风机盘管空调系统冷水最佳供回水温度的计算

第27卷第6期2011年6月

［文章编号］1002-8528（2011）06-0087-05

建筑科学Vol.27，No.6Jun．2011

BUILDINGSCIENCE

风机盘管空调系统

冷水最佳供回水温度的计算

王

刚（河北科技大学

建筑工程学院，石家庄050018）

［摘要］在空调房间空调效果不变的情况下，为了使冷水系统运行时的能耗最小，应对风机盘管空调冷水系统在一定

条件下的最佳供回水温度进行计算。本文首先以传热学和流体力学理论为基础，对风机盘管、冷水机组和水泵在不同冷水供回水温度下运行时的能耗进行了计算，得到了不同冷水供回水温度和不同水泵扬程工况下的冷水系统单位制冷量能耗计算

196、245和294kPa（15、20、25表达式，而后绘制了相应的能耗变化曲线。分析可知：在本文的计算条件下，当水泵扬程为147、

系统单位制冷量的能耗随温差的增大而增加；当水泵扬程为343和392kPa（35和40mH2O）时，系统单位制和30mH2O）时，

冷量的能耗在供回水温度为6.14/12.14℃时最小，该数值与设计时的7/12℃不同。因此，为了使系统运行时的能耗最小，应根据冷水机组的实际运行工况、系统的阻力损失，以及所要达到的空调效果来确定冷水的供回水温度。

［关键词］冷水温度；空调运行；运行能耗；建筑节能［中图分类号］TU831.4［文献标识码］A

暖

［Abstract］Inordertoobtaintheminimumenergyconsumptionoftheoperationalchillersystemwiththeunchangedair-conditioningeffects，theoptimalsupplyandbackwatertemperaturesoftheair-conditioningsystemshouldbecalculated．Inthispaper，basedonthetheoriesofheattransferandfluidmechanics，theenergyconsumptionsoffancoil，waterchillerunitandpumpwerecalculatedrespectivelyunderdifferentsupplyandbackwatertemperatures．Andthen，therelevantcomputedexpressionswereachievedandvariationcurvesofenergyconsumptionwereplotted．Accordingtothecomputationalconditionsofthispaper，whenthewaterheadswereof147，196，245and294kPa（15，20，25and30mH2O），theenergyconsumptionsoftheunitrefrigerationcapacitywouldbelager

theenergywiththeincreasedtemperaturedifference．Meanwhile，whenthewaterheadswereof343and392kPa（35and40mH2O），

consumptionoftheunitrefrigerationcapacityhadtheminiumvalue，thecorrespondingsupplyandbackwatertemperatureswere6.14/12.14℃，whichweredifferentwiththedesignvalues（7/12℃）．Therefore，inordertogettheminimumenergyconsumption，thesupplyandbackwatertemperaturesshouldbecalculatedbasedonthepracticeoperationalconditions，thewatersystemresistancelossandtherequiredair-conditioningeffects．

buildingenergy-saving［Keywords］chilledwatertemperature，air-conditioningoperation，operationalenergyconsumption，

通

空

调

在

线

ttp

在我国，建筑作为能源消耗大户，其能耗占总能耗的30%左右，而空调系统能耗占建筑总能耗的60%以上［1］。冷水系统作为空调系统的重要组成部分，在承担冷量制造、传输、利用功能的同时也消耗了大量能源。《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）规定：空调冷水参数应通过技术经济比较后确定。宜采用以下数值：1）空调冷水供水

［收稿日期］2010-12-15［修回日期］2011-01-18

［作者简介］王刚（1978-），男，硕士，讲师［联系方式］wanggang159@tom．com

://

WANGGang（CollegeofArchitectureEngineering，HebeiUniversityofScienceandTechnology，Shijiazhuang050018，China）

温度：5～9℃，一般为7℃；2）空调冷水供回水温差：5～10℃，一般为5℃。目前，国内空调冷水供回水设计温度大多为7/12℃，温差为5℃，并以此为基础进行冷水系统的管路设计和空调设备的选型。由于国内建筑中风机盘管空调系统比较多，本文对该系统（设计供回水温度为7/12℃）在不同供回水温度下运行时的冷水系统能耗进行了计算和对比，确定了空调系统运行时的冷水最佳供回水温度。

CalculationonOptimalSupplyandBackWaterTemperaturesofFanCoilAir-conditioningSystem

