空调水系统中大温差技术的应用分析

王品锋

（杭州建信建筑设计有限公司，浙江 杭州 310000）

0 引言

大温差空调系统使用的温差一般在7℃～10℃，最为显著的特点是减少水系统输送流量和输送动力，从而可以提高冷水系统运行能力，使得整个空调系统的经济效益提升[2]。大温差空调水系统的变动，会使冷水机组和对应空调末端设备受到一定的影响，无法发挥其本身的作用，所以对空调水系统中大温差技术的应用进行合理的分析和应用，是保证大温差空调水系统发挥其自身优势最为关键的1 个环节。

1 空调大温差简介

空调的“大温差设计”是对于我国常规设计来说的，通常是指空调冷却水与冷冻水之间的温差应大于5℃，而国外的冷却水温差通常在6℃～9℃，冷冻水温差通常在6℃～10℃。其最终目的是使空调系统的运行具有节能环保性，主要设计理念是对空调系统的送风、水温差要大于常规温度，重点是对水系统进行全面的改革和更新，依托大温差水系统的节能特点，通过缩减水泵扬程和运行的成本费用，使得整个空调系统实现节能环保的理念，从而提高空调系统的运作能力。

传统的方法都是通过对冷却塔、输配管网等部件进行调整，从而使得空调系统运行达到最佳效果。而在现阶段，许多设计事物所在国内承包工程和国内自主设计的工程中大多数都是采用空调大温差技术，由于大温差技术可以在一定程度上减少系统循环水量，还可以减少水泵的扬程和耗电量。而在我国项目工程中使用大温差技术的案例相对还是较少，因此与西方发达国家相比，我国大温差技术经验相对不够充足，而我国的大温差技术还是在不断的发展和进步中，因此这就需要研究者对大温差技术继续进行深层次的研究和摸索。

2 大温差空调水系统的节能特点分析

同一个空调水系统，如果系统提供的水温差距比较大，系统水流量就会减少，而空调水系统就会产生冷水循环，泵能量减少；空调水系统的管道设计都是使用控制比摩阻法或者控制流速法，因此管道阻力不会发生改变；为了增加空调水系统供回水温差，空调的水盘管大多数都会增加排数，空调末端的水阻力可能会增大，也可能会减小；因为冷水机组的结构没有发生实质性的变化，由于冷水流量缩小，因此冷水机组的冷水侧阻力损失也会变小。

3 空调水系统运用大温差技术解析

3.1 大温差送风系统

大温差送风温度大约在4 ℃～9 ℃，而平常空调送风温度大约在13℃～16℃。使用大温差送风系统，能够对新风进行合理地调控，从而使得温度符合人体的热舒适感，由于系统的能耗没有大规模地发生改变，如果适当增加送回风温差，就会使得水路、风路的容量相对减少，从而在一定程度上减少水泵和风机的功率[3]。国外许多国家空调送风温差遵循这样的规律：在合理的空调房间气流中，选择的送风温度应尽量低。

3.1.1 大温差送风系统的性质

大温差送风系统具有温差大、风速小等的性质。如果降低送风温度，这时的送风温差就会加大，从而导致送风量相对减少，减少范围通常是常规空调的50%，在一定程度上可以减少系统的一次性投入费用和运行费用，如果将大温差技术、冰蓄冷技术和变风量系统有效的结合在一起，在一定程度上会大大提高经济收益。

除此之外，大温差送风系统可以用于温度比较低的送风温度中运用。这是由于如果送风温度相对减少，会出现系统管道和设备外漏结露的现象，所以对送风系统的保温功能提出更高的要求，因此这就需要设计者在设计时要充分考虑此问题。

3.1.2 大温差送风的方法

现如今大多数的大温差送风都能够增加标准空调的送回风和低温送风。如果有效将低温送风和冰蓄冷技术结合，可以有效地改善空调末端设备，营造更为良好的传热条件，从而可以有效地避免低温送风出风孔结露问题的出现[4]。现阶段存在的最低大温差送风温度为4℃，送风温差大约在20℃左右。

