隨著大型樓宇和現(xiàn)代化建筑物的增多，供冷系統(tǒng)獲得了高速發(fā)展，工業(yè)以及其他行業(yè)對(duì)冷量的需要也促進(jìn)了集中供冷事業(yè)的發(fā)展。集中供冷就是動(dòng)力廠(站)用冷媒體(一般為淡水和鹽水)將冷凍機(jī)所制冷量供給用戶。為了對(duì)制冷設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行管理和核算，對(duì)用戶所耗冷量進(jìn)行結(jié)算，需要對(duì)有關(guān)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行冷量計(jì)量。
冷凍水冷量計(jì)量就其方法來(lái)說(shuō)，同熱水的熱量計(jì)量是一樣的，所供冷量可以看作是負(fù)的熱量。只是由于流體溫度低，導(dǎo)致具體做法上出現(xiàn)一些差異。
一、淡水冷凍水的冷量計(jì)量
空調(diào)用的冷凍水，水溫等級(jí)一般為5~6℃，冷媒體為淡水。低于5℃的供冷，則用鹽水或其他冷媒體。
淡水冷凍水的冷量計(jì)量方法多采用如圖4.8所示的基于質(zhì)量流量的方法，它同圖4.5無(wú)實(shí)質(zhì)性差別。暫時(shí)還不能采用基于體積流量的方法是因?yàn)闊嵯禂?shù)表中流體溫度尚未覆蓋冷凍水溫度。
冷凍水冷量計(jì)的特點(diǎn)是水溫低和溫差小。為了解決這兩個(gè)問(wèn)題，就必須采取相應(yīng)措施。
(1)冷凍水測(cè)溫問(wèn)題?？照{(diào)用冷凍水的供回水溫差大多數(shù)設(shè)計(jì)為5~6℃，但是在季節(jié)更替或調(diào)節(jié)不當(dāng)時(shí)，溫差小于3℃，這就對(duì)溫度測(cè)量的準(zhǔn)確度提出了極其高的要求，這時(shí)溫度測(cè)量結(jié)果如果引起溫差出現(xiàn)0.2℃的誤差，就將導(dǎo)致冷量測(cè)量誤差大于6.6%R，這是很可觀的數(shù)字。而0.2℃誤差測(cè)溫系統(tǒng)，又是很容易產(chǎn)生的，因?yàn)闇夭顪y(cè)量不僅包含兩個(gè)溫度傳感器，而且包含熱量表(冷量表)的兩個(gè)溫度輸入通道。為了提高溫差測(cè)量精確度，下面的幾個(gè)實(shí)用方法可供采用。
①選用高精確度溫度傳感器。如A級(jí)鉑熱電阻，名義精確度可達(dá)±0.2%。
②一個(gè)計(jì)量點(diǎn)的供回水溫度采用配對(duì)溫度傳感器。
③將熱量表(冷量表)的測(cè)溫分辨率提高到0.01~0.02℃。
④在熱量表(冷量表)內(nèi)分別設(shè)置供水溫度和回水溫度誤差校正(也稱傳感器校正SC)功能，以便在配校出現(xiàn)誤差時(shí)，予以校正。
⑤將熱量表(冷量表)同供水溫度傳感器及回水溫度傳感器一起配套校正。
⑥在供回水溫度傳感器安裝點(diǎn)附近的管道上各開(kāi)一個(gè)深度足夠、管徑合適的校驗(yàn)口，插入同一根標(biāo)準(zhǔn)水銀溫度計(jì)，以便對(duì)溫度示值進(jìn)行核查，以避免儀表安裝環(huán)節(jié)及其他環(huán)節(jié)引入大的誤差。
(2)比焓與壓力的關(guān)系。淡水的比焓是溫度的函數(shù)，同時(shí)又受水壓的影響，對(duì)于流量值較大的測(cè)量對(duì)象，不應(yīng)忽略壓力的影響。
二、鹽水冷凍水的冷量計(jì)量
