冷水機(jī)是一臺機(jī)器，從經(jīng)由液體除去熱量蒸氣壓縮或吸收式制冷循環(huán)。然后可以將該液體通過熱交換器循環(huán)以冷卻設(shè)備或另一工藝流（例如空氣或工藝用水）。作為必需的產(chǎn)品，制冷產(chǎn)生必須耗盡到環(huán)境的廢熱，或者為了更高的效率，回收用于加熱目的。冷水用于中大型商業(yè)，工業(yè)和機(jī)構(gòu)設(shè)施的空氣冷卻和除濕。水冷卻器可以水冷，風(fēng)冷或蒸發(fā)冷卻。水冷系統(tǒng)可以提供超過風(fēng)冷系統(tǒng)的效率和環(huán)境影響優(yōu)勢。

在空調(diào)中使用

出租冷水機(jī)安裝在拖車上在空調(diào)系統(tǒng)中，冷卻水通常被分布到熱交換器，或線圈，在空氣處理單元或其他類型的冷卻空氣在其各自的空間（S）終端設(shè)備。然后將水再循環(huán)回冷卻器再次冷卻。這些冷卻盤管將顯熱和潛熱從空氣傳遞到冷凍水，從而冷卻并通常對空氣流進(jìn)行除濕。典型的空調(diào)冷凍機(jī)的額定溫度為15至2000 噸，至少有一家制造商可以生產(chǎn)能夠達(dá)到5200噸冷卻的冷水機(jī)組。[3]冷凍水溫度范圍為35至45°F（2至7°C），取決于應(yīng)用要求。當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)的冷卻器不可操作或需要維修或更換時，可使用緊急冷卻器來提供冷凍水。租賃冷水機(jī)組安裝在拖車上，以便將其快速部署到現(xiàn)場。大型冷凍水軟管用于連接租賃冷水機(jī)組和空調(diào)系統(tǒng)。

在行業(yè)中使用

在工業(yè)應(yīng)用中，來自冷凍機(jī)的冷凍水或其他液體被泵送通過過程或?qū)嶒炇以O(shè)備。工業(yè)冷水機(jī)組用于各種行業(yè)的產(chǎn)品，機(jī)構(gòu)和工廠機(jī)械的受控冷卻。它們經(jīng)常用于塑料工業(yè)，注塑和吹塑，金屬加工切削油，焊接設(shè)備，壓鑄和機(jī)床加工，化學(xué)加工，藥物配方，食品和飲料加工，紙和水泥加工，真空系統(tǒng)，射線衍射，電源和發(fā)電站，分析設(shè)備，半導(dǎo)體，壓縮空氣和氣體冷卻。它們也用于冷卻高溫專用物品，如MRI機(jī)器和激光器，以及醫(yī)院，酒店和校園。用于工業(yè)應(yīng)用的制冷機(jī)可以集中在一個單個冷卻器中，可以滿足多種冷卻需求，或者在每個應(yīng)用或機(jī)器具有自己的冷卻器的情況下分散。每種方法都有其優(yōu)點。也可以組合集中式和分散式冷水機(jī)組，尤其是對于一些應(yīng)用或使用點而言，冷卻要求相同但并非全部。分散式制冷機(jī)通常體積小，制冷量少，通常為0.2?10短噸（0.179?8.929噸，0.181?9.072噸）。集中式冷水機(jī)組的生產(chǎn)能力一般在十噸到幾十萬噸之間。冷水用于中大型商業(yè)，工業(yè)和機(jī)構(gòu)（CII）設(shè)施的空氣冷卻和除濕。水冷卻器可以水冷，風(fēng)冷或蒸發(fā)冷卻。與風(fēng)冷式冷水機(jī)組相比，水冷式冷水機(jī)組采用冷卻塔，可提高冷卻器的熱力學(xué)效能。這是由于在空氣的濕球溫度處或附近的散熱，而不是較高的，有時甚至更高的干球溫度。蒸發(fā)冷卻式冷水機(jī)比風(fēng)冷式冷水機(jī)組提供更高的效率，但低于水冷式冷水機(jī)組。