.eh

cr.com

建筑科学第27卷

表2

显热供冷量不变时的冷水供水温度

55/57

65/66.31

75/75.71

85/85.18

95/94.69

105/104.25

1冷水供回水温度的计算

空调冷水系统在不同供回水温度下运行时，房

温差/℃

Mw/Mw．s/（kg/h）

tw1/℃

间的空调效果应满足要求，即空调末端设备的全热量和显热量应满足要求。目前，空调系统的末端装置大多是空气处理机组的表冷器和风机盘管，由于表冷器同风机盘管换热的机理相同，而表冷器盘管排数大于风机盘管盘管排数，在冷水供回水温差相同的情况下，冷水温度对风机盘管换热性能的影响大于对表冷器换热性能的影响

［2］

2冷水供回水温度对冷水系统能耗的影响

空调冷水系统由冷水机组、冷水泵、末端装置、

冷水管路及阀门附件组成，其中前3个部件是主要耗能部件。本文对3个部件的能耗分别进行计算，分析在不同冷水供回水温度下运行时设备能耗的变化情况。2.1

冷水供回水温度对冷水机组能耗的影响冷水机组作为空调系统的心脏，其运行性能对

。因此，本文以风机盘管为

例，计算空调系统所需要的冷水供回水温度。

风机盘管的全热供冷量和显热供冷量可根据式（1）和式（2）进行计算［3］：

Qttwb1－tw1Mw

=Qt．s12．5Mw．s

Qst1－tw1=Qs．s20

－0.7

wb1

w．s

twb1分别为设计工况下风机盘管进风口空气的干球

ttp

℃；t1和kW；tw1为风机盘管设计工况下的进口水温，℃；Mw和温度和湿球温度，取值为室内设计参数，Mw．s分别为设计工况和额定工况下风机盘管的供水kg/h。量，

线

在

以室内空气干球温度为25℃、湿球温度为

调

空

19.4℃（相对湿度为60%）为例，在室内全热供冷

知，在风机盘管全热供冷量和显热供冷量不发生变化时，当供回水温差从5℃逐渐变化到10℃时，冷水供水温度逐渐降低，即冷水供水温度越低回水温度越高。但是，在相同的供回水温差下，全热供冷量不发生变化时的冷水供水温度低于显热供冷量不发生变化时的相应值。所以冷水的供水温度应取全热供冷量不发生变化时的计算温度，否则会使室内相对湿度高于设计值。

表1

全热供冷量不变时的冷水供水温度

55/57

65/66．14

75/75.37

85/84.67

95/94.01

105/103.41

暖

见表1和表2。由表可供回水温差时的供水温度，

通

量和显热供冷量不变的条件下，计算可知不同冷水

可得到：

://

定工况下的风机盘管全热供冷量和显热供冷量，

改变的主要是热热阻Rδ和污垢热阻Rf基本不变，

［5］

冷水侧的对流换热热阻Rw，而相关文献表明：冷

水侧热阻一般占整个蒸发器热阻的37.5%左右。由K=1/（Rr+Rδ+Rf+Rw）=0.375/Rw=0.375αw可知，冷水侧对流换热系数的变小使得蒸发器总传热系数K变小。由于空调系统所承担的冷负荷不发生变化，所以冷水供回水温度改变前后，冷水机组的制冷量不发生变化。根据式（3）：

Q=KFΔTmKFΔTm=K'FΔTm'

（3）（4）

Q为两流体在蒸发器内的换热量，W；K和K'式中，

分别为冷水供回水温度不相同时，蒸发器的总传热m2；ΔTmW/（m2·K）；F为蒸发器的换热面积，系数，

和ΔTm'分别为冷水供回水温度不相同时蒸发器的℃。对数换热温差，

由于机组换热面积F不变，对式（4）进行整理得到：

80.8

v0.ΔTm'wΔTm=（vw'）

kW；Qt．s和Qs．s分别为名义额供冷量和显热供冷量，改变的情况下，制冷剂侧对流换热热阻Rr、管壁导

Qt和Qs分别为设计工况下风机盘管的全热式中，

热系数变小。对于冷水壳管式蒸发器，在冷水流量

.eh

()

tM(19.)(5M)

