设计指南 大温差系统应用
“绿色建筑”、“可持续发展”、“环保”、“节能“、”双碳“，这些词汇越来越多的出现在媒体、国家政策和实行标准之中，为什么现在的高效冷水机房系统都在做大温差设计？为什么大温差的空调系统越来越受到暖通设计师们的青睐？
大温差系统是一个减少空调系统投资，降低能耗的先进观念。目的是为了优化空调系统各设备间的能耗配比，在保证舒适度的前提下，减少冷量输配的能耗，或是减少冷却塔和末端空调箱的能耗，同时降低系统投资。上世纪90年代，西方很多空调设计顾问对大温差的冷水系统进行了深入研究并付诸实践，在项目的设计中采用了大温差系统。在一些专业刊物中，已经对利用大温差实现节省初投资，降低运行费用有了充分的论述。
在过去的30年中，随着冷水机组的技术改进和机载控制技术的革新，冷水机组的效率大大提升，目前已经达到COP7.8（特灵生产的离心式冷水机组AHRI额定工况）。当效率接近卡诺循环这一极限，即COP接近8.33时，机组的材料成本将会剧增，其原因在于，为了使效率得到微小的提高，不得不在换热器中增加很多的传热面积。因此，即使机组效率可以继续提高，其代价也是十分高昂的。毕竟“从60分到90分容易，从90分到100分难”的道理，大家都懂。
因此我们把目光转向系统，与冷水机组配套的水泵、冷却塔是否还有进一步下降能耗的可能？答案是肯定的。
考虑到冷量计算的基本公式，Q=mCpΔT，假定比热Cp为常数，为保持冷量Q不变，可以降低水流量m并增大温差ΔT，就可以减小水的输送能耗。于是，我们伟大的前辈们就想到了利用实施大温差，从而达到运行节能的效果。它不是着眼于系统中的某一设备，而是作通盘的考虑，追求系统效率的提升和初投资的降低。
案例分析
为了理解大温差系统在运行上的低能耗特点，我们选择一个1800冷吨(6329kW)的酒店空调系统来分析。该酒店位于上海，全年空调运行时间为5月至11月。
冷却塔的年能耗从1,006,332kWh降低到756,593kWh，降低33%；
水泵的年能耗从1,082,495kWh降低到679,724kWh，降低59%；
冷水机组的年能耗从2,801,312kWh上升到2,996,110kWh，增加7%；
三项汇总，年冷水机房总能耗从4,890,140kWh降低到4,432,427kWh，降低10%。
从上述模拟结果看，大温差的系统意在使冷水机组承受相对严苛的工况来使系统的其它部份，如水泵，冷却塔的能耗得以降低，从而达到系统运行节能的目的。这时，特灵独有的三级离心高效冷水机组就能英勇地扛起此重任啦！
Q&A
大温差设计会影响末端效果吗？
根据实验验证，冷水侧的大温差应该是朝着低温的方向发展，使表冷器更冷。低冷水温度可以增加表冷器换热时冷水与空气间的对数温差，虽然大温差形成的低流量会降低表冷器的换热系数，但总体上，末端表冷器的换热量会增加，因为对数温差引起的换热增加大于流量减少导致的换热减少。
德克萨斯州实验室的Don Fiorino经过实验发表一篇论文，以描述表冷器的换热现象：当表冷器水流量达到100%时，表冷器换热量为100%。若水流量降到50% 时，表冷器的换热量却仍可以达到80%，此时表冷器的水力压降为满流量压降的25%。而系统在运行时，80%的部分负荷出现的机会相当多。
我们再对一个4排管表冷器的换热量进行不同工况下的运行对照。在进风干球温度27℃，湿球温度19.5℃的条件下，大温差工况下表冷器的换热量比常规温差工况下的换热量提高了17%。因此，末端在需求的冷量相同的情况下，大温差条件下可以允许选用较小的空调箱。
特灵空调箱还可选配扰流器，使水流增加扰动，增加换热系数。
对于风机盘管在大温差下面的换热表现，利用下表的实验数据同样能证明在大温差工况下，冷量有所增加，这就为业主或设计师在选用大温差系统时，免除了增加末端风机盘管投资的顾虑。
风机盘管在常规温差和大温差下的换热
HFC-06，12片/英寸，低静压：
同时，国内的学者也对这个问题进行了研究，得出了类似的结论。《暖通空调》2004年第34卷第3期杂志发表的论文《冷水大温差对表冷器及风机盘管性能的影响》中指出“降低冷水供水温度。在表冷器进水温度为5 ℃时，冷水温差为 7 , 8 ℃的性能接近常规工况时的性能”。那什么时候要谨慎使用大温差呢？在冷冻水采用7℃进水温度不变的时候，“采用冷水大温差后，表冷器和风机盘管性能都有所下降 ,其中去湿能力的下降最为显著 , 而风机盘管性能下降更多。”不过，业主朋友完全不用担心，依靠特灵强大的选型和模拟软件进行校核，合理配置低温低流，换热充分的末端表冷器在大温差工况下不但不会增加投资，而且可以降低投资。
更多大温差系统在高效机房像中的应用
上海某汽车零配件制造商
本项目为多层工业项目，建筑主要功能为汽车电子零配件制造。
技术特点：
- 高效冷水机组应用- 双侧大温差系统应用
