寸方面因制造商而不同。但是，最终的数据应接近所示的范围。该图具有代表性，从事实际工程的任何人都需要对提供部分负荷运行的特定冷水机组进行实际的能耗分析。通过所示信息，我们可以看到，冷水机组的最有效运行状态点为满负荷或略低于满负荷的工况点。当机组负荷下降时，机组的能耗也降低，但这种降低不是线性变化的。冷水机组的kw/ton值在大于40％负荷时降低缓慢，在低于40％之后，显著上升。因此，机组运行负荷低于40％时效率低。分析制造商技术参数可以发现另一个趋势，即小型机组的效率一般低于大型机组。这是由于市场压力造成对小型机组的初投资很重视。而投资昂贵设备的顾客可能更关心机组的节能。不管机组是大型或小型的，冷水机组必须在建筑物的负荷状态下运行。下图显示了建筑物的典型负荷分配。冷水机组的容量是按照最大设计工况确定的，这样的负荷一年出现的概率为1％。冷水机组在大部分运行时间内的负荷为建筑物负荷的30％到80％，由此，可以得到一个简单的结论。使用多台式冷水机组组合可以获得高效的运行，这是一种很好的方法。组合式冷水机组使设备能够在满负荷或接近满负荷的工况下运行，在多数时间效率达到最高。另外，也更容易使机组在40％以上负荷工况下运行，效率高。8能耗大部分高效负荷是在满负荷时下降到40%负荷KW/TON保持相同部分荷载时低效-小于40%时效率更低小型机的效率比大型机的要低按照峰值负荷配置在一年中的大多数时间，在30%到80%负荷之间运行。多台冷水机组—好

-更好的总体效率-可保持在40%之上的负荷。9单台冷水机组的控制下图表示单台冷水组机的运行。一台冷冻水泵把水从冷水机组送到建筑物里面的盘管。冷水机组监控并保持冷冻水出水温度（LCHW）。一般还有少数空气处理盘管也包含在该系统中。系统中的控制阀对流量的改变可反映到冷水机组。如果使用了两通阀，水量的变化将非常显著，并可能下降到冷冻机额定水量的40％以下。为此，旁通管安装在两通阀的附近以保证冷水机组的最小流量。如果使用了三通阀，那么冷水机组流量将保持恒定，但不可能有部分负荷时的节能。因此，这种系统一般在远离冷水机组的盘管上使用两通阀和一个三通阀。三通阀在盘管不工作时旁通水。旁通量是冷冻机额定水量的30－40%左右。若盘管负荷一致，旁通量是总流量的33％。如果盘管的数量非多——表示旁通量将小于30％，那么另一种旁通设计将被使用。我们将简要说明。泵自身也需要一个最小流量。泵的轴承通常由通过它的水来冷却。没有水流时，泵会过热并损坏轴承。在系统的冷凝器一侧要有冷却水泵，管路连接到冷却塔或其他一次直通系统的水源。这个系统另一个需要考虑的问题是它没有备用能力。如果冷水机组需要检修或损坏，建筑将失去服务。系统特性：安装费用低允许最小负荷 低于40％流量冷冻机效率差 冷冻水流量一定要保持在40％以上 泵要求最小流量没有后备能力10单台冷水机组的控制温度探头设在冷冻水的出水管上

冷水机组调节容量以维持出水温度单台机组的冷冻水泵由冷水机组控制器启动盘管阀门改变冷水机组流量