0．367

（1）

0.205

空调系统有着重要的影响。当冷水供回水温差变大后，冷水流量会变小，通过冷水机组蒸发器冷水侧的

0.8［4］

即流速变小，对流换存在正比关系（αw～vw），

0.8

水流速变小，而冷水侧对流换热系数αw与流速vw

（2）

.com

（5）

温差/℃

Mw/Mw．s/（kg/h）

tw1/℃

vw和vw'分别为冷水供回水温度不相同时蒸发式中，

m/s；其余参数含义同器中冷水在管道中的流速，前。

第6期王刚：风机盘管空调系统冷水最佳供回水温度的计算

又由于：ΔTm

tw2－tw1Δt1－Δt2

t－tw1Δt1

ln1+w2ln

tw1－toΔt2

h2－h1P1

=（1.1～1.15）

h1－h4ηiηmηdo

（8）

（6）

P为制冷压缩机配用电动机输入功率，kW；式中，

（1.1～1.15）为安全系数，h2和本文取为1.125；h1、h4分别为状态点1、2、4所对应的焓值，kJ/kg；o为kW；ηi、ηm和ηd分别为制冷压缩冷水机组制冷量，

机的指示效率、摩擦效率和传动效率，本文ηiηmηd取值为0.685。

Δtw

ln1+

Δtw

tw1－to

式中，Δt1和Δt2分别为换热器两端的冷热流体温度℃，差，Δt1=tw2－to，Δt2=tw1－to；tw1和tw2分别为冷℃；to为蒸发器中制冷剂的蒸发水的供、回水温度，℃；Δtw为冷水的供回水温差，℃；其余参数含温度，义同前。

将式（6）代入式（5）整理后可得到：ln1+

Δtw'

tw1'－to'Δtw

ln1+

tw1－to

()

由式（7）可以看出，冷水供回水温度不相同时，冷水流速、冷水温差、冷水机组出口温度和制冷剂蒸发温度之间存在一定的关系。当冷水温差和冷水机组出口温度确定后即可由式（7）求出制冷剂的蒸发

ttp

://

5.0

输入功率

/（kW/kW）

0.2511

℃；其余参数含义同前。差，

3.890.2615

冷水的供回水温Δtw'为冷水供回水温度改变后，

℃；为蒸发器中制冷剂的蒸发温度，数值与to不同，

.eh

2.890.2710

℃；to'tw1'为冷水的供水温度，式中，数值与tw1不同，

Δtw'vw'

Δtwvw

()

0.8

()

Δtw'Δtw

0.2

（7）

cr.com

1.970.2798

1.100.2883

0.300.2962

调

制冷剂蒸发温度为5℃为基础条件，其它不同冷水

在

温度。以冷水供回水温差为5℃、供水温度为7℃、供回水温度下的制冷剂蒸发温度的计算结果见表

线

空

2.2冷水供回水温度对冷水泵能耗的影响冷水循环流动时要克服管路、阀门以及设备的

通

3。由表可知，当冷水供回水温差变大、供水温度降

暖

低时，制冷剂蒸发温度逐渐降低。冷水供回水温差每增加1℃，蒸发温度降低的数值分别为1.11、1.01、0.92、0.86和0.81℃，其数值变化呈减小的趋势。

表3

温差供水温度tw1蒸发温度to

沿程阻力和局部阻力，所消耗的能量由冷水泵供给。在系统管路、阀门及设备不变的情况下，系统的总阻力数S不发生变化，当冷水流量发生变化时，系统总阻力ΔP与流量Q存在如下关系：

ΔP=SQ

不同冷水供回水温度下的制冷剂蒸发温度

575

66.143.89

75.372.89

84.671.97

94.011.10

103.410.30

℃

（9）

式中，ΔP为流体流经系统管路、阀门及设备时产生Pa；S为系统管路、的阻力损失，阀门及设备的阻抗，m3/s。kg/m7；Q为流体的体积流量，

而此时冷水泵的性能变化（转速发生变化）遵循相似律

［7］

根据蒸气压缩式制冷的热力学原理，当冷凝温度不发生变化时，蒸发温度越低，压缩机的耗功量越大。本文以蒸气压缩式制冷的理论循环为例（压焓图如图1所示），对制冷压缩机配用电动机单位制冷量时的输入功率进行计算。其计算式为

