免费制冷—水侧经济器Water

什么是免费制冷？

　　免费制冷是一种利用室外低温来冷却水的经济方法，此种冷却可以用于工业冷却也可以用于空调系统。产生的冷冻水可马上使用也可短期或长期存储起来。当室外温度相对于室内温度偏低的时候，该系统利用室外冷空气作为免费制冷的源头。采用这种方式，空调系统在不开启主机的情况下同样达到制冷效果，免费制冷可以针对单个建筑，也可针对区域免费制冷。运用这种方法的系统通常叫做水侧经济器（Water-side Economizer）。与此相似的还有一个风侧经济器（Air-side Economizer），会在以后的微信平台中与大家分享。

　　采用空气或水侧经济器，制冷系统的生命周期可以大大延长。制冷系统运用的减少也意味着能源消耗和服务维修急剧减少，并为设施所有人降低能源和成本维持。如果条件允许空气或水侧经济器（节约装置）的持续使用，大型商业建筑、工业冷却、数据中心冷却系统将大大减少。

　　运行

　　在冬天，有HVAC系统的大型商业建筑室内空间需要制冷，免费制冷是不是用冷冻机来产生冷冻水，可用于深秋、冬天和早春时节。在实际运行中，免费制冷（free cooling）也不是完全免费的，因为需要水泵、风扇和其它处理空气/水的设备，而这些设备也需要定期的修理和维护。

　　方法

　　假定建筑可以使用免费制冷，免费制冷分直接免费制冷和间接免费制冷，有3种方法可以进行免费制冷。

　　1.直接免费制冷--过滤器循环方法

　　直接免费制冷是最简单、热效率最高的形式，也是最不宜推广的形式，直接免费制冷系统通过一个简单的旁通管路连接冷凝器和蒸发器水系统，将冷却水塔和系统负荷衔接起来。图中的虚线表明冷却水塔免费制冷冷却水运行线路。由于直接免费制冷两套水系统中未设置热交换器，冷却水塔的性能直接影响室内负荷。显然两套水系统循环水泵中的只有一套能够运行。一般情况下往往使用冷却水泵组。这样就确保了冷却水塔运行的扬程和流量，维持在设计工况，因此也保证了其运行效率。

　　不推广直接免费制冷的原因在于该运行模式将两套水汽系统直接混合，等于将开放式水系统与闭式水系统连通，掺混后水系统中水质问题会对运行造成影响，所以应用直接免费制冷模式时，必须安装特殊过滤装置防止水垢生成。此种方法缺点是系统有腐蚀风险。

　　2.直接免费制冷--制冷迁移方法

　　主机两端的阀门为冷凝器和蒸发器之间打开一条直接路径。主机回路中相对温热的液体使制冷剂蒸发，能量直接带到冷凝器，再通过冷却塔的水来冷却。这种方法节能主要是节省压缩机的能耗，但是风扇和水泵仍然要运行。

　　3.间接免费制冷--板式换热器方法

　　换热器可以直接将热量从冷冻水回路传导到冷却塔回路。换热器让冷却塔水循环和冷冻水水循环隔离开来。这种方法节能效果要差些，取决于换热效率，同时也应考虑热交换器的压降，冷却水塔侧热交换器的压降不能高于冷凝器的压降，否则冷却水塔的水流量将减少，运行效率将下降。所以选择热交换器应同时考虑压力和温度要求。

　　不适用情况

　　当冷却塔水温小于 3.9 ?C，冻结很难避免。还有一种情况也不太适用，就是换热器的温差。当换热器温差很小，经济上已经不划算时，最小的经济温差是 5 ?C。

　　小结

　　相对于直接免费制冷，间接免费制冷最显著的优点是运行中大量减少了冷水机组的清洁和维护内容。推广应用冷却水塔免费制冷的根本目的是利用冷却水塔延长空调系统运行时间，在停用冷水机组压缩机情况下，控制室内发热负荷，减少运行成本。因此在许多地区过渡季节和冬季，如果当地水源条件允许情况下，针对建筑内区发热负荷特点，均可以采用冷却水塔免费制冷，以维持室内舒适性。当然也要综合评价冷却水塔免费制冷的设备投资与节能潜力，选择合理的解决方案。