从HVAC节能的基础谈起-冷水机组及压缩机
言归正传，对于HVAC，可实施的节能措施非常多，硬件升级、自控改进、优化控制、故障诊断，包括研究比较热门的HVAC的预测控制，每一小节都可以单独做个十几年，优化控制方向什么定压差、变压差、定温差、变温差控制。。。。。头都要炸了，真TM多，让小贝同志这种智商的怎么能记得住，
OK，这一小节我们试试能不能回归最简单的卡诺循环及基本的制冷循环找找看这些控制的蛛丝马迹。
图一典型的HVAC冷源侧包括上面四大部件，也是HVAC主要的耗能大户，我们不得不重点关照，包括：冷却塔、俩种类型的水泵还有就是他们的大哥冷水机组，最近几年冷水机组COP很牛逼，6--7---8---9的都有，磁悬浮主机IPLV已经超过8.7，来看看湖南大学 殷平教授在《磁悬浮离心式冷水机组和国家标准》中咋说的：磁悬浮主机独有的特性将彻底颠覆部分空调系统的传统设计方法，包括超高层建筑、冷热电三联供系统、低温送风系统、大温差系统、独立新风（温湿度独立控制）系统等。
简单的点说由于磁悬浮超高的COP其对外界环境的适应性更加强大，OK，要变冷水出水温度？变流量？好的，不用考虑大哥的感受。。。。
主机越来越强大，水泵、风机等输配设备的效率却变化不大，负荷变化时，采用合理手段降低水泵和风机的能耗将更加有利于HVAC的节能。于是，小贝同志搞不清的冷却水泵台数及变频控制、冷冻水泵台数及变频控制、定温差控制、定压差控制、变压差控制来了，为了节能，HVAC也是拼了，虽然目前主机COP越来越强大，但是在众多的既有建筑中，主机COP并没有这么高，而对于一个HVAC系统，我们是要min{冷水机组+水泵+冷却塔}最小能耗，OK，那我们剥离开输配侧，看看主机在阳光、云彩、闪电雷劈下的表现。
图二
来来来，我们脱掉冷水机组的衣服看看剩下些什么？图三为一个主机主要的部件图示，主机与外界是通过冷却水和冷冻水建立的联系，外界介质的变化对主机会产生影响，同样，主机也会进行主动控制。
图三
OK，外界环境的变化（主要是和冷却水及冷冻水接触）及主机主动调节都会造成主机的状态发生变化，外界环境的变化无非就是影响机组的蒸发温度和冷凝温度，我们来看看当蒸发温度及冷凝温度变化时，压缩机的制冷量和功耗是如何变化的。
上述四大的部件的循环，如果表示在LgP-h图上
图四
图五
压焓图上的制冷剂是以1kg制冷剂为单位，实际制冷系统关心的是一定制冷剂流量下制冷剂大小及功耗。为了分析方便我们假定：
- 压缩机的理论容积排气量不变，即如果压缩机不主动进行结构及速度调节，其单位时间的体积排气量是不变的。
来看看下面两图：
图六
图七
图六很好理解，冷凝温度上升，蒸发温度下降会造成制冷量的下降，图七，为什么蒸发温度下降输入功率为何下降呢？这可能和我们平常对冷机蒸发温度下降功耗增加的理解相反，这是因为，当蒸发温度上升时，压缩机吸入口制冷剂的比容是减小的，我们之前假设了压缩机的排气容积不变，也就是压缩机实际的单位时间制冷剂流量增加了（质量流量），虽然从图四看1-4的焓差减少，但是质量流量增加造成总的功耗增加。
实际上压缩机在不同的蒸发温度范围内，压缩机功耗随蒸发温度的变化并非单调增加或单调减少。我们来看下面两张图及压缩机功耗的计算公式。
P=M*W
M为制冷剂的质量流量；W为图四1-2的焓值，蒸发温度不同压缩机吸入口制冷剂的容积并不相同，蒸发温度越高，制冷剂容积越小，假设压缩机不进行主动的结构及速度调节其单位体积排气量是固定的，其单位时间质量流量越大，但W值是减少的，故压缩机的P值非单调，是增大还是减少还得看M和W的博弈。
图八
图八为活塞式制冷压缩机轴功率与蒸发温度的变化曲线，我们要注意下图八与图七的区别，图八的蒸发温度范围较大，从-25度到5度范围，而图七的蒸发温度范围只是从-5到10度，故在较大的蒸发温度范围内，其功耗产生了飞单调的变化规律。
OK，以图七为例，蒸发温度上升功耗增加与我们经常接触的冷水机组在部分负荷下提高冷水机组蒸发温度会减少能耗是否矛盾呢？？？？？
当然不矛盾，图七分析假定了压缩机不进行结构及速度调节，而在实际使用过程中的冷水机组，由于蒸发温度提高导致机组的COP增加，但是需要的冷量是固定的故其功耗是降低的。
上述是冷水机组功耗及压缩机功耗随蒸发温度及冷凝温度的变化原理，不管冷水机组的冷冻水侧还是冷却水侧如何变化，外界的环境的变化都会对蒸发温度及冷凝温度产生影响，进而影响压缩机的功耗。OK，最后我们用一张图表表示
1.不考虑机组的主动调节，外界的环境变化（包括冷冻水侧及冷却水侧）会影响压缩机的蒸发温度及冷凝温度，此为冷水机组的被动影响，P=M*W可分析出压缩机的制冷量及功耗变化。
2.如果外界环境及冷水机组主动调节变化，通过P=Q/COP可分析压缩机的功耗变化。
3.minP{主机、水泵、冷却塔}，定性分析控制方法的优劣宜从三者权重考虑，当水泵能耗较大，变流量对其节能明显又不会对冷水机组的蒸发温度及冷凝温度造成大的影响时，宜在机组安全流量范围内采用较大的变流量措施。
4.感谢石文星教授对《空气调节用制冷技术》一书中图八与图七看似矛盾的解释。
