摘要： 改變水流量對主機(jī)的性能及穩(wěn)定性會(huì)不會(huì)有影響呢？過去我們都不甚了解，一直到近日分別以計(jì)算機(jī)仿真，并經(jīng)實(shí)場測試后，才完全掌握這項(xiàng)技術(shù)。在過去，變流量系統(tǒng)( P-S系統(tǒng) )指的是改變 2 次側(cè)泵的水量，但仍然供給主機(jī)蒸發(fā)器固定的水流量。
     
      前言
    
     依照主機(jī)的負(fù)載率比例調(diào)降蒸發(fā)器的冰水流量，藉此提升空調(diào)系統(tǒng)的效率，降低泵浦耗電值，也就能省下業(yè)主的成本。經(jīng)McQuay公司測試，結(jié)果顯示成效良好。工程設(shè)計(jì)選用McQuay公司的產(chǎn)品（本人幷非在為McQuay做廣告），能**地省下能源**。
    
     事實(shí)上，改變水流量對主機(jī)的性能及穩(wěn)定性會(huì)不會(huì)有影響呢？過去我們都不甚了解，一直到近日分別以計(jì)算機(jī)仿真，并經(jīng)實(shí)場測試后，才完全掌握這項(xiàng)技術(shù)。在過去，變流量系統(tǒng)( P-S系統(tǒng) )指的是改變 2 次側(cè)泵的水量，但仍然供給主機(jī)蒸發(fā)器固定的水流量。
    
     McQuay 公司計(jì)算機(jī)仿真及實(shí)場測試的結(jié)果均吻合理論分析的結(jié)果，同樣都證實(shí)到當(dāng)蒸發(fā)器內(nèi)冰水流量降到設(shè)計(jì)量的50%時(shí)，基本上并不改變主機(jī)的耗電率 千瓦 / 冷噸 ( KW / RT ) 值。這里指的是固定冰水，進(jìn)出蒸發(fā)器的冰水溫度差，讓冰水流量隨主機(jī)負(fù)載率比例調(diào)整。在許多案例中，就算降低到25%，也不致于造成問題。如果流進(jìn)蒸發(fā)器的冰水流量再降到低于25% 就會(huì)造成操作上的不穩(wěn)定。此外，不論 在任何一種負(fù)載條件下，急速的改變冰水流量均會(huì)不利于主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。一般而言，蒸發(fā)器內(nèi)冰水流量每分鐘不得減量超過2% 的變化量。
    
     研究及實(shí)驗(yàn) Testing And Research
    
     為了解蒸發(fā)器內(nèi)冰水流量和離心式主機(jī)操作穩(wěn)定度及耗電率千瓦 / 冷噸 (KW / RT,Cop ) 的相互關(guān)系， McQuay工程專家分三種方式分別進(jìn)行評估及研究。
    
     1. 依熱傳學(xué)理論公式及壓縮機(jī)效率參數(shù)來分析。
     2. 計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真。
     3. 依據(jù) ARI 認(rèn)可的測試標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際操作主機(jī)，改變蒸發(fā)器冰水流量，取得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)數(shù)值仿真結(jié)果做比較分析。
    
     現(xiàn)在簡單說明一下這三種評估及研究的內(nèi)容。
    
     理論分析 Teachnical Review
    
     當(dāng)滿液式蒸發(fā)器內(nèi)冰水流量依主機(jī)負(fù)載比例減少，有幾項(xiàng)改變跟著發(fā)生。先是冰水溫度差 LMTD ( log mean temperature difference ) 會(huì)變大。銅管內(nèi)表面熱傳系數(shù)hi 隨冰水流量變率的 0.8 次方而變化，因此總熱傳系數(shù)( overall heat transfer coefficient ) 也會(huì)變小。
    
     1/U=1/ ho+ Rfo+x/Kw+RfiAo/Ai+1/Hi Ao/Ai
     該公式中： hi—銅管內(nèi)( 冰水側(cè) ) 表面熱傳系數(shù)
    
     Ho—銅管外表面熱傳系數(shù)
    
     Rfo，Rfi—污垢系數(shù)
    