- 冷冻泵、冷却泵变频应用
- 自由冷却系统与余热回收应用
- BIM 正向全方案设计应用（包含低阻力设计）
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承诺冷站全年综合能效为5.29。
无锡某半导体工厂
为半导体产业化建设项目，项目总用地面积102661.2平方米，总建筑面积140650.9平方米。本项目冷水机房设置于综合动力站3F。
技术特点：
- 全变频离心机组：变频机组启动电流低，对电网冲击最小。总电流谐波小于5%，不用另外购买电容补偿柜。部分负荷效率高。- 双侧大温差系统应用：低温6-12℃/32-38℃，中温12-18℃/32-38℃
- BIM 设计、低阻力管道设计和管道预制化
- 高性能机房群控系统
- 高精度计量与验证系统
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承诺冷站全年低温系统+中温系统制冷综合COP达到6.0。
珠海某高新技术一/二期厂房
本项目位于广东省珠海市，为电子制造工厂项目，主要为制造车间供应冷水和热水，该项目为地上4层建筑。
技术特点：
- 高效冷水机组应用：机组AHRI认证，超高效国标工况定频机组COP=7.11，变频机组超高效国标工况COP=6.9，国标IPLV = 9.49，每分钟流量变化率30% 不宕机，超低水阻。主机平均负载50% -100% ，处于高效负载区间。- 双侧大温差系统应用
- 冷冻泵、冷却泵变频应用
- 冷冻水泵采用变频电机，工作点效率>86% ，独立散热电源，转速1485rpm 低噪音；冷却水泵采用IE3电机，工作点效率>82% ，转速1485rpm 低噪音。
- 高效冷水机房群控系统应用
- BIM 技术应用
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承诺冷站全年综合能效为5.29。
常熟某芯片生产厂
本项目位于江苏省常熟市，为新建年产1.5GWh动力与储能锂离子电芯生产工厂，总建筑面积约36632㎡。能源中心负责给一号厂房和二号厂房提供冷冻水。
技术特点：
- 双侧大温差系统应用- 冷冻水供回水温度6/12℃，温差6℃; 冷却水供回水温度32/38℃，温差6℃.
- BIM设计优化管线综合及设备安装空间
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承诺冷站全年综合能效不低于6.0。
荆门某锂电池工厂
本项目位于湖北省荆门市，供冷建筑为Q 8栋厂房和Q95厂房。共2层，建筑高度21.4m，建筑面积约60,000平方米。此项目为锂电池工厂项目，除满足车间内环境供冷需求外，还须满足工艺负荷。
技术特点：
- 双侧大温差系统应用夏季：冷冻侧供回水温度6/14℃，8℃温差。冷却测供回水温度31/37℃，6℃温差。
冬季：冷冻侧供回水温度10.5/18.5℃，8℃温差。冷却测供回水温度9.5/12.5℃，3℃温差。
- 一次泵变流量系统应用
- 自由冷却系统应用
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承诺冷站全年综合能效为6.09。
惠州某医疗器械工厂
本项目位于广东省惠州市惠阳区，为新建工业园厂区内1~5栋厂房的空调制冷机房，总建筑面积为108,554㎡，空调面积为70,895㎡。根据规划，制冷机房制冷量需求为4,000RT，主机房设置在1A地下一层，冷却塔设置在2号厂房楼顶。
技术特点：
- 双侧大温差系统应用本项目采用大温差系统设计，是为了优化空调系统各设备之间的能耗配比，在保证厂房冷冻水需求的前提下，减少水泵输送能耗，同时降低制冷机房初投资。
- 冷冻水一次泵变流量控制
- 冷却水泵变流量控制
- 冷却塔CTO控制于主机间优化设计
- 低阻力管路系统设计
- 机房设备机管路优化布置
- 智能控制系统
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承担整体机房设计、供货、安装及调试，承诺冷站全年综合能效为5.2。
惠州某医疗器械工厂
本项目位于广东省惠州市惠阳区，为新建工业园厂区内1~5栋厂房的空调制冷机房，总建筑面积为108,554㎡，空调面积为70,895㎡。根据规划，制冷机房制冷量需求为4,000RT，主机房设置在1A地下一层，冷却塔设置在2号厂房楼顶。
技术特点：
- 大温差系统应用- 高效冷水机组应用
- 冷冻泵、冷却泵变频应用
- 循环水泵、冷塔技术参数优化
- 高效冷水机房群控系统应用
制冷机房能效比：
本项目基于能耗模拟结果，承担整体机房设计、供货、安装及调试，承诺冷站全年综合能效为5.84。