旁通确保最小流量（40%）11一般的冷水机组控制程序让我们来看看单台冷水机组的运行是如何控制的冷水机组控制器根据它自身内部时钟或一组外部触头来启动冷冻机。控制器通过预启动时间延迟程序来检查冷水机组的可靠性并提供正确的润滑油压。此外，预启动程序利用冷水机组启动过程中的延迟来启动冷冻水泵和冷却水泵。如果冷水机组配备了隔断阀，那阀门的位置（开/关）在冷却水泵启动前要检查。开利建议每台冷水机组要有一个冷冻水泵和一个冷却水泵，泵的启动要遵循上面所说的方法以做到对冷冻机的最佳保护。当预启动润滑循环完成，控制器激活“降温”循环，即增加必要压缩机容量来使冷冻水水温达到设定点。这个过程可以通过控制离心机的进口导向叶片、螺杆机的滑阀或往复机的级数来完成。控制器监测冷冻水水温下降的速率，在合理的时间内，调节合适的压缩机容量来使冷冻水降到设定温度。一旦降温环结束，增加或减少需要的压缩机容量以控制冷冻水水温在设定点上。所有安全性一直被监控，如果有任何出错，冷水机组会停机。当内部时钟或外部启/停触头开启，控制器会停止冷冻机并激活停机后时间延迟和关机程序。在这个循环中，回转设备（螺杆机和离心机）会在压缩机完全停止以前经过一个润滑循环确保到轴承的油压。往复机经过一个抽空（pump-down）循环。曲轴箱加热器同样被激活以将在停机过程中被油吸收的制冷剂减到最少。12一般皱的冷忌水机壁组控贫制过园程启动提受控黑于内兽部或斤外部炼的定填时器预启早动-牙安纳全检编查-聪关陈断曲惠柄加正热器搞并且牵启动纵油泵-辉启倾动冷农冻水蜻和冷附却水龙泵进入速降温答循环-警缓挪慢增袜加冷宪水机口组的住制冷首量-坚使匀冷冻摄水达狐到设拔定温厌度进入权常规厚控制-姑增适加或舌减少龄冷量坏以满模足建搅筑负挽荷的洽要求-乳安全导监控锣-盐当酸需要踏时切见断停机邪受控烘于内你部或墙外部伴的定表时器-参润盖滑程流序和拉使曲恰轴箱迹加热仪器运胜行-砌激寨活再宁启动阴延时13单环嫌路—盼两台刃冷水哈机组最流梦行的喊冷水座机房丹布置水包括尸两台为冷水树机组风。大肢量的疼建筑叛采用撤这种暖布置嗓。如流下所举示，日是两逢台冷决水机题组并匠联。任每台茧冷水雹机组字都有召自己弟的冷陕冻水烦泵。壳当冷装水机霉组启孟动时依，冷润冻水雾泵也睬启动睡，止柏回阀僻防止云冷冻顿水向房诚停运件的冷义水机捏组倒需流。剩下雷的冷受冻水次系统聚设计烤就跟专我们意先前痰所学拘的单劳台机患一样舞。这类孙系统园能够诊有效社地实缠现冷收水机暂组和考泵的雁部分使负荷喊节能谣。由肚于典鉴型的障负荷趁模式凡大小梯在3垂0竟％到久80倍％粮之间吩——绒峰值廉在5匙0理％，沾两台蕉冷水嫁机组涌更好寨地满张足了需建筑反物的字负荷仅。因此论，在胡使用静两台掏冷冻转机时梳所要劣面对忍的最循主要翼的问棒题是侦，蒸显发器迈的接异管应督该并棋联还执是串捏联。围绕乓这个做问题誓已经帖进行狡了很屑多讨觉论和丹研究枝。哪在一种偏更有覆效率由？哪旅一种川提供果更好蔬的使厌用性摘能和码可维烟修性碍？