     如果減少冰水流量，則銅管內(nèi)冰水流速也就跟著降低了，這意味蒸發(fā)器的熱傳率減少，而且蒸發(fā)器內(nèi)冷媒溫度變低了。因此壓縮機(jī)在相同的負(fù)載條件下，壓頭(壓縮功)會(huì)略為增加。此時(shí)壓縮機(jī)的效率可能會(huì)增加或減少，但一般而言，主機(jī)效率千瓦 / 冷噸 ( KW / RT ) 值會(huì)略增加。蒸發(fā)器的水頭壓損隨冰水流量變率的 1.8 次方變化。再看熱傳公式可寫成：
    
     Q=Ax(LMTD)xU
    
     到此，我門看到了兩個(gè)問題。個(gè)問題：LMTD 增加，U 值減小的程度其限度為何 ? **個(gè)問題：蒸發(fā)溫度和壓縮機(jī)效率所受影響程度有待再探討。
    
     McQuay 將在下一階段的計(jì)劃深入研究上述 2 個(gè)問題
     數(shù)值模擬 Computer Simulation
    
     藉用 McQuay 主機(jī)效能仿真程序軟件，我們選用不同型式主機(jī)來試算操作狀況&條件。假設(shè)空調(diào)負(fù)載 225 冷凍噸，研究蒸發(fā)器變水量，求得蒸發(fā)近接溫度( evaporator approach temperatures )及 LMTD 的變化行為。先是全量操作，接著是依負(fù)載比例改變蒸發(fā)器冰水量至75%、50%及25%，在每一個(gè)階段均維持水溫差10℉ 的條件下求得 各狀態(tài)點(diǎn)性質(zhì)，含 仟瓦 / 冷噸 ( kw / RT ) 值。冷凝器的部分冷卻水流量及進(jìn)水溫度均保持固定不變。
    
     計(jì)算機(jī)計(jì)算出來的結(jié)果顯示在選定的負(fù)載操作點(diǎn)上，固定蒸發(fā)器內(nèi)冰水流量求得之主機(jī)效率值和改變蒸發(fā)器冰水流量求得之主機(jī)效率值是相當(dāng)吻合的。如下圖所示。水側(cè)壓頭損失則一如預(yù)期是流量的1.8次方關(guān)系式。
    
     實(shí)機(jī)測試 Test Stand Verification
    
     McQuay 選了一臺(tái)225冷凍噸的離心式冰水主機(jī)，一ARI 測試標(biāo)準(zhǔn)程序測試，其中蒸發(fā)器的冰水流量依主機(jī)負(fù)載率等比例變化其水量，分別測得 100% 滿載，及75%、50%、25%等部份負(fù)載的數(shù)據(jù)。在每一個(gè)負(fù)載比例點(diǎn)，先供給 100% 的蒸發(fā)器冰水量，再提供該等比例調(diào)降的蒸發(fā)器冰水量，藉此比較定流量 及變流量之下主機(jī)之性能。整個(gè)測試中，冷凝器的冷卻水流量及進(jìn)水溫度均保持定值不變。
    
     測試的結(jié)果非常近同于計(jì)算機(jī)所仿真的結(jié)果。當(dāng)主機(jī)負(fù)載率在100%、75%及50%等三狀態(tài)時(shí)，每一狀態(tài)的定流量 ( 100% 供冰水 ) 及變流量 ( 冰水流量正比于主機(jī)負(fù)載率 ) 之主機(jī)效率差異均不超過1%。當(dāng)主機(jī)負(fù)載率達(dá)25%時(shí)，定流量的主機(jī)仍可穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，但變流量時(shí)就會(huì)造成一些問題了。
    
     測試中，約略保持進(jìn)入蒸發(fā)器的回水溫度為定值，但是離開蒸發(fā)器的出水溫度則呈現(xiàn)每 15 到 30 秒之間會(huì)有 4℉ 的波動(dòng)變化。這意味熱傳的不穩(wěn)定性，當(dāng)然也可能混雜了銅管內(nèi)水流速減低及整體熱傳行為減低的效應(yīng)。
     結(jié)論 Condusions
    
     如果經(jīng)適當(dāng)?shù)目刂齐x心式冰水主機(jī)的蒸發(fā)器內(nèi)冰水流量得依主機(jī)負(fù)載率等比例的調(diào)降。這一控制行為基本上并不影響主機(jī)單機(jī)的效率及操作的穩(wěn)定性。