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安装智能控制阀对提高校园冷冻水系统的解析 Gregor P. Henze 科罗拉多大学波尔得分校 波尔得，科罗拉多州 Email: gregor.henze@colorado.edu Walter Henry Marc Thuillard 麻省理工大学 Belimo Automation AG 剑桥，马萨诸塞州 Hinwil, 瑞士 Email: whenry@plant.mit.edu Email: marc.thuillard@belimo.ch 摘要 在过去的25年中，冷冻水系统中供水和回水之间的温差衰减（即ΔΤ衰减）被广泛地研究和记录。高水泵能耗 及部分负载情况下冷冻机运行效率降低导致了冷冻水机房整个系统能效降低。这篇文章描述了在2011年制冷季在麻省理工 (MIT)和科罗拉多州立大学(UCB)两所校园进行的一场现场研究。这场实验的目的是希望通过使用智能的压力无关型控制阀 来缓解两所校园存在的ΔΤ衰减问题，并对改进效果进行量化。MIT现场实验表明，当智能压力无关型控制阀与ΔΤ管理功能 配合使用时，校园原有的中央空调系统和分支管网可为校园提供额外的冷量。 关键词：冷冻水机房；ΔΤ衰减；能效；建筑翻修 引言 在过去的25年中，冷冻水系统中供水和回水之间的温差衰减(即ΔΤ衰减)被广泛地研究和记录。通常当水侧温差衰减问 题发生时，其实真正的问题是水流量相应增大。尤其在部分负载情况下，当与制冷量相关的流量增大时，即使原来的冷水 机还未达到其制冷上限，仍需增开冷冻机和冷却塔来维持流量需求。高水泵能耗及部分负载情况下冷冻机运行效率降低导 致了整个冷冻水机房能效降低。 1 通常造成冷冻水机房低ΔΤ 的因素包括控制阀选型过大(导致开度过低，阀门振动及流量不理想)，水力不平衡及冷却盘 管结垢 (Taylor 2002) 。以一个冷冻水机房并联2台冷量为200Ton的冷冻机，每一台冷冻机都配备一台由变频器控制的冷冻 水泵。假设机组以ΔΤ设计值7°C(6.7K)运行，负载为180Ton，消耗约45%的机组部分负荷，生成360GPM的支路流量，仅 需2台冷冻机中的1台以90%效率运行，如图1 （左）所示。但是，如果因为上面提到的一些原因，ΔΤ从7°C降至5.7°C时， 如需提供相同负载180Ton，将需要414GPM的支路流量，比设计流量要多出15%，则需要相应地根据流量增开另一台冷冻 机或冷却塔，可能仍然无法满足制冷需求，这时负载依然是180Ton，2台冷冻机均以较低的负载率45%运行。启动2台机组 并以较低的负载率运行时，系统能效远低于一台冷冻机以接近满载运行时的系统能效。 180 Ton Load (45%) (633 kW) CHWS CHWR 42°F 54°FF (5.6°C) (12.2°C) Chiller VFD Pump 200 tons (703 kW) 90% Load Chiller VFD Pump 200 tons (703 kW) 360 GPM Loop Flow (22.7 L/s) 图