14单个献环路镰-两邻台冷港水机渠组两台橡冷水峰机组扶容量耀相同置（各库占5嚼0%猎的负谈荷）每台镰都有料对应凝的水参泵冷水碧循环单向处阀确箩保不堪倒流部分警负荷呢特性恨及水汁泵节忘能很疾好15串-雪并联刺理论（并未联冷帐凝器瓜）下图屈表显战示两服台冷厨水机古组串礼联（秋左边秀）与螺两台恨冷水歉机组峡并联籍（右巡寿边）薪的比族较。门所有慢的冷文凝器秒都假肿定并世联－意有同臂样的简冷凝病器压涂降和寻能耗筛。两共台冷诞水机竖组都巡寿有两肉流程慎蒸发己器和勉两流递程冷展凝器营。两台屋并联拾的机奴组在情建筑时物负时荷下狂降时贺有一助样的福高低威压差狡和并乡丰联卸脖载。淘每个侵蒸发秘器压边降在舒20假ft划w备g左雀右。对串伐联机粗组，欺“A缩慧”机真的高怪低压研差将好较小总，因街此比冶并联赏布置暑节能镜，前李提是肤两台亏串联叨的冷野水机石组保妖持同谊样的率流程痒和同抢样的障水压魄降。然而斩，将涨冷水捕机组模转为心串联乳布置咸的结反果是茅，两疾流程大的每键台冷恳水机贵组现桌在要怪处理孤两倍横的流千量。姻管内恐速度兼会加拨倍，樱压降司会以结四倍写递增插。显即然8滴0煮ft均w辉g的扶压降屡无法骨被接惊受。为了谅使压高降回风到合粘理的橡水平岸，流吃程布传置要夺下降世到一炎流程位。一帜流程泥蒸发锁器会茄有比薪两流掌程低公的饱斧和蒸评发温熟度（谎SE剧T）久。因枕此，限B机告的S欢ET届会比桂并联挥机组米的低抵。由于饭与并艺联机幅组的阶冷凝怕器性秩能相河同，如B机网将比拾C或尝D机吹有较例低的跳效率城。A机这工作诵在比饼C或杯D机急更高铁的冷雅冻水箱水温各下，占甚至秤用一匠流程董蒸发驱器，板A机躬的S应ET直也比通C或外D机痕高。综合无A机财和B顶机一厨起，每总能承耗和积C和踢D机权是一樱样的床。唯一圣节能耍的可赛能是打A、夺B机棵为一摇流程计、大比温差掘，水晨泵能勾耗会栽略小互一点蓬。比较园是从疗能量寨的观缓点来恋考虑截的。可是针争论失并没泄有停迷止。穷如果炭冷凝友器按绿串联碌逆流省布置姥，串宋联布秆置不和能提碍供一起个更谁好的培节能景结果塔吗？16串-炮并联界理论（并陆联冷把凝器禽）必须叉减少狐压降帐两台矿冷水懂机组两流核程冷耍凝器两流孕程冷未凝器一流珍程蒸前发器两流拨程蒸核发器能量更平衡捞两台描冷水赚机组全：同样贫的高沈低压仔差17串-乎并联肺理论（串直联逆尝流冷本凝器模）在图通中，悔可能嫌的最家好的治串联填布置抵方案胸已形虏成。长冷凝剂器对垦于蒸暑发器狂是逆策流接局管布第置。将冷犹却水暮串联偶流过立冷凝桨器会昆引起系在A聪和B仅机的典蒸发喉器中颤遇到督的同呆样的割问题促。标那准压筋降2套0密ft锹w缘瑞g会误变成终80眼f逆t庆wg盐。因阿此，医就像鱼蒸发误器一耳样，钥冷凝虫器必网须变拴成一刑流程炎以保佩持冷鸭凝器胃压降曲的合香理性武。这句样，睛A机庙和B像机的蔑冷凝领器的蛛饱和传冷凝洗温度饰要比详并联委时高沈。另外源，由具于A矛机和夫B机伸蒸发候器的秆一流洁程布双置对肤应C会机和骨D机哈的两叛流程勤布置好。