水冷式制冷機(jī)通常用于室內(nèi)安裝和操作，并通過單獨的冷凝器水回路冷卻，并連接到室外冷卻塔以將熱量排放到大氣中。

風(fēng)冷和蒸發(fā)冷卻的冷卻器用于戶外安裝和操作。風(fēng)冷機(jī)器通過環(huán)境空氣直接冷卻，機(jī)械循環(huán)直接通過機(jī)器的冷凝器盤管將熱量排放到大氣中。蒸發(fā)冷卻機(jī)器是類似的，除了它們在冷凝器盤管上實施水霧以幫助冷凝器冷卻，使得機(jī)器比傳統(tǒng)的風(fēng)冷機(jī)器更有效率。這些類型的空氣冷卻或蒸發(fā)冷卻器中的任何一種通常不需要遠(yuǎn)程冷卻塔。

如果有的話，附近水體容易獲得的冷水可能直接用于冷卻，放置或補(bǔ)充冷卻塔。該深層湖水冷卻系統(tǒng)在多倫多，安大略省，加拿大，就是一個例子。它使用冷湖水冷卻冷水機(jī)組，反過來又用于通過區(qū)域冷卻系統(tǒng)來冷卻城市建筑物。回水用于溫暖城市的飲用水供應(yīng)，這在寒冷的氣候中是可取的。每當(dāng)冷卻器的排熱可以用于生產(chǎn)目的時，除了冷卻功能之外，還有很高的熱效能。

蒸氣壓縮冷水機(jī)技術(shù)

在蒸氣壓縮式冷水機(jī)中使用四種基本類型的壓縮機(jī)：往復(fù)式壓縮，渦旋壓縮，螺桿驅(qū)動壓縮和離心壓縮均為機(jī)電式，可由電動機(jī)，蒸汽或燃?xì)廨啓C(jī)提供動力。它們通過“ 反向蘭肯 ”循環(huán)（也稱為“蒸氣壓縮”）產(chǎn)生冷卻效果。隨著蒸發(fā)冷卻散熱，它們的性能（COP）非常高; 通常為4.0或更高。

當(dāng)前的蒸汽壓縮冷凍機(jī)技術(shù)基于稱為蒸氣壓縮的“反向蘭肯”循環(huán)。參見附圖，其中列出了冷卻器系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。

顯示水冷式冷水機(jī)組件的圖表

冷水機(jī)組的關(guān)鍵部件：

制冷壓縮機(jī) - 基本上是制冷劑氣體的泵。壓縮機(jī)的容量以及冷卻器冷卻能力以千瓦輸入（kW），馬力輸入（HP）或體積流量（m 3 / h，ft 3 / h）測量。用于壓縮制冷劑氣體的機(jī)構(gòu)在壓縮機(jī)之間不同，并且各自具有其自身的應(yīng)用。常用的制冷壓縮機(jī)包括往復(fù)式，渦旋式，螺桿式或離心式。這些可由電動機(jī)，蒸汽輪機(jī)或燃?xì)廨啓C(jī)供電。壓縮機(jī)可以具有來自特定制造商的集成電動機(jī)，或者是開放式驅(qū)動器，允許連接到另一種類型的機(jī)械連接。壓縮機(jī)也可以是密封（焊接封閉）或半密封（螺栓連接在一起）。近年來，變速驅(qū)動（VSD）技術(shù)的應(yīng)用提高了蒸氣壓縮式制冷機(jī)的效率。第一臺VSD在20世紀(jì)70年代后期應(yīng)用于離心式壓縮機(jī)冷水機(jī)組，隨著能源成本的增加而成為標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)在，VSD正在應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)螺桿和渦旋技術(shù)壓縮機(jī)。

冷凝器可以是空氣冷卻，水冷卻或蒸發(fā)。冷凝器是熱交換器，其允許熱量從制冷劑氣體遷移到水或空氣中。空氣冷卻冷凝器由銅管（用于制冷劑流）和鋁翅片（用于空氣流）制造。每個冷凝器具有不同的材料成本，并且在效率方面是不同的。使用蒸發(fā)式冷凝器，它們的性能系數(shù)（COP）非常高; 通常為4.0或更高。

膨脹裝置或制冷劑計量裝置（RMD）限制液體制冷劑的流動，導(dǎo)致蒸發(fā)一些制冷劑的壓降; 這種蒸發(fā)吸收附近液態(tài)制冷劑的熱量。RMD位于蒸發(fā)器之前，使得蒸發(fā)器中的冷氣體可以從蒸發(fā)器中的水中吸收熱量。在蒸發(fā)器出口側(cè)有一個用于RMD的傳感器，其允許RMD基于冷卻器設(shè)計要求來調(diào)節(jié)制冷劑流量。