［6］

，即Q

=Qm

：

H、Hm、N和Nm分别为水泵运转转速为Q、Qm、式中，

n和nm（r/min）时，所提供的水流量、扬程和功率，

=Hm

n=nmNm

（10）

建筑科学

Pa和kW。单位分别为m/s、

第27卷

其余参数含义同前。

0=mcpΔt

（12）

cp为水的定压比热容，式中，取值为4.1868kJ/（kg

（11）

·K）；Δt为冷水供回水温差，℃；其余参数含义同前。

利用式（13）对不同冷水供回水温度下单位制冷量的水泵功率进行计算，其结果见表5。

gHN

1000ηcpΔt0

7（5/7）Q

－3

根据式（11）可计算当冷水温差发生变化时水泵所消耗的功率：

mgHρgQHγQH

==1000η1000η1000η

N/m；g为重力加速度，式中，γ为输送流体的容重，kg/m；m为取值为9.8m/s；ρ为输送流体的密度，

kg/s；η为水泵全效率，输送流体的流量，取为0.6；

表5

温差/℃流量

水泵功率/（kW/kW）

0.7802×10

－3

（13）

不同冷水供回水温度下的单位制冷量的水泵功率

6（5/6）Q

8（5/8）Q

－3

9（5/9）Q

－3

10（5/10）Q

－3

H0.4515×10H0.2843×10H0.1905×10

H0.1338×10H0.0975×10

－3

注：Q和H分别为冷水供回水温度为7/12℃时的水泵流量和扬程，单位分别为m/s和Pa。

末端装置的能耗是由风机盘管机组和新风空调机组内的风机运转所引起的。风机盘管机组的风机一般分为高、中、低三档风速，风机在不同档位运行时风机盘管机组的制冷量不同，耗电量也不同。本文不考虑风机盘管风量的变化，即风机盘管机组的风机能耗不变。另外，新风空调机组是由盘管和风机组成的，本文不考虑新风风量的变化，即新风空调机组的风机能耗不变。综上所述，不同冷水供回水

