中央空調系統免費制冷技術的經濟分析

李麗波 張慶倫 趙承峰

摘 要：免費制冷系統是一種在室外濕球溫度較低時不運行制冷機組的情況下，從而為建筑為提供冷水的空調節能系統。免費制冷供冷性能和影響免費制冷系統運行的主要因素是室外大氣濕球溫度和建筑物需求負荷。隨著全球經濟的快速發展，對能源的消耗需求也日益的增長，如何將資源進行最優化這已經是全世界共同面對的額問題，在商業建筑上的空調系統的中免費的制冷技術日趨成熟起來，先進的理念顯示出了一定的經濟優越性，這也是空調節的一大改革。

關鍵詞：免費制冷；冷卻塔；濕球溫度；冷負荷

一、免費制冷技術現狀態

免費制冷系統主要利用的天然的冷源提供冷量，主要是在過度季節和冬季，就是在建筑物需要冷負荷的開啟但是冷凍機存在著一定的能源消耗浪費更或者是無法啟動的時候，這個時候就可以直接的利用冷卻塔直接的為末端的設備提供冷源，作為常規空調系統的一種補充系統，在過度季節以及冬季的時候提供冷量，這是一種很有效的節能減排的方法，在改建工程中利用原來的冷卻塔，然后在加上加熱交換的相關設備和其他的輔助設備裝置上常常的用到，在工廠和城市里的綜合大樓上被管飯的應用。

將空氣作為冷熱源是我國空調系統目前的主要采取的一種方法，但是因為受到地域環境的限制，每個地方環境下的空氣季節的溫度變化時不同的，因此而言大面積的普及免費制冷系統還是存在著很多的實際上的問題，但是盡管受到的限制很多，免費制冷系統擁有著很大的節能環保性和便于操作的靈活性，因此可以結合其他節能的優點，盡量的將其系統的節能效果發揮出來，比如在我國的廣東地區，免費制冷系統已經在相當一部分的大樓上開始應用，這也就進一步的說明免費制冷系統在一定的范圍內已經得到了推廣。

二、免費制冷系統形式特點

在室外濕球溫度比較低的時候，制冷機組不運行的情況下為建筑物提供冷源的空調節能系統就是免費制冷系統。它主要被分為直接供冷系統和間接供冷系統這兩大種。利用過渡季節或者冬季比較低的室外氣溫，然后利用特殊的換熱制備，將室內的冷凍水的溫度控制在要一個合適的范圍內，免費冷卻系統將室外的自然冷源利用，大大的節省了能源的消耗，對于一些供冷需要比較早的，或者在過渡的季節以及冬季依然需要供冷的建筑物來說，免費制冷系統給他們帶來了很顯著的經濟性，尤其是在這樣一個對能源消耗只增不減的大環境下來說，免費的制冷系統已經是國內外很多的空調設備廠家研究應用的一個系統。

直接供冷系統：將原有的空調水系統中設置旁通管道，然后將冷凍水環路與冷卻水環路連接在一起這就構成了直接的供冷系統。

間接供冷系統：將系統中的冷卻水系統環路與冷凍水環路相互的獨立，不進行連接，而能量在傳遞的時候主要是依賴中間的換熱設備，這就在很大的晨讀上保證了冷凍水低通環路的持續性，讓其不會存在衛生問題，但是不足之處就是存在中間的換熱損失影響了供冷效果。

雖然說每一種的免費系統制冷形式都是不相同的，但是所有的系統都具備一個共同點那就是在滿足建筑物冷負荷的要求之下，怎么樣才能在最大的范圍內將冷凍機組的開機時間減少，這也是免費制冷系統可不可以實際運行的關鍵。

三、免費制冷系統的經濟性

冷負荷供需指數是決定免費冷系統運行的可行性和經濟性的關鍵。為了衡量免費制冷技術的可行性，將冷負荷供需指數定義Z=Q1/Q2×A（Q1：冷卻塔的冷卻負荷，KW，Q2：建筑物的需求負荷，KW，A：系統的效率因子）冷卻塔在某一時間提供的冷量就是冷卻塔的冷負荷，就這一特定的冷卻塔它會隨著室外的大氣濕球的變化而發生相應的變化，但是建筑物的需求負荷也影響著。某個建筑物在某時刻對冷量的需求量是建筑物的需求負荷，建筑物室內的熱負荷的變化影響著它的大小，為了可以對免費制冷系統有一個更加確切的概念，在這我們引進系統的效率因子這一個概念。板式熱交換的效率、冷卻水和冷凍水泵的效率、冷卻水、冷凍水的輸送管道中的能耗等在熱量傳遞的過程中都會對熱量傳遞的效率有不同的影響。所以效率因子是一個小于1的數值，在實際中的具體系統中可以將它設置為一個常數。

冷卻負荷的計算公式：Q1=CM1△t1（C—水的比熱，4.1868KJ/Kg°C；M1=冷卻水流量KG/S；△t1—冷卻水的溫降range °C；）

建筑物的需求負荷：Q2=CM2△t2（Q2—建筑物的需求負荷量，KW；M2—冷凍水流量，kg/s；△t2—冷凍水水溫降range °C；）

還可以轉換成為另一種式子：Z=C/C×△t1/△t2×A=△t1/△t2×A×B.（B—冷卻水與冷凍水的比值，B=m1/m2）這個時候冷負荷供需的指數Z完全是由冷卻水/冷凍水的溫降決定的。這冷負荷供需數Z表示的是冷負荷的供求關系，免費制冷系統的供冷能力也是它表示。所以當Z大于等于1或者約等于1的時候，建筑物的冷卻負荷是完全可以由免費的制冷系統提供的，但是當Z值比較大的時候，就可以通過減少冷卻塔或者水泵的運行臺數，這樣就可以避免多于的不必要的能源的浪費，節約成本，也避免的后期對設備維護的成本費用。

四、結語

在我國全面建設小康社會的過程中，對于能源的開發與利用是社會發展的支撐，但是節能減排也是經濟社會發展的客觀規律，我國能源領域面臨著嚴峻的挑戰，而免費的制冷技術是在過渡季節或者冬季的時候，利用冷卻塔提供的冷量進行免費的制冷，這種技術可以將冷凍機的開機時間減少，滿足了這個期間內的冷負荷要求，同時也節約了能源，是一種值得研究與普及的技術。免費制冷技術的主要形式是直接供冷和間接供冷，尤其是間接功能最為被廣泛的應用，而影響免費制冷系統運行的主要因素是室外大氣濕球溫度和建筑物需求的負荷，為社會主義更高更快的建設目標作出了卓越的貢獻。

參考文獻：

[1]吳捷，養殖坤，曹業玲.電信空調冷卻塔供冷系統節能應用[J]世界科研研究與發展，2011（3）.

[2]歐陽榮華.中央免費制冷供冷性能分析[J]，中國高新技術企業，2008（13）.