鹽水冷凍水的冷量計(jì)量與淡水冷凍水的冷量計(jì)量方法大致相同，其系統(tǒng)圖與圖4.8相同。但是由于鹽水的幾個(gè)特點(diǎn)，也帶來(lái)了幾個(gè)不同點(diǎn)。
(1)鹽水的密度同含鹽量有關(guān)。由于鹽水的溫度等級(jí)有異，所以含鹽量不同，導(dǎo)致其密度也不相同。因此，在從鹽水體積流量計(jì)算質(zhì)量流量的過(guò)程中，應(yīng)留一個(gè)窗口，填寫(xiě)參考溫度條件下的鹽水密度。
(2)采用比熱容方法計(jì)算熱流量。如果無(wú)法獲得不同條件下比焓表(如工藝專業(yè)提供不出不同含鹽量鹽水的比焓表)，無(wú)法采用式(4.7)計(jì)算冷量，只能采用平均比熱容的方法計(jì)算冷量。其表達(dá)式為：
三、冷凍水冷量計(jì)量的儀表選型
(1)鉑熱電阻的選型
①防止鉑熱電阻套管中生成冷凝水的設(shè)計(jì)。由于熱電阻套管中氣體與大氣之間的呼吸作用，在夏季大氣中水蒸氣含量高，被吸入套管冷凝成水，若選用普通鉑熱電阻，久而久之鉑金電阻絲及其引出線極易被水淹沒(méi)，引起故障。為了避免此類問(wèn)題的發(fā)生，必須選用鎧裝鉑熱電阻，其接線盒結(jié)構(gòu)如圖4.9所示。由于鎧裝鉑熱電阻的套管中空間被燒結(jié)成型的氧化鎂粉填滿，套管的口上一段管內(nèi)又有環(huán)氧樹(shù)脂封填，將套管內(nèi)的殘存的氣體同管外完全隔絕，從而杜絕了水的侵入。
②接線盒內(nèi)接線端子的防潮問(wèn)題。由于冷凍水溫度可能比環(huán)境溫度低20~40℃，接線盒如果太靠近冷凍水管，由于熱傳導(dǎo)影響可能使接線盒溫度大大低于環(huán)境溫度，引起接線端子之間結(jié)露，導(dǎo)致絕緣下降甚至短路，造成溫度示值偏低。為了避免這個(gè)問(wèn)題的發(fā)生，接線盒至少應(yīng)離開(kāi)保溫層100mm。使接線盒溫度與環(huán)境溫度接近。
③減少測(cè)溫套管熱傳導(dǎo)引起的測(cè)溫誤差。由于冷凍水冷量計(jì)量中對(duì)測(cè)溫精確度要求特別高，所以應(yīng)考慮測(cè)溫套管熱傳導(dǎo)引起的測(cè)溫偏高(假定環(huán)境溫度高于冷凍水溫度)現(xiàn)象。應(yīng)選用鎧裝鉑熱電阻，由于其套管細(xì)，管壁薄，熱傳導(dǎo)所引起的測(cè)量誤差可忽略不計(jì)。
④溫度傳感器和校驗(yàn)口安裝位置的選定。安裝在冷凍水管道上的溫度傳感器和校驗(yàn)口，安裝位置選在管道的上方和側(cè)面，都不影響測(cè)量精確度。但從使用和維修角度考慮，校驗(yàn)口如果安裝在管道上方，容易因固形物落入套管內(nèi)而影響使用，而且套管內(nèi)積累的冷凝水在溫度低于0℃時(shí)要結(jié)冰，影響使用。所以，建議將校驗(yàn)口安裝在管道側(cè)面。溫度傳感器也是如此，在溫度低于0℃的鹽水管道上，應(yīng)將測(cè)溫套管安裝在鹽水管道的側(cè)面。
⑤管外貼裝鉑熱電阻。有一些測(cè)量對(duì)象一年四季沒(méi)有機(jī)會(huì)停車，無(wú)法在管道上開(kāi)口裝表，只能用管外貼裝鉑熱電阻的測(cè)溫方法。所貼鉑熱電阻必須有防水防潮性能，因?yàn)槔鋬鏊芡獗谏峡偸菨皲蹁醯摹犭娮枧c管壁之間應(yīng)有良好的熱傳導(dǎo)，熱電阻貼裝處及周圍區(qū)域應(yīng)強(qiáng)化絕熱保溫，經(jīng)這樣的處理后，鉑熱電阻測(cè)到的溫度比管內(nèi)水溫偏高的數(shù)值被限制在0.1~0.2℃以內(nèi)是完全可能的。
(2)流量計(jì)的選型
①電磁流量計(jì)。在冷凍水的流量測(cè)量中，電磁流量計(jì)有明顯的優(yōu)勢(shì)，電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，在冷凍水流量測(cè)量中也都能顯露出來(lái)，其中耐腐蝕問(wèn)題，對(duì)于鹽水冷凍水尤為重要。在高樓大廈中，有的空調(diào)水壓力較高，這時(shí)可與儀表制造廠協(xié)商，特殊制造耐壓能滿足要求的電磁流量計(jì)。而在具體設(shè)計(jì)時(shí)尚有下列問(wèn)題需要考慮。
a.測(cè)量管內(nèi)襯的選擇。如果冷凍水是淡水，則選用橡膠內(nèi)襯，價(jià)格較低。如果冷凍水為鹽水，則須選聚四氟乙烯內(nèi)襯。如果既測(cè)淡水冷凍水又測(cè)鹽水，則必須選聚四氟乙烯內(nèi)襯。
b.電磁流量計(jì)測(cè)量管勵(lì)磁線圈防潮問(wèn)題。電磁流量傳感器中的勵(lì)磁線圈密封在殼體內(nèi)的方法常用的有兩種，一種是用上下兩半外殼，用螺絲將密封條壓緊后，達(dá)到密封;另一種是用殼體焊接密封法，將線圈與外界隔絕。其中后者更可靠，可完全杜絕線圈空腔的呼吸現(xiàn)象，防止外界潮氣侵入。但在生產(chǎn)過(guò)程中，線圈周圍空腔內(nèi)總是充滿空氣，而其中的水汽含量隨裝配時(shí)的大氣溫度和相對(duì)濕度的變化而變化。如果水汽含量較高，則流量計(jì)投入使用后由于導(dǎo)管和空腔中溫度降低，很可能會(huì)出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象，導(dǎo)致線圈受潮，絕緣被破壞。因而，在冷凍水溫度較低時(shí)(有的制造廠是以0℃為界)，用氮?dú)鈱⒖涨恢械目諝庵脫Q掉，而在溫度更低時(shí)(如－10℃或更低)，用甲基硅油(有的廠家用變壓器油)充灌。不同的制造廠做法不盡相同，但總的一條是封入的干燥介質(zhì)不會(huì)逃逸，而且在長(zhǎng)期使用中，線圈絕緣不會(huì)降低。
c.內(nèi)襯承受負(fù)壓?jiǎn)栴}。冷凍水流量正常測(cè)量時(shí)，測(cè)量管本身并不承受負(fù)壓，只有在將管道中的存水排放時(shí)，由于管道最高點(diǎn)的放空閥忘記打開(kāi)，才會(huì)使管道上部出現(xiàn)負(fù)壓，如圖4.10 所示。
由于同樣的原因，熱水管道內(nèi)也會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。KROHNE公司的幾種內(nèi)襯能夠承受的管內(nèi)負(fù)壓如表4.3所列。因此，管內(nèi)負(fù)壓一旦超過(guò)規(guī)定值，就有可能使測(cè)量管內(nèi)襯瞬間脫落，因此，應(yīng)設(shè)法避免。解決這一問(wèn)題的另一方法是選用能承受真空的內(nèi)襯，這種內(nèi)襯由于特殊設(shè)計(jì)的骨架而使其能承受絕對(duì)真空的壓強(qiáng)，其結(jié)構(gòu)如圖4.11所示。橫河等公司也有此類產(chǎn)品。當(dāng)然，選用帶骨架型內(nèi)襯將會(huì)使投資明顯增加。
解決負(fù)壓的另一方法是將原來(lái)的放空閥改為單向閥(止逆閥)，在管道出現(xiàn)微小負(fù)壓時(shí)，止逆閥自動(dòng)開(kāi)啟，從大氣中吸入空氣，從而確保安全。
②超聲流量計(jì)。有些測(cè)量對(duì)象一年四季沒(méi)有機(jī)會(huì)停下來(lái)開(kāi)口裝表，這時(shí)只能用夾裝式超聲流量計(jì)測(cè)量冷凍水流量