2.4冷水供回水温度对系统总能耗的影响将不同冷水供回水温度下的冷水机组和冷水泵

供水温度/℃冷水机组能耗/（kW/kW）冷水泵能耗/（kW/kW）总能耗/（kW/kW）

70.25110.7961×10

0.2511+0.7961×10

－7

线

温差/℃56

表6不同冷水供回水温度下冷水系统单位制冷量的总能耗

75.370.27100.2901×10

0.2710+

－7

ttp

://

温度下冷水系统单位制冷量的总能耗计算结果如表

6和图2所示。

kPa（15、20、25、30、35和40mH2O）时，不同供回水

196、245、294、343和392间，分别计算当H=147、

.eh

调冷水泵扬程在147～392kPa（15～40mH2O）之

84.670.2798

能耗相加，可得到空调冷水系统的总能耗。通常空

.com

2.3冷水供回水温度对末端装置能耗的影响温度下的末端装置风机能耗不发生变化。

94.010.28830.1365×10－7H

0.2883+

－7

103.410.29620.0995×10

0.2962+

－7

6.14

调

0.4607×10－7H

0.2615+

0.4607×10

在

0.2615

0.1944×10－7H

0.2798+0.1944×10

空

－7

0.2901×10

－7

0.1365×10H0.0995×10

－7

Pa。注：H为冷水供回水温度为7/12℃时的水泵扬程，

暖

通

第6期王刚：风机盘管空调系统冷水最佳供回水温度的计算

与设计时的7/12℃有所不同，该数值可通过计算得出。

6.14℃，供回水温差为6℃时，系统总能耗最小。可见，系统运行时最佳的冷水供回水温度与设计时的供回水温度并不总是相同。

5）为降低系统运行能耗，应根据系统冷水机组的实际运行工况的阻力损失，以及所要达到的空调效果来计算确定冷水的供回水温度。

［参考文献］

［1］陆亚俊，马最良，邹平华．暖通空调［M］．2版．北京：中国建筑

2007．工业出版社，

［2］马最良，倪龙，唐青松．空调水系统的节能要点［J］．中国建设

2008，10：12～15．信息：供热制冷，

［3］韩伟国，陆亚俊．风机盘管加新风空调系统ε值比较设计方

3结论

本文对风机盘管空调系统冷水运行供回水温度进行了计算分析，得到以下结论：

1）要保持空调效果不变，可以通过降低冷水供水温度、加大冷水供回水温差来实现。

2）保持系统供冷量不变，当冷水供水温度降低、供回水温差加大时，冷水机组蒸发温度降低，使得压缩机耗功量相应增加。

3）保持冷水系统管路、阀门及设备管路特性不发生改变，当冷水供回水温差加大时，冷水流量减少，冷水水泵变转速调节时，其耗功减小。

4）在本文的计算条件下，综合考虑冷水机组和冷水泵能耗的变化，当降低冷水供水温度、加大冷水196、245和294kPa供回水温差时，水泵扬程为147、（15、20、25和30mH2O）时的冷水系统总能耗增加；冷水泵扬程为343和392kPa（35和40mH2O）时，水系统总能耗先减小后增加，在冷水供水温度为

［4］章熙民，任泽霈，梅飞鸣．传热学［M］．5版．北京：中国建筑工

2007．业出版社，

［5］郑东林．大温差空调水系统的应用研究［D］．上海：同济大

2006．学，

2004．国建筑工业出版社，

［7］蔡增基，龙天渝．流体力学泵与风机［M］．4版．北京：中国建

暖

通

空

调

在

线

ttp

://

1999．筑工业出版社，

.eh

［6］严启森，石文星，田长青．空调用制冷技术［M］．3版．北京：中

.com

2002，32（5）：80～83．法研究［J］．暖通空调，

第27卷第6期2011年6月

［文章编号］1002-8528（2011）06-0087-05

建筑科学Vol.27，No.6Jun．2011

BUILDINGSCIENCE

风机盘管空调系统

冷水最佳供回水温度的计算

王

刚（河北科技大学

建筑工程学院，石家庄050018）

［摘要］在空调房间空调效果不变的情况下，为了使冷水系统运行时的能耗最小，应对风机盘管空调冷水系统在一定

196、245和294kPa（15、20、25表达式，而后绘制了相应的能耗变化曲线。分析可知：在本文的计算条件下，当水泵扬程为147、

系统单位制冷量的能耗随温差的增大而增加；当水泵扬程为343和392kPa（35和40mH2O）时，系统单位制和30mH2O）时，

［关键词］冷水温度；空调运行；运行能耗；建筑节能［中图分类号］TU831.4［文献标识码］A

暖

theenergywiththeincreasedtemperaturedifference．Meanwhile，whenthewaterheadswereof343and392kPa（35and40mH2O），

buildingenergy-saving［Keywords］chilledwatertemperature，air-conditioningoperation，operationalenergyconsumption，

通

空

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线

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［收稿日期］2010-12-15［修回日期］2011-01-18

［作者简介］王刚（1978-），男，硕士，讲师［联系方式］wanggang159@tom．com

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WANGGang（CollegeofArchitectureEngineering，HebeiUniversityofScienceandTechnology，Shijiazhuang050018，China）

CalculationonOptimalSupplyandBackWaterTemperaturesofFanCoilAir-conditioningSystem

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cr.com

建筑科学第27卷

表2

显热供冷量不变时的冷水供水温度

55/57

65/66.31

75/75.71

85/85.18

95/94.69

105/104.25

1冷水供回水温度的计算

空调冷水系统在不同供回水温度下运行时，房

温差/℃

Mw/Mw．s/（kg/h）

tw1/℃

［2］

2冷水供回水温度对冷水系统能耗的影响

空调冷水系统由冷水机组、冷水泵、末端装置、

冷水供回水温度对冷水机组能耗的影响冷水机组作为空调系统的心脏，其运行性能对

。因此，本文以风机盘管为

例，计算空调系统所需要的冷水供回水温度。

风机盘管的全热供冷量和显热供冷量可根据式（1）和式（2）进行计算［3］：

Qttwb1－tw1Mw

=Qt．s12．5Mw．s

Qst1－tw1=Qs．s20

－0.7

wb1

w．s

twb1分别为设计工况下风机盘管进风口空气的干球

ttp

线

在

以室内空气干球温度为25℃、湿球温度为

调

空

19.4℃（相对湿度为60%）为例，在室内全热供冷

表1

全热供冷量不变时的冷水供水温度

55/57

65/66．14

75/75.37

85/84.67

95/94.01

105/103.41

暖

见表1和表2。由表可供回水温差时的供水温度，

通

量和显热供冷量不变的条件下，计算可知不同冷水

可得到：

://

定工况下的风机盘管全热供冷量和显热供冷量，

改变的主要是热热阻Rδ和污垢热阻Rf基本不变，

［5］

冷水侧的对流换热热阻Rw，而相关文献表明：冷

Q=KFΔTmKFΔTm=K'FΔTm'