总胡的来扯说，丢两个么系统殃消耗藏的能旗量大谢致相跑等。18串-封并联膛理论（串普联逆祥流冷堵凝器跪）必须罩减少工压降检两台痕冷水犹机组两流续程冷毛凝器两流丘程冷盈凝器一流脊程蒸埋发器两流辟程蒸颈发器能量泊平衡诞两台奔冷水久机组浮：同样贞的高我低压胆差19串并已联研焦究下页库对冷红水机祸组的屿串联亮与并萝联连柔接进漆行了盯对比职研究冲。典摔型的曲并联浙连接烈与可闪能的诱最佳竖串联茂连接纵。研固究是芒基于拥50益0冷数吨的糠冷水傍机组滩，冷可冻水小水温双为5仇4F弯/4泪2F客，冷瓣却水折为8墓5F广/9菌5F青。正如必预料缺，并贴联与储串联宽的压炭缩机宣的能盾耗相词差较识小（锁49孔1/受51倍0）余。并秆联的识水泵扇能耗夜远小喂于串勒联（腿41风.3史扬程抛/6猜8.妨6扬闯程）饰。总体满分析遍，两兴个系剂统的界能耗茂是基睡本相覆同的土。在两奇者之荒间的壶选择烛必须伏考虑绝其他告因素部。让饥我们鸭来看尝是哪析些因勤素。望首先桌我们刷分析盯串联衫系统踪蝶的管膨路布添置。压缩兰机能造耗串联钻：2什56喘+3奥35鲜=4旁91业kw膏；并抚联：认25嚷5+慕25织5=北51铅0k妇w冷凝素器压负降串联默：1坦7+树17届.3盟=3冈4.易3晒并榆联：贩17姑.6蒸发掩器压昏降串联醒：1吐7+恭17俗.3戴=3梁4.意3艘并显联：卡23抖.720串并洁联能锅耗研夹究2台牛40喷0T伤on盒冷准水机告组总的公来说菜能耗松基本纤相同21两台级冷水谷机组揉—串塑联当两街台冷能水机泥组串泻联接蚕管，冻冷冻小水出政水温带度传影感器骑（L宰CH测W）甜必须度设置苍在后班一台卸机组节的下始游。阻经验触表示敏，在祝这种愁配置恨下，干两台刘机组巨分担凉相同颜的负阴荷。如果且每台悟冷水屡机组喉把它删自己浪的L乡丰CH世W装领在各谣自的钥出水抢管上虎，上挺游的算冷水朋机组遣总是持会满预负荷屋，而造下游移的冷赛水机公组可忘能处相理不幸足量却的负相荷。钓这不批是最摇有效疑率的款运行绢做法珍。第二红个值狭得考蛮虑的松是为剃维修疏考虑繁，两类台冷表水机偿组都贴要求恩旁通输。旁跳通管蛇的大轮小必宇须根齿据5证0忍％系火统流固量和把等于首冷水言机组膀的压举降来慈定。所以锋，这搜种布鄙置比渗并联弦冷水艳机组伙要求困更多狭的管勺道。无论胃如何戒，最执需要直考虑剩的事锄情是径如果山你想裙扩大截冷冻着机房筋的容帖量，顶你该佩做什煮么。精将三温台冷忽水组端机串退联，岸从操总作或海配管满观点稍来看稼都是拦不实竞用的残。显然捐，并滤联布岸置容异易增没设设农备。22设备勒扩展显然额，并赔联布愤置便荒于扩塘展设蛛备容忠量，辣管路镜改造泳容易幅，相妄应的伶控制杏也简祥单。23设备简扩展冷水定机组搅的并杰联设航置优垃点易于荒排管易于抬操作雀和控艳制冷水嫩机组丧的并戴联设商置较坏普遍24压差丙旁通保证馅冷水锁机组希和泵杂最小堵流量替的办棋法是霉在冷峰水机轮组和焦负荷龟之间泥提供炭一个撞压差惹旁通吊阀和滴旁通惨管。这个四方法赛给冷绿水机照组流泡量更赏精确证的控驶制。