3.1.3 大温差送风系统的能量消耗说明

同等项目中，所有已知条件相同，忽略空气系数的影响，如果标准送分与大温差送风发生改变，这时对标准温度和大温差两者进行比较，就会发现送风量和风道阻力都会发生改变。

根据相关理论知识对5 种方案进行详细分析。1）标准规格的温差送风系统。2）送风温差是标准规格温差送风系统的2 倍，风速与标准规格风速同等。3）送风温差是标准规格温差送风系统的1.5 倍，风速与标准规格风速同样。4）送风温差是标准规格温差送风系统的2 倍，风管截面面积与标准风管截面面积同样。5）送风温差是常规送风温差的1.5 倍，并且风管截面积和常规温差送风一样。

根据表1 可知，系统送风管道如果保持不变，送分温差增大时，单位管长的阻力和风机功率就会缩减，这时的送风温差会增加常规送风温度的一倍，这时的风机功率大约是常规送风的14%。因此对于空调机组相同而言，如果使用增加风管截面积会使得风机耗电有所减少，从而使得水压增加，而导致耗电加大。

表1 5 种方案的分析图

如果大温差的送分系统与常规送风系统相差20℃时，导致常规空调系统的送风温差为10℃，这样就可以使得风机功率减少原来功率的13%左右。

在对大温差进行设计时，应使得系统的风速和常规温差风速保持不变[5]。所以，单位管长的沿程阻力会随着送风温差的加大而加大，由于系统的管道直径缩减，这就使得风机的轴功率会随着送风温度的加大而减少，如果系统的送风温度增加常规温度的一倍，这样就会造成风机功率是常规送风的77%风速的影响。

3.2 空调水大温差系统

在空调系统的运作过程中，现如今存在的水系统的输配的总用电量占系统总电量的范围为15%～20%。而空调水大温差系统，在实际运作过程中，大多数都是使用定流量系统，并且一年时间内大多数时间都是非设计运作，并且运作时间范围内的冷水温差较小，有时温度大约为0.5℃～1.0℃，如果在小温差大流量的工作状态下进行运转，这样很容使得冷水泵的消耗量增大。采用冷水大温差时，受到冷水小流量大温差特征的影响，可以使得冷水泵缩减消耗，从而实现大部分负荷运转的特征，从而实现节能减排的目标。

3.2.1 设计冷水大温差的依据

采用大温差冷水系统可以实现节能减排的作用，并且也可以达到减少循环水使用的目的。除此之外，还可以缩减水泵的扬程和运行成本，减少管道规模，达到节约成本和环保的作用。设计冷水大温差时，可以相对减少冷却塔的尺寸，从而缩减冷却塔的占用面积。如果想要缩减水泵的流速和水管尺寸，这就需要使得冷却水温度高出常规水温度的2℃时，可以节约运行成本费用的3%～7%，从而减少投资费用的10%～20%。

3.2.2 大温差水系统的运作分析

相比风机的功能，使用水泵理论知识进行分析，大温差水系统下，冷水的温差会加大一倍，这样就会使得冷却水泵减少69%的消耗量，这样在定程度上可以提高大温差水系统的运作能力和经济效益。使用水泵理论知识就那些分析，只能够对水泵的消耗进行详细分析，并不能够对管道系统阻力对系统消耗的变化进行深层次的分析，因此使用水泵理论知识进行分析只是片面的，而在实际工程项目中，空调管内的流水速度大约在2 m/s ～3 m/s，如果当流速不发生变化时，管径就会相对减弱会加大摩擦力，这样就不能够达到节能减排的作用。

大温差技术与常规空调设计方案相比较，同等冷负荷下，大温差技术下的冷冻水的容量比常规下的冷冻水容量温差小。与此同时冷冻水泵和冷冻水管的尺度也会缩减，如果系统内部水管分布和水量分配、水流速度不发生改变时，系统的局部阻力会减少。

4 结语

总而言之，空调水系统中应用大温差技术是一项节能技术，并且还可以减少空调的循环水量，从而降低水系统的运行费用，与此同时还可以减少管径，降低投入成本费用；空调水大温差技术还可以控制对冷机组和空调组的能耗量，同时也会加大末端装置的投资。空调水大温差技术有一定的使用范围，在使用该技术时，应从系统投资和运行费用2 个方面进行详细的分析，从而做出合理的决定[6]。