变频离心式冷水机组的设计案例

引言

资源环境约束与经济快速增长的矛盾,已经成为我国经济社会发展面临的严峻挑战。绿色建筑已越来越被政府、社会所关注，空调系统中，变频水泵、变频风机的应用越来越广，节能效果显著。近年来变频离心式冷水机组在一些项目中出现，成为空调系统节能的一个亮点。笔者根据工程案例，介绍变频离心式冷水机组的设计应用情况，以资探讨。

1 工程概况

工程位于重庆市，建筑面积57690㎡，主要功能分区：A 栋高层，23 层，高度95.95m，主要功能为办公；B 栋栋高层，层数8 层，高度49.7m，主要功能为丙类生产厂房；底部裙房为办公用房、产品展示、销售、会客接待等；餐厅设置在地下一层，其余地下一层、二层为车库和设备房。整个建筑主要使用性质为出租+自用。

2 设计参数

2.1 主要室内设计参数，详见表1

表1 空调室内空气计算参数

注：新风栏（）表示人员密度(人/m ² )

2.2 主要室外设计参数，详见表2

表2 室外气象参数（重庆市）

3 空调冷热源

3.1 冷热负荷详见表3

表3 空调负荷表

地下公共区、餐厅+A 栋1 至18 层+整栋B 栋为低区系统；A 栋19 至23 层为空调高区系统。

3.2 冷热源设备

空调系统设计为全年使用。低区用户以办公、生产为主，空调系统夏供冷，供回水温度为6/13℃；冬供热，供回水温度60/50℃。

因本工程办公与生产共用空调系统，办公用房部分出租，厂房产能投放不固定，故空调系统采用变频冷源，以适应用户负荷变化。冷源采用1 台离心冷水机+1 台直流变频离心冷水机组，总制冷量3492kW。机组位于负二层制冷机房内。冷却水供、回水温度为32/37℃，选择方型横流式冷却塔2 台，置于B 栋屋面，冷却塔与冷却水泵一一对应。热源采用燃气真空热水锅炉2 台，单台热负荷1.05MW，热效率>90%。空调热水泵选择变频泵，2 用1 备。热源设备位于负一层锅炉房内。空调系统工作压力1.15MPa。

高区房间按甲方24h 使用需求，采用独立冷热源。 1 台风冷热泵机组+1 台风冷冷水机组，总制冷量444.2kW，总制热量276kW。

机组设置在A 座屋面。热泵机组夏季提供7/12℃冷水,冬季提供40/45℃热水。风冷冷水机组夏季提供7/12℃冷水。空调系统工作压力0.6MPa。

4 空调风系统

根据建筑层高以及满足不同人员对房间温度的要求，达到灵活调节和节能的目的，系统主要采用机盘管＋独立新风机组的方式。

新风机组将室外空气处理至要求的送风点后送至室内，与风机盘管实现室内温、湿度调节的要求。

5 空调水系统

中央空调水系统均采用双管制，冬季和夏季共享一套水系统，为使系统运行稳定可靠，调节方便，水系统采用闭式循环水系统，开式膨胀水箱定压。低区空调膨胀水箱设在19 层设备间，高区空调膨胀水箱设置在A 座屋面。

低区空调水系统经分、集水器分为2 个环路，分别供应A 栋低区和B 栋。采用一次泵变流量系统。高区空调水系统为单一环路，一次泵定流量系统。高区水系统立管以及B 栋水系统立管均为异程式，低区A 栋水系统立管为同程式。各层水平干管均为同程式。

6 运行策略

低区空调冷源采用一台变频离心冷水机组搭配一台普通离心冷水机组。由于变频离心机组可实现在25-100%的负荷条件下，主机高效稳定运行，较普通离心机组节能40%以上，故本空调系统根据变频机组高效节能的特点，采取了变频离心机组平时使用，普通离心机组作为调峰使用的运行策略。该运行模式可以实现，冷冻水系统在25-50%，75-100%的负荷状态下，冷冻水量的无级调节，以及在0-25%，50-75%的负荷状态下，较非变频机组分别节约50%和25%的冷冻水流量。两台主机启停切换策略如下：

（1）直流变频离心机组优先于普通离心机组使用，当无法满足用户负荷时，分集水器旁通阀压差低于设计用户压差时，开启普通冷水机组。当机组负荷大于用户需求负荷，压差旁通阀流量达到变频离心机组允许最小流量时，关闭普通离心冷水机组。变频离心机组允许流量范围50%-100%，数据由设备厂家提供。

（2）当旁通阀处于关闭状态时，变频水泵根据旁通阀压差信号调节转速，直至变频下限。下限流量为变频离心机组允许最小流量。

（3）当旁通阀处于开启状态时，变频水泵无动作，直至旁通阀至关闭位置，再进行变频调节。

7 结论

本工程空调设计主要特点，为低区系统冷源采用了变频离心冷水机组搭配一台普通离心冷水机组，以普通离心机作为调峰主机的模式。该模式使变频主机最大程度地发挥了在不同负荷状态下运行高效稳定的技术优势，降低了运行成本，加快了投资回收的时间，同时使为变频冷源配套的变频水泵系统，较常规冷源节约冷冻水输送成本。变频冷源在工程应用中将会趋于普遍，本案空调配置方案将为今后变频冷源系统设计、推广应用、运行管理提供一定的理论依据和技术支持。

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