（3）（4）

Q为两流体在蒸发器内的换热量，W；K和K'式中，

分别为冷水供回水温度不相同时，蒸发器的总传热m2；ΔTmW/（m2·K）；F为蒸发器的换热面积，系数，

和ΔTm'分别为冷水供回水温度不相同时蒸发器的℃。对数换热温差，

由于机组换热面积F不变，对式（4）进行整理得到：

80.8

v0.ΔTm'wΔTm=（vw'）

kW；Qt．s和Qs．s分别为名义额供冷量和显热供冷量，改变的情况下，制冷剂侧对流换热热阻Rr、管壁导

Qt和Qs分别为设计工况下风机盘管的全热式中，

热系数变小。对于冷水壳管式蒸发器，在冷水流量

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()

tM(19.)(5M)

0．367

（1）

0.205

空调系统有着重要的影响。当冷水供回水温差变大后，冷水流量会变小，通过冷水机组蒸发器冷水侧的

0.8［4］

即流速变小，对流换存在正比关系（αw～vw），

0.8

水流速变小，而冷水侧对流换热系数αw与流速vw

（2）

.com

（5）

温差/℃

Mw/Mw．s/（kg/h）

tw1/℃

vw和vw'分别为冷水供回水温度不相同时蒸发式中，

m/s；其余参数含义同器中冷水在管道中的流速，前。

第6期王刚：风机盘管空调系统冷水最佳供回水温度的计算

又由于：ΔTm

tw2－tw1Δt1－Δt2

t－tw1Δt1

ln1+w2ln

tw1－toΔt2

h2－h1P1

=（1.1～1.15）

h1－h4ηiηmηdo

（8）

（6）

P为制冷压缩机配用电动机输入功率，kW；式中，

（1.1～1.15）为安全系数，h2和本文取为1.125；h1、h4分别为状态点1、2、4所对应的焓值，kJ/kg；o为kW；ηi、ηm和ηd分别为制冷压缩冷水机组制冷量，

机的指示效率、摩擦效率和传动效率，本文ηiηmηd取值为0.685。

Δtw

ln1+

Δtw

tw1－to

将式（6）代入式（5）整理后可得到：ln1+

Δtw'

tw1'－to'Δtw

ln1+

tw1－to

()

ttp

://

5.0

输入功率

/（kW/kW）

0.2511

℃；其余参数含义同前。差，

3.890.2615

冷水的供回水温Δtw'为冷水供回水温度改变后，

℃；为蒸发器中制冷剂的蒸发温度，数值与to不同，

.eh

2.890.2710

℃；to'tw1'为冷水的供水温度，式中，数值与tw1不同，

Δtw'vw'

Δtwvw

()

0.8

()