蒸發(fā)器可以是板式或管殼式。蒸發(fā)器是熱交換器，其允許熱能從水流遷移到制冷劑氣體中。在剩余液體向氣體的狀態(tài)變化期間，制冷劑可以在不改變溫度的情況下吸收大量的熱量。

吸收技術(shù)如何工作

吸收式制冷機(jī)的熱力學(xué)循環(huán)由熱源驅(qū)動; 這種熱量通常通過蒸汽，熱水或燃燒傳送到冷水機(jī)組。與電動制冷機(jī)相比，吸收式制冷機(jī)具有非常低的電力需求 - 對于解決方案泵和制冷劑泵，很少超過15 kW的組合消耗。然而，其熱輸入要求較大，其COP通常為0.5（單效）至1.0（雙重效應(yīng)）。對于相同的噸位容量，吸收式制冷機(jī)需要比蒸氣壓縮式冷水機(jī)更大的冷卻塔。然而，從能源效率的角度來看，吸收式制冷機(jī)在廉價，高品位的熱或廢熱容易獲得的情況下表現(xiàn)優(yōu)異。在極度晴朗的氣候中，單效吸收循環(huán)使用水作為制冷劑和溴化鋰作為吸收劑。這兩種物質(zhì)彼此之間的強(qiáng)烈親和力使得循環(huán)起作用。整個過程發(fā)生在幾乎完全的真空中。

溶液泵  ：在吸收器殼體的底部收集稀釋的溴化鋰溶液（濃度為63％）。從這里，密封溶液泵將溶液移動通過殼管式熱交換器進(jìn)行預(yù)熱。

發(fā)電機(jī)  ：離開熱交換器后，稀釋液移入上殼體。該溶液圍繞一束帶有蒸汽或熱水的管。蒸汽或熱水將熱量轉(zhuǎn)移到稀釋溴化鋰溶液池中。溶液沸騰，將制冷劑蒸氣向上送入冷凝器，留下濃縮的溴化鋰。濃縮的溴化鋰溶液向下移動到熱交換器，在那里它被被泵送到發(fā)生器的弱溶液冷卻。

冷凝器  ：制冷劑蒸氣通過除霧器遷移到冷凝器管束。制冷劑蒸汽在管上冷凝。熱量通過管道內(nèi)部移動的冷卻水除去。當(dāng)制冷劑冷凝時，它聚集在冷凝器底部的槽中。

蒸發(fā)器  ：制冷劑液體從上殼體中的冷凝器向下移動到下殼體中的蒸發(fā)器，并噴灑在蒸發(fā)器管束上。由于下殼體[6 mm Hg（0.8 kPa）絕對壓力]的極端真空度，制冷劑液體在約39°F（4°C）下沸騰，產(chǎn)生制冷劑效應(yīng)。（這種真空是通過吸濕作用產(chǎn)生的 - 強(qiáng)烈的親和力溴化鋰已經(jīng)在水中 - 在下面的吸收體中。）

吸收器  ：當(dāng)制冷劑蒸氣從蒸發(fā)器遷移到吸收器時，來自發(fā)生器的強(qiáng)溴化鋰溶液被噴射在吸收管束頂部。強(qiáng)烈的溴化鋰溶液實際上將制冷劑蒸氣吸入溶液中，在蒸發(fā)器中產(chǎn)生極端的真空。制冷劑蒸汽吸收到溴化鋰溶液中也產(chǎn)生被冷卻水除去的熱量。現(xiàn)在稀釋的溴化鋰溶液聚集在下殼的底部，在那里它向下流到溶液泵。冷卻循環(huán)現(xiàn)在完成，過程再次開始。

工業(yè)冷水機(jī)技術(shù)