迁旁通酱管应晒该设们置在狼尽可援能远惯离下简游负碑荷，杂以保煮持尽拨可能重多的稿管道耐系统撇在恒贵压降女下。饿这个酷恒压慕降确居保了讲恒定定的冷声水机谅组流群量和仗稳定附的冷献水机超组运针行。在这葵种系造统中荒，所厚有的往盘管瓜都由况两通懂阀控高制。旁通邻阀以惜保持鸭供回去水总困管的冲设定次压降另来控斗制。在当两窃通阀木控制始负荷闸节流片，系踏统压穗降会骄增加并。供盲回水锈总管题的压奸差会嫂增加钟。旁赞通阀湾感觉嫌压差呜的上山升，里就从嘱供水铲管旁坟通水个回到坑回水见管。集从而滋，冷恰水机岂组的夜流量犯保持玻恒定粗。25压差消旁通旁通蝴使供妇回水伤总管浪压差初恒定使旁袄通管托和传规感器认尽可元能离凳末端课远使绝佳大部榆分管子路处饼于恒插定压杜力下使冷胡水机删组水瓣流量聚恒定26并努联聪泵一些套工程开师选晓择在典并联厅管道稻中设卖置所杆有的秤冷冻飘水泵号。这塌提供救了额槽外备厌用泵弃的能猪力。这布耀置有低助于羊相同满型号格的泵厌匹配卷相同粮型号器的冷搏水机路组。办每台航冷水蹄机组犬控制糕板能话启动锈各自帆的专顺用泵冻－就赴好像露泵不船是一调组配尚置的曲。每台驾冷冻广机都卷要求匪有自旺动隔锹断阀梨且要惠匹配累对等呈的泵四。这后预防湾了水粱流到煮停运是的冷票水机彼组里页去。由于涉盘管缸由两螺通阀洞控制填，最摄远的妨盘管轧必须伞准备产一个光三通缩慧阀和俭一个驻以冷宰水机凤组最村小流群量确凡定尺椒寸的汁旁通掌管来怠保护倡冷水诉机组蛋和泵公。当组看合不对同型已号的友冷水芬机组破时，市这种陆泵系沃统不限被推惠荐－略特别拴是如鼓果控帝制方璃法能慌引起座泵和变冷水协机组至容量茎不相买匹配小。将躁导致悲冷水懒机组脑的运命行问蛇题。27并喉联停泵易于啄提供例备用评泵要求紧用于毯相同盯型号辫的冷符水机只组每台辽冷水破机组洞可以么启停序它自跨己的骡水泵冷水妻机组肉需要植自动腔控制氧隔断侮阀需要恋三通灾旁通躺阀28一次叹/二穴次泵另一另种维崭持冷鹊水机焦组流耻量恒搜定但米可节饮能的爸方法伍是采版用两智级泵棵系统看。在这验种系冒统中耗，一窃次回评路中匙的每趟台设姑备可拜开始民/停辆止。胡通过劳冷水湿机组络的冷炭冻水拜循环朝维持饲恒定闯，并制通过迁水力花解耦芒管与裤末端通平衡告。两通享阀用第于系搞统负油荷端发的盘捐管。置二次狠泵站胳提供祖冷冻浅水给晓盘管层。二膨次泵壁通常闭逐台踏开启妖，为嘱了备伴用和其平衡雷各泵葵运行逐时间寄。每思台二章次泵驼需要派止回伤阀防值止水恢反循打环通吩过停葵转的叛二次丘泵。当盘亩管的诞控制阻阀关乏闭时锋，很隆少量估的水配通过番泵的鲁二级臭循环稠，二惰级循雅环压亚力升夹高。糖这通优常意沉味着肯一次销泵将血会很皂缺水余。然告而，这并不鲜需要帐通过坑二次疫泵使顾水流复返回瓶一次这泵以雪确保文恒定舱的一奥次回领路水宏流。漫在二雷次回龟路末消端设限置旁尚通管轨或三越通阀吗，旁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