1.功能
冷凍水緩沖水箱的功能主要是保證機組平穩(wěn)運行,即保證機組出水溫度在系統(tǒng)載荷改變的情況下,滿足溫度精度要求,同時保證壓縮機可靠運行。
2.計算條件分析
首先引入渦旋壓縮機的加卸載控制原理。渦旋壓縮機的加卸載是機組控制程序裝置通過出水溫度控制模塊比較實際出水溫度與出水溫度設(shè)定。如果溫度差超出了設(shè)計設(shè)定的死區(qū)(dead band)范圍,控制程序裝置就會要求加載或卸載另一個壓縮機,加載過程的系統(tǒng)水流量要滿足壓縮機最小運行時間 T1,卸載過程要滿足壓縮機停機的最大時間 T2。
第二,需要了解冷水機組的應(yīng)用條件是工業(yè)工藝處理,還是用于生活舒適。如果是生活舒適應(yīng)用條件,緩沖水箱的作用主要是保證壓縮機最小運行時間 T1。渦旋壓縮機在應(yīng)用過程中,基于可靠性的要求,要求滿足最小運行時間 T1,該時間是保證渦旋壓縮機制冷系統(tǒng)油循環(huán),從而保證壓縮機最低油位需要的最小運行時間。如果是工業(yè)工藝處理應(yīng)用條件,緩沖水箱的作用還需要保證溫度精度,在給定溫度精度內(nèi),除了保證壓縮機最小運行時間 T1,還需保證一個壓縮機停機時間 T2。舉例來說,假設(shè)壓縮機要求 1 小時最大起停次數(shù)是 12 次,那么最小循環(huán)時間是 300 秒,最小運行時間是 120 秒,則T2 等于(300-120)即 180 秒[2],即 180 秒的停機時間內(nèi)溫度變化在設(shè)定的精度范圍內(nèi)。
第三,需要知道單個壓縮機的溫差。假設(shè)額定工況,100%負荷時,蒸發(fā)器的進出水溫差是 5C,那么對于雙壓縮機系統(tǒng),單臺壓縮機的溫差是 2.5C,對于四壓縮機系統(tǒng),單臺壓縮機的溫差是 1.25C。一個壓縮機在卸載的時候,出水溫度會突然上升,數(shù)值就等于單臺壓縮機的溫差,我們在計算時要考慮這個影響。
3.容積計算
①首先計算系統(tǒng)為滿足舒適或工業(yè)工藝應(yīng)用所需最小的水循環(huán)回路容積。根據(jù)熱平衡原理,即機組額定工況最大制冷量等于冷凍水系統(tǒng)熱交換量,可得到下面的公式:
因此,生活舒適應(yīng)用情況下的所需最小系統(tǒng)水回路
體積:
工業(yè)工藝應(yīng)用情況下的所需最小系統(tǒng)水回路體積:設(shè)客戶要求溫度精度是+/-t, 則需要比較2t 與 Db 的大小,同時需要考慮壓縮機達到的出水
溫差 ΔT ,
當 2t> Db 時,
當 2t< Db 時,
②計算機組全部冷凍水系統(tǒng)回路容積Vtotal,
③計算系統(tǒng)實際存在的工作水循環(huán)回路容積Vmin ,當沒有冷負荷時,末端空氣處理器(AHU)
全部被三通閥旁通掉時,水回路的容積為實際存在的最小容積。
④確定緩沖水箱的容積。緩沖水箱就是用來補充所需要的和實際存在的水回路容積差,即
根據(jù)我們的計算,以冷量 79 KW 機組為例,Vprocess,將會是Vcomfort,的 3 倍,所以在自帶緩沖水箱機組的設(shè)計中,我們不會考慮工業(yè)工藝應(yīng)用條件,而只考慮舒適應(yīng)用條件。雖然以上的方法是較為精確的計算,但它沒有考慮一些過程變化因素的影響,比如機組冷量慣性影響到 ΔT 的變化;冷凍水水溫變化影響到機組冷量和冷量需求的變化;壓縮機加載順序等。