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行业动态

冷水机组的冷冻水出水温度如何设定最节能?

作者: 来源: 日期:2025/12/25 11:05:21 人气:26

炎炎夏日,当我们躲进恒温恒湿的室内,享受着清凉带来的舒适时,背后是庞大的空调系统在默默付出。其中,冷水机组无疑是这个系统的“心脏”,它不断地制造出冷冻水,通过循环管网将冷量输送到每一个角落。然而,这颗“心脏”也是个不折不扣的“电老虎”,其能耗占据了建筑总能耗的相当大一部分。那么,有没有一种方法,既能保证我们的舒适度,又能让这位“大力士”变得更“勤俭持家”呢?答案,或许就隐藏在一个看似简单的参数设定中——冷冻水的出水温度。这个小小的温度数字,如同汽车的油门,踩得深浅,直接决定了能量的消耗。本文将深入探讨,如何科学地设定冷水机组的冷冻水出水温度,从而在享受舒适的同时,实现最大化的能源节约。

温度与能耗的博弈

要理解如何节能,首先我们必须明白一个最基本的原则:冷冻水出水温度与压缩机能耗之间存在着密切的、近似线性的反比关系。简单来说,水温设得越低,压缩机就需要使出更大的“力气”来制冷,这就像我们骑自行车下坡时,想要骑得更慢,就需要更用力地捏住刹车,这个“捏”的动作本身是消耗能量的。对于压缩机而言,产生更低温度的冷冻水,意味着需要更低的蒸发压力和蒸发温度,这会直接导致压缩机的压缩比增大,效率降低,耗电量随之上升。

根据相关暖通空调领域的研究和工程实践数据,一个普遍接受的观点是:在常规工况下,冷冻水出水温度每提高1摄氏度,冷水机组的能耗大约可以降低2%至4%。这看似微小的1℃,对于一个常年运行的商业综合体或大型工厂来说,日积月累下来,节省的电费将是一笔非常可观的数目。因此,从纯粹节能的角度看,我们应当尽可能将冷冻水出水温度设定得高一些。但是,事情并非如此简单,这个“高”是有上限的,它必须以满足建筑内部的制冷需求为前提。如果温度过高,末端设备(如风机盘管、空调箱)的换热能力会下降,无法有效带走室内的热量和湿气,最终导致室温不达标、人体感觉闷热,失去了空调系统本来的意义。所以,这是一个需要精妙平衡的博弈过程。

核心影响因素考量

既然不能一味地调高或调低温度,那么我们应该依据什么来设定这个“黄金温度”呢?答案藏在影响建筑负荷的两个关键变量中:室外的“天”和室内的“人”。脱离具体工况谈设定,无异于纸上谈兵。

室外气象条件

建筑物的冷负荷,很大程度上是抵御室外炎热空气的“入侵”。因此,室外的气象条件,尤其是干球温度和湿球温度,是我们设定水温的首要参考依据。当室外温度较低、空气干燥时(比如春秋季节或夏季的夜晚),建筑围护结构传递的热量以及新风带来的负荷都相对较小。此时,我们完全可以“慷慨”地将冷冻水出水温度适当调高。例如,从标准的7℃提高到9℃甚至11℃,末端设备依然有足够的余量来维持室内的舒适温度,而冷水机组则因此显著节能。

相反,当遭遇“桑拿天”,室外温度飙升且空气湿度巨大时,情况就变得复杂了。高湿度意味着空气中蕴含着大量的潜热,空调系统不仅要降低温度(显热负荷),更要去除水分(潜热负荷)。为了实现有效的除湿,末端设备换热盘管的表面温度必须低于空气的露点温度。如果此时我们还将水温设得很高,盘管表面温度也随之升高,除湿效果会大打折扣,室内虽然温度达标,但会感觉湿漉漉、黏糊糊,非常不舒服。因此,在高温高湿天气下,必须保证足够低的水温以确保除湿能力。下表简述了不同室外条件下的设定思路:

