医院建筑空调设计，如何设计一个终生费用最低的冷冻水分配系统？

冷冻水分配系统是一个集合制冷机、水泵、管道冷却盘管以及控制系统于一体的能够提供机械制冷的动态系统。因为它是建筑物中能量消耗最大的设备之一，因此要设计一个终生费用最低的系统，必须理解整个系统中各个部件对负荷变化的反应以及各个部件之间的相互作用。

一、定流量系统

系统简单是定流量冷冻水系统的主要优点。在定流量系统中，制冷机、分配管道以及冷却盘管内水的流量都是不变的。大多数定流量系统在冷却盘管处采用三通阀。下面是定流量系统的例子。

1、一台制冷机对应一组冷却盘管

当一台制冷机对应一组冷却盘管时，最简单的方法就是采用一台定流量水泵使水在蒸发器和盘管之间流动，而不采用三通控制阀，采用这种方法时需要注意一个问题，厂家要求系统管道内要有足够的水来防止制冷机内水温波动过大。通常，当制冷机和盘管距离比较近时需要增设一个小型蓄水箱。

2、一台制冷机对应多台冷却盘营

当一台制冷机对应多台冷却盘管时，采用冷却盘管加三通阀的定流量制冷机方法是实现高效，耐用的一种简单并得到时间检验的方法。采用这种方法时的节能控制策略是根据盘管阀门处需要的最低水温来重新设定离开制冷机的水温。

3、多台平行的制冷机对应多台冷却盘管

表面看来，这种方法比较简单，但处于部分负荷运行时就出现了问题。当两台(或者全部)制冷机和水泵近乎全负荷运行时，系统运转良好，但是水泵和冷却塔的节能几乎不可能。在某些情况下，负荷降低到一台制冷机和一台水泵理论上就可以承担。关掉一台制冷机和一台水泵时，机房流量的降低会导致不能满足系统内所有盘管的要求。这种设计还是会适用于许多情况，只要整座建筑物内的所有负荷趋于同步变化；例如，当其他的盘管需要较小流量时没有盘管需要满流量。

4、多台串连的制冷机对应多台冷却盘管

在定流量系统中采用多台制冷机的一个解决方案是将制冷机串连布置。那么所有的流体都流经每一台制冷机。这种方法对于大温差系统的设计是有效的。对于非高峰负荷期，后面的制冷机关掉，前面的制冷机继续提供合适温度的冷冻水。尽管在低负荷期不能节省水泵能量，这种系统还是运转良好。

二、变流量系统

从定流量系统的讨论可以看出,在有多台制冷机和负荷多变的大系统中改变系统流量的想法是具有吸引力的。其最基本的优点是在低负荷时可以有效地降低冷冻站的出力，具有明显的节能效果， 多机组冷冻站的一个最流行的设计思路是采用一级/二级泵 。只采用一级泵的变流量设计方法由于其简便和节能而经常被采用。

1、一级变流量系统设计

一级变流址系统包括单台或者多台制冷机以及通过制冷机和分配系统输送冷冻水到负荷处的系统水泵组成(DuPont 2000)。冷负荷通过两通阀控制。其典型特征是，在供水管和回水管之间加设一有控制阀的旁通回路，以便维持流体既可以恒定流量也可以以最小流量流过制冷机。这种方法的简便性使它变得非常具有吸引力(见图7-2)。

有几个问题需要注意。 当供、回水管压差相对较大时旁通阀动作，因此容易产生磨损、气蚀以及低负荷运行时的不稳定。许多情况下，旁通阀设置在分配回路的末端,这保证了主回路的循环并降低了控制阀前后的压差。如果旁通阀维持通过制冷机的流量不变，当负荷变化时并没有节省水泵耗能，但当制冷机关闭时可以同时关闭水泵。一级泵可以加设变速器，当负荷从最大降至最小时，水泵转速也可以相应降低，从而降低了水泵能耗。

2、一级/二级变流量系统设计

对于变负荷并采用多台制冷机的大型集中式水冷冻站,采用一级/二级变流量系统的设计已经成为标准方法(见图7-3)。一级/二级泵方法的精彩之处在于制冷机的管道环路(一级)和负荷侧的管道环路(二级)在水力上是相互独立的(不耦合的)。设计的关键是两个独立的回路公用一小段管路，这段管路叫做公用管路。仔细看一下公用管路的管路图可以看出当两个环路中的流量相等时，公用管路中没有流量。公用管路中水的流向取决于哪一个回路中的流量较大。一级泵是典型的定流量水泵，低扬程的水泵给制冷机的蒸发器提供恒定的流量。二级泵将冷冻水从公用管路输送至有，二通阀的盘管后回再输送回公用管路。这些水泵是由系统远处的压差传感器控制的变速水泵。

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