并联冷水机系统

为了在 HVAC 设计中提供一些冗余,大多数设计人员将需要两个或更多冷水机组。多个冷却器还提供了改善整体系统部分负载性能和
减少能源消耗。并联冷水机组设计简单,并且可以轻松修改以适应可变的一次流量。

带有冷却装置和压缩机的屋顶冷却装置。

基本操作

下图显示了并联水冷式冷水机组。冷冻水由冷冻水或主泵通过两个冷却器循环到负载并返回冷却器。冷冻水回路可
可以是恒流,也可以是变流。变流量系统增加了复杂性,但显着节省了泵的工作量。它们还解决了并联冷水机、恒定流量时出现的冷水机排序问题。

并联冷水机系统的基本操作

可变流量系统包含在一次/二次系统和可变一次流量设计中。水冷式冷水机组需要冷凝器回路。这包括冷凝泵、管道和冷却塔或闭路冷却器。只要冷却器运行,冷凝器回路就会运行。

对于恒流系统,冷冻水温度范围直接随负载变化。根据负载的多样性,冷水机组的设计温度范围将小于每个负载下的温度范围。在这种情况下,冷却器温度范围为 8°F,而冷却盘管温度范围为 10°F。总体结果是增加了冷冻水泵和管道资本成本以及更高的年度泵送成本。


基本组件

Parallel chillers experience the same percent load. For example, consider a chiller plant with a 100-ton and a 1000-ton chiller operating at 50% capacity. With both chillers operating, both chillers will operate at 50% capacity. The 100-ton chiller will be at 50 tons and the 1000-ton chiller will be at 500 tons. This occurs as long as the flows don’t change (i.e,. variable primary flow) and both chillers see the same return water temperature.


冷水机组

在大多数情况下,冷水机容量的总和满足建筑物或流程的设计。如果需要,可以通过加大冷却器的尺寸来增加额外的容量。并联冷水机通常具有相同的尺寸和类型,但这不是必需的。可以使用水冷式、风冷式或蒸发冷却式冷水机。空气冷却式和蒸发冷却式冷水机组不需要冷凝器回路,包括管道、冷却塔和泵。


泵可以是恒定流量的或可变流量的。冷冻水泵的尺寸根据设计流量确定。下图显示了一台主冷冻水泵为两台冷却器提供流量。另一种方法是使用两个较小的泵为专用冷却器服务。下图还显示了每台冷水机组的专用冷凝泵和冷却塔。泵和管道的尺寸适合每台冷却器的设计冷凝器流量。每当冷水机运行时,冷凝器泵就会运行。

典型的并联冷水机系统

冷却塔

水冷式冷水机组需要冷却塔。上图显示了每台冷水机组的专用冷却塔。共用冷却塔也是可能的,但对于并联冷却器来说并不常见。


并联冷水机组的操作顺序

Parallel chiller plants create a unique situation when used in a constant flow system. Consider the system operating at 50%. From a chiller performance aspect, turning off one chiller and operating the other at full capacity is desirable. However, this will not happen. At 50% capacity, the return water will be 49°F. The chiller that is turned off will let the water pass through it unchanged. The operating chiller will only see a 50% load (49°F return water), and will cool the water down to the set point of 44°F. The two chilled water streams will then mix to 46.5°F supply temperature.

If the system is operated in this manner, the warmer chilled water will cause the control valves to open (increase flow) to meet the space requirements. An iterative process will occur and the system may stabilize. The issue is whether the cooling coils can meet the local loads with the higher chilled water temperature. Depending on the actual design conditions, the building sensible load could be met but high chilled water temperature will make it difficult to meet the latent load. Since this scenario is likely to occur during intermediate weather, dehumidification may not be an issue. In areas where humidity is an issue, this arrangement can result in high humidity within the space.

一种解决方案是始终运行两台冷水机。这是一种有效且简单的解决方案,但是它不节能并且会导致不必要的设备磨损。

另一种可能性是降低运行冷却器的设定点以抵消混合水温度。这也可行,但有一些困难。降低冷冻水设定点需要冷水机组更加努力地工作,从而降低其效率。在极端条件下,可能会导致冷水机组稳定性问题。

对于恒流系统,不建议添加隔离阀以在冷却器不运行时停止流过冷却器。如果所有冷冻水仅通过一台冷水机组,则泵不太可能提供设计流量。泵将沿着其曲线行驶,并且会发生流量损失。如果没有设计流量,所有单独的负载就不可能获得其所需的流量。如果泵实际上可以提供流经一台冷水机的流量,则可能会超过冷水机的最大允许流量,从而导致冷水机严重损坏。

安全的答案是在需要冷冻水时始终运行两台冷水机,但是,这与运行一台冷水机组一样昂贵。泵和冷却塔的分级与单个冷水机的分级相似。


并联冷水机组示例

典型的并联冷水机系统

考虑在单冷却器示例中使用的相同模型构建。设计负载性能与单台冷水机组相同。当使用两台冷水机组而不是一台冷水机组时,实际应用中会有微小的变化。例如,泵和冷却器的选择不可能提供相同的性能,除了尺寸的一半之外。

并联冷水机组示例 – 能源和性能

更有趣的是,单台和并联冷水机组的年能耗是相同的。出现这种情况是因为两台冷水机组均在任何工厂负荷下提供 44°F 的供应冷冻水。当两台冷水机运行时,所有泵和塔也必须运行。没有机会在轻负载时仅使用一台冷水机组、关闭一台塔和冷凝泵并将一台冷水机组进一步提升其性能曲线。

这可以通过切换到可变主流量来实现,这将允许冷却器在轻负载下隔离,并减少冷冻水泵的尺寸并降低其运营成本。

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