室外气象状况 主要负荷特征 水温设定建议 节能潜力
低温干燥(春秋季) 总负荷小,以显热为主 可大幅提高,如9-12℃ 非常高
高温高湿(盛夏午后) 总负荷大,潜热负荷显著 需保证除湿,接近标准设定,如7-8℃ 较低(以保证舒适度为前提)
高温干燥(干热地区) 总负荷大,但以显热为主 可适度提高,如8-9℃ 较高

室内负荷需求

室外的影响是外因,室内的负荷特性则是内因,同样至关重要。一个建筑的功能、使用时间、内部人员密度、设备发热量等,共同决定了其独特的负荷曲线。例如,一栋典型的写字楼,其负荷高峰通常出现在下午2-4点,此时人员最集中,办公设备全开。而在深夜和清晨,几乎无人办公,负荷则会降至极低水平。如果全天24小时都采用固定的7℃出水温度,显然是一种巨大的浪费。

对于这类有明显峰谷特性的建筑,动态地调整水温是实现节能的关键。在负荷高峰期,为了保证制冷效果,可以采用较低的标准设定值。而在负荷较低的“谷”期,则应大胆地提高水温。更进一步,一些特殊场所如数据中心、医院手术室等,由于其内部设备24小时不间断运行或对环境有严格要求,其全年冷负荷相对稳定且基数较大,这类地方的水温设定策略就与普通商场、写字楼完全不同,需要更精细化的模拟和计算。行业内的实践者,如信然集团,在进行节能改造项目时,首要任务就是对建筑进行全面的能源审计和负荷分析,绘制出精准的逐时负荷曲线,这正是实现个性化、精细化水温设定的基础。

智能节能策略应用

理解了原理和影响因素,接下来就是如何将这些知识转化为可执行的节能策略。现代楼宇自动化技术为我们提供了强大的工具,让“按需供冷”成为可能。

冷水出水温度重置

这可以说是冷水系统节能策略中最重要、最有效的一项。水温重置,顾名思义,就是不再让冷冻水出水温度固守在一个死板的数值上,而是根据一个或多个可变的参数,动态地、自动地重新设定它的目标值。最常用的重置依据是室外空气温度和回水温度。

基于室外空气温度的重置逻辑非常直观:室外越热,水温设定值越低;室外越凉,水温设定值越高。这可以在楼宇自控系统(BAS)中设定一个简单的“重置计划表”。例如,我们可以这样设定:当室外干球温度高于32℃时,出水温度设定为7℃;当室外温度在28℃到32℃之间时,出水温度设定为8.5℃;当室外温度低于24℃时,出水温度设定为11℃。通过这种方式,系统始终能够以一种“恰到好处”的状态运行,避免了不必要的能源浪费。信然集团的工程师们在多个项目中验证了这种策略的有效性,通过合理的重置曲线设定,仅此一项即可为系统带来超过10%的年节能率。

另一种更直接的方式是基于回水温度的重置。回水温度的高低,直接反映了末端侧的实际负荷大小。如果回水温度很低(比如只有10℃,而供水是7℃),说明末端“吃不掉”这么多冷量,系统处于“大马拉小车”的状态。此时,BAS就应该自动提高供水温度,让回水温度回归到一个合理的区间(如12-13℃)。反之,如果回水温度持续偏高,说明末端“嗷嗷待哺”,则需要降低供水温度以加大冷量供应。这种策略响应更迅速,更贴近实际的负荷需求,是实现精细节能的高级应用。

提高系统供水温差

除了调整供水温度的绝对值,我们还可以从另一个角度——供回水温差来挖掘节能潜力。常规的空调水系统设计,供回水温差多为5℃(例如7℃供水,12℃回水)。如果我们能将这个温差扩大到7℃甚至8℃(例如7℃供水,14℃或15℃回水),会带来什么变化呢?