工業(yè)冷水機(jī)組通常來自完整的，封閉式的閉環(huán)系統(tǒng)，包括冷凝器，冷凝器和帶循環(huán)泵的泵站，膨脹閥，無流量關(guān)閉，內(nèi)部冷水控制。內(nèi)部水箱有助于保持冷水溫度，并防止發(fā)生溫度上升。閉環(huán)工業(yè)冷水機(jī)組在恒溫恒壓條件下再循環(huán)清潔冷卻液或清水，以提高水冷機(jī)器和儀器的穩(wěn)定性和再現(xiàn)性。水從冷卻器流向應(yīng)用的使用點并返回。如果入口和出口之間的水溫差高，則將使用大型外部水箱來儲存冷水。在這種情況下，冷凍水不會直接從冷水機(jī)到應(yīng)用程序，而是進(jìn)入作為一種“溫度緩沖器”的外部水箱。冷水箱比內(nèi)部水從外部罐到應(yīng)用程序大得多，并且來自應(yīng)用的返回?zé)崴氐酵獠抗薅皇抢鋮s器。

較不常見的開環(huán)工業(yè)冷水機(jī)通過不斷地循環(huán)來控制開放式罐或油槽中的液體的溫度。液體從罐中抽出，泵送通過冷卻器回到罐中。在工業(yè)用水冷卻器中使用水冷而不是空氣冷卻。在這種情況下，冷凝器不會用環(huán)境空氣冷卻熱的制冷劑，而是使用由冷卻塔冷卻的水。這種發(fā)展允許能量需求降低超過15％，并且由于水基冷凝器的較小的表面積和不存在風(fēng)扇，因此能夠顯著降低冷卻器的尺寸。另外，沒有風(fēng)扇可以顯著降低噪音水平。大多數(shù)工業(yè)制冷機(jī)使用制冷作為冷卻介質(zhì)，但有些則采用簡單的技術(shù)，例如空氣或水流過包含冷卻劑的線圈來調(diào)節(jié)溫度。水是過程冷卻器中最常用的冷卻劑，盡管經(jīng)常使用冷卻劑混合物（主要是具有冷卻劑添加劑的水以增強(qiáng)散熱）。[7]

工業(yè)冷水機(jī)選擇

在尋找工業(yè)冷水機(jī)組時要考慮的重要規(guī)格包括總生命周期成本，電源，制冷機(jī)IP等級，冷卻器冷卻能力，蒸發(fā)器容量，蒸發(fā)器材料，蒸發(fā)器類型，冷凝器材料，冷凝器容量，環(huán)境溫度，電機(jī)風(fēng)扇類型，噪聲水平，內(nèi)部管道材料，壓縮機(jī)數(shù)量，壓縮機(jī)類型，冰箱回路數(shù)量，冷卻液要求，流體排放溫度和COP（RT中冷卻能力與整個冷水機(jī)組消耗的能量之間的比例，KW） 。對于中型至大型冷水機(jī)組，其數(shù)值應(yīng)在3.5至7.0之間，較高的值意味著更高的效率。冷水機(jī)組的效率通常以每制冷量千瓦（kW / RT）為單位。重要的過程泵規(guī)格包括工藝流程，過程壓力，泵材料，彈性體和機(jī)械軸密封材料，電機(jī)電壓，電機(jī)電氣等級，電機(jī)IP等級和泵額定值。如果冷水溫度低于-5℃，則需要使用特殊的泵來泵送高濃度的乙二醇。其他重要規(guī)格包括內(nèi)部水箱尺寸和材料以及滿載電流。在工業(yè)制冷機(jī)之間選擇時應(yīng)考慮的控制面板功能包括本地控制面板，遙控面板，故障指示燈，溫度指示器和壓力指示器。

其他功能包括應(yīng)急報警，熱氣旁路，城市用水切換和腳輪。

可拆卸式冷水機(jī)組也可用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的部署，而且條件可能炎熱多塵。

制冷劑

蒸氣壓縮式冷水機(jī)內(nèi)部使用制冷劑作為其工作流體。許多制冷劑選項可用; 當(dāng)選擇冷卻器時，應(yīng)用冷卻溫度要求和制冷劑的冷卻特性需要匹配。要考慮的重要參數(shù)是工作溫度和壓力。有幾個關(guān)于制冷劑的環(huán)境因素，也影響到冷凍機(jī)應(yīng)用的未來可用性。這是間歇式應(yīng)用中的關(guān)鍵考慮因素，一臺大型冷水機(jī)可能持續(xù)25年以上。需要考慮制冷劑的臭氧消耗潛力（ODP）和全球變暖潛能值（GWP）。ODP和GWP數(shù)據(jù)用于一些更常見的蒸氣壓縮制冷劑（注意到許多這些制冷劑是高度易燃和/或有毒的）：[9]