Δtw'Δtw

0.2

（7）

cr.com

1.970.2798

1.100.2883

0.300.2962

调

制冷剂蒸发温度为5℃为基础条件，其它不同冷水

在

温度。以冷水供回水温差为5℃、供水温度为7℃、供回水温度下的制冷剂蒸发温度的计算结果见表

线

空

2.2冷水供回水温度对冷水泵能耗的影响冷水循环流动时要克服管路、阀门以及设备的

通

3。由表可知，当冷水供回水温差变大、供水温度降

暖

低时，制冷剂蒸发温度逐渐降低。冷水供回水温差每增加1℃，蒸发温度降低的数值分别为1.11、1.01、0.92、0.86和0.81℃，其数值变化呈减小的趋势。

表3

温差供水温度tw1蒸发温度to

ΔP=SQ

不同冷水供回水温度下的制冷剂蒸发温度

575

66.143.89

75.372.89

84.671.97

94.011.10

103.410.30

℃

（9）

式中，ΔP为流体流经系统管路、阀门及设备时产生Pa；S为系统管路、的阻力损失，阀门及设备的阻抗，m3/s。kg/m7；Q为流体的体积流量，

而此时冷水泵的性能变化（转速发生变化）遵循相似律

［7］

［6］

，即Q

=Qm

：

H、Hm、N和Nm分别为水泵运转转速为Q、Qm、式中，

n和nm（r/min）时，所提供的水流量、扬程和功率，

=Hm

n=nmNm

（10）

建筑科学

Pa和kW。单位分别为m/s、

第27卷

其余参数含义同前。

0=mcpΔt

（12）

cp为水的定压比热容，式中，取值为4.1868kJ/（kg

（11）

·K）；Δt为冷水供回水温差，℃；其余参数含义同前。

利用式（13）对不同冷水供回水温度下单位制冷量的水泵功率进行计算，其结果见表5。

gHN

1000ηcpΔt0

7（5/7）Q

－3

根据式（11）可计算当冷水温差发生变化时水泵所消耗的功率：

mgHρgQHγQH

==1000η1000η1000η

N/m；g为重力加速度，式中，γ为输送流体的容重，kg/m；m为取值为9.8m/s；ρ为输送流体的密度，

kg/s；η为水泵全效率，输送流体的流量，取为0.6；

表5

温差/℃流量

水泵功率/（kW/kW）

0.7802×10

－3

（13）

不同冷水供回水温度下的单位制冷量的水泵功率

6（5/6）Q

8（5/8）Q

－3

9（5/9）Q

－3

10（5/10）Q

－3

H0.4515×10H0.2843×10H0.1905×10

H0.1338×10H0.0975×10

－3

注：Q和H分别为冷水供回水温度为7/12℃时的水泵流量和扬程，单位分别为m/s和Pa。

2.4冷水供回水温度对系统总能耗的影响将不同冷水供回水温度下的冷水机组和冷水泵

供水温度/℃冷水机组能耗/（kW/kW）冷水泵能耗/（kW/kW）总能耗/（kW/kW）

70.25110.7961×10

0.2511+0.7961×10

－7

线

温差/℃56

表6不同冷水供回水温度下冷水系统单位制冷量的总能耗

75.370.27100.2901×10

0.2710+

－7

ttp

://

温度下冷水系统单位制冷量的总能耗计算结果如表

6和图2所示。

kPa（15、20、25、30、35和40mH2O）时，不同供回水

196、245、294、343和392间，分别计算当H=147、

.eh

调冷水泵扬程在147～392kPa（15～40mH2O）之

84.670.2798

能耗相加，可得到空调冷水系统的总能耗。通常空

.com

2.3冷水供回水温度对末端装置能耗的影响温度下的末端装置风机能耗不发生变化。

94.010.28830.1365×10－7H

0.2883+

－7

103.410.29620.0995×10

0.2962+

－7

6.14

调

0.4607×10－7H

0.2615+

0.4607×10

在

0.2615

0.1944×10－7H

0.2798+0.1944×10

空

－7

0.2901×10

－7

0.1365×10H0.0995×10

－7

Pa。注：H为冷水供回水温度为7/12℃时的水泵扬程，

暖

通

第6期王刚：风机盘管空调系统冷水最佳供回水温度的计算

与设计时的7/12℃有所不同，该数值可通过计算得出。

6.14℃，供回水温差为6℃时，系统总能耗最小。可见，系统运行时最佳的冷水供回水温度与设计时的供回水温度并不总是相同。

5）为降低系统运行能耗，应根据系统冷水机组的实际运行工况的阻力损失，以及所要达到的空调效果来计算确定冷水的供回水温度。

［参考文献］

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2007．工业出版社，

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2008，10：12～15．信息：供热制冷，

［3］韩伟国，陆亚俊．风机盘管加新风空调系统ε值比较设计方

3结论

本文对风机盘管空调系统冷水运行供回水温度进行了计算分析，得到以下结论：

1）要保持空调效果不变，可以通过降低冷水供水温度、加大冷水供回水温差来实现。

2）保持系统供冷量不变，当冷水供水温度降低、供回水温差加大时，冷水机组蒸发温度降低，使得压缩机耗功量相应增加。

3）保持冷水系统管路、阀门及设备管路特性不发生改变，当冷水供回水温差加大时，冷水流量减少，冷水水泵变转速调节时，其耗功减小。

［4］章熙民，任泽霈，梅飞鸣．传热学［M］．5版．北京：中国建筑工

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［5］郑东林．大温差空调水系统的应用研究［D］．上海：同济大

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通

空

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在

线

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风机盘管空调系统冷水最佳供回水温度的计算

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