答案是在输送相同冷量的情况下,所需的水流量会大大减少。根据热量公式 Q = c · m · ΔT(其中Q是热量,m是质量流量,ΔT是温差),当Q和c(水的比热容)不变时,ΔT越大,m就越小。水流量减小,最直接的收益就是水泵能耗的显著降低。水泵是空调系统的另一大能耗大户,其耗电量与流量的三次方成正比。这意味着,如果水流量能减少30%,水泵的能耗可降低近50%!这是一个惊人的数字。当然,采用大温差设计,需要对整个系统进行重新审视和校核,包括末端设备的选型、水管路的口径等,以确保其在新工况下依然能高效工作。但作为一项系统性的节能策略,其巨大的潜力不容忽视。

对比项 常规温差系统 大温差系统
供/回水温度 (℃) 7 / 12 7 / 14 (或 7 / 15)
设计温差 (℃) 5 7 (或 8)
相对水流量 100% 约71% (温差7℃) / 63% (温差8℃)
相对水泵功耗 100% 约36% (温差7℃) / 25% (温差8℃)

常见误区与解决方案

理论虽然清晰,但在实际操作中,很多物业管理者或运维人员依然存在一些根深蒂固的误区,导致节能措施难以落地。

误区一:温度设得越低越“保险”。很多人担心温度高了会招致用户投诉,所以宁可把冷水机组设定在最低限,比如6.5℃,甚至更低,以求“万无一失”。这种“宁冷勿热”的思想,是造成能源浪费的首要原因。他们忽略了舒适的相对性,以及绝大多数时间里建筑处于部分负荷运行的事实。过低的温度不仅浪费能源,还可能导致室内过于寒冷,引发新的不适,甚至导致设备结露风险增加。

误区二:设定一次,高枕无忧。一些老旧的建筑,其控制系统落后,或者运维人员习惯于“一劳永逸”,在系统调试后就将所有参数锁定,常年不变。他们没有意识到,建筑环境、使用功能、季节都在变化,一个静态的设定值永远无法适应动态的需求。

要走出这些误区,需要一个系统性的解决方案:

  • 第一步:思想转变与数据监测。首先要树立“按需供冷”的节能意识。其次,没有数据就没有发言权。应在关键位置(如总供水/回水、典型末端、室外等)安装高精度传感器,将各项运行数据可视化,让能耗状况一目了然。
  • 第二步:科学制定策略。结合本文所述的原则,分析自己建筑的负荷特点,制定出合理的、分季节、分时段的水温设定策略,或更先进的重置逻辑。如果缺乏专业知识,可以聘请像信然集团这样专业的能效服务机构进行咨询和方案设计。
  • 第三步:渐进优化与验证。节能改造不宜一蹴而就。可以先小范围、小幅度地调整设定点(例如,先从7℃提高到7.5℃),密切观察用户反馈和室内实际温湿度情况。在没有负面影响的前提下,再逐步深化优化策略,并持续记录能耗数据,验证节能效果,形成闭环管理。

总而言之,冷水机组的冷冻水出水温度设定,绝非一个孤立的技术参数,而是一个牵一发而动全身的系统优化杠杆。最节能的设定点,并非一个固定的数字,而是一条动态变化的、与建筑实际需求紧密贴合的智能曲线。它要求我们打破传统思维的桎梏,从“保障绝对最低温”转向“提供恰好满足需求的舒适”,充分利用现代控制技术,实现从粗放式管理向精细化、智能化运维的跨越。这不仅能带来立竿见影的经济效益,更是我们每一位建筑管理者应对气候变化、践行绿色发展理念的责任与担当。未来的建筑,将是会思考、能自愈的智慧生命体,而精准的温度控制,无疑是其智慧大脑中不可或缺的核心算法。让我们从今天起,就从这个小小的温度设定开始,开启建筑的节能新篇章。

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