中央空调系统免费制冷技术的经济分析

李丽波 张庆伦 赵承峰

摘 要：免费制冷系统是一种在室外湿球温度较低时不运行制冷机组的情况下，从而为建筑为提供冷水的空调节能系统。免费制冷供冷性能和影响免费制冷系统运行的主要因素是室外大气湿球温度和建筑物需求负荷。随着全球经济的快速发展，对能源的消耗需求也日益的增长，如何将资源进行最优化这已经是全世界共同面对的额问题，在商业建筑上的空调系统的中免费的制冷技术日趋成熟起来，先进的理念显示出了一定的经济优越性，这也是空调节的一大改革。

关键词：免费制冷；冷却塔；湿球温度；冷负荷

一、免费制冷技术现状态

免费制冷系统主要利用的天然的冷源提供冷量，主要是在过度季节和冬季，就是在建筑物需要冷负荷的开启但是冷冻机存在着一定的能源消耗浪费更或者是无法启动的时候，这个时候就可以直接的利用冷却塔直接的为末端的设备提供冷源，作为常规空调系统的一种补充系统，在过度季节以及冬季的时候提供冷量，这是一种很有效的节能减排的方法，在改建工程中利用原来的冷却塔，然后在加上加热交换的相关设备和其他的辅助设备装置上常常的用到，在工厂和城市里的综合大楼上被管饭的应用。

将空气作为冷热源是我国空调系统目前的主要采取的一种方法，但是因为受到地域环境的限制，每个地方环境下的空气季节的温度变化时不同的，因此而言大面积的普及免费制冷系统还是存在着很多的实际上的问题，但是尽管受到的限制很多，免费制冷系统拥有着很大的节能环保性和便于操作的灵活性，因此可以结合其他节能的优点，尽量的将其系统的节能效果发挥出来，比如在我国的广东地区，免费制冷系统已经在相当一部分的大楼上开始应用，这也就进一步的说明免费制冷系统在一定的范围内已经得到了推广。

二、免费制冷系统形式特点

在室外湿球温度比较低的时候，制冷机组不运行的情况下为建筑物提供冷源的空调节能系统就是免费制冷系统。它主要被分为直接供冷系统和间接供冷系统这两大种。利用过渡季节或者冬季比较低的室外气温，然后利用特殊的换热制备，将室内的冷冻水的温度控制在要一个合适的范围内，免费冷却系统将室外的自然冷源利用，大大的节省了能源的消耗，对于一些供冷需要比较早的，或者在过渡的季节以及冬季依然需要供冷的建筑物来说，免费制冷系统给他们带来了很顯著的经济性，尤其是在这样一个对能源消耗只增不减的大环境下来说，免费的制冷系统已经是国内外很多的空调设备厂家研究应用的一个系统。

直接供冷系统：将原有的空调水系统中设置旁通管道，然后将冷冻水环路与冷却水环路连接在一起这就构成了直接的供冷系统。

间接供冷系统：将系统中的冷却水系统环路与冷冻水环路相互的独立，不进行连接，而能量在传递的时候主要是依赖中间的换热设备，这就在很大的晨读上保证了冷冻水低通环路的持续性，让其不会存在卫生问题，但是不足之处就是存在中间的换热损失影响了供冷效果。

虽然说每一种的免费系统制冷形式都是不相同的，但是所有的系统都具备一个共同点那就是在满足建筑物冷负荷的要求之下，怎么样才能在最大的范围内将冷冻机组的开机时间减少，这也是免费制冷系统可不可以实际运行的关键。

三、免费制冷系统的经济性

冷负荷供需指数是决定免费冷系统运行的可行性和经济性的关键。为了衡量免费制冷技术的可行性，将冷负荷供需指数定义Z=Q1/Q2×A（Q1：冷却塔的冷却负荷，KW，Q2：建筑物的需求负荷，KW，A：系统的效率因子）冷却塔在某一时间提供的冷量就是冷却塔的冷负荷，就这一特定的冷却塔它会随着室外的大气湿球的变化而发生相应的变化，但是建筑物的需求负荷也影响着。某个建筑物在某时刻对冷量的需求量是建筑物的需求负荷，建筑物室内的热负荷的变化影响着它的大小，为了可以对免费制冷系统有一个更加确切的概念，在这我们引进系统的效率因子这一个概念。板式热交换的效率、冷却水和冷冻水泵的效率、冷却水、冷冻水的输送管道中的能耗等在热量传递的过程中都会对热量传递的效率有不同的影响。所以效率因子是一个小于1的数值，在实际中的具体系统中可以将它设置为一个常数。

冷却负荷的计算公式：Q1=CM1△t1（C—水的比热，4.1868KJ/Kg°C；M1=冷却水流量KG/S；△t1—冷却水的温降range °C；）

建筑物的需求负荷：Q2=CM2△t2（Q2—建筑物的需求负荷量，KW；M2—冷冻水流量，kg/s；△t2—冷冻水水温降range °C；）

还可以转换成为另一种式子：Z=C/C×△t1/△t2×A=△t1/△t2×A×B.（B—冷却水与冷冻水的比值，B=m1/m2）这个时候冷负荷供需的指数Z完全是由冷却水/冷冻水的温降决定的。这冷负荷供需数Z表示的是冷负荷的供求关系，免费制冷系统的供冷能力也是它表示。所以当Z大于等于1或者约等于1的时候，建筑物的冷却负荷是完全可以由免费的制冷系统提供的，但是当Z值比较大的时候，就可以通过减少冷却塔或者水泵的运行台数，这样就可以避免多于的不必要的能源的浪费，节约成本，也避免的后期对设备维护的成本费用。

四、结语

在我国全面建设小康社会的过程中，对于能源的开发与利用是社会发展的支撑，但是节能减排也是经济社会发展的客观规律，我国能源领域面临着严峻的挑战，而免费的制冷技术是在过渡季节或者冬季的时候，利用冷却塔提供的冷量进行免费的制冷，这种技术可以将冷冻机的开机时间减少，满足了这个期间内的冷负荷要求，同时也节约了能源，是一种值得研究与普及的技术。免费制冷技术的主要形式是直接供冷和间接供冷，尤其是间接功能最为被广泛的应用，而影响免费制冷系统运行的主要因素是室外大气湿球温度和建筑物需求的负荷，为社会主义更高更快的建设目标作出了卓越的贡献。

参考文献：

[1]吴捷，养殖坤，曹业玲.电信空调冷却塔供冷系统节能应用[J]世界科研研究与发展，2011（3）.

[2]欧阳荣华.中央免费制冷供冷性能分析[J]，中国高新技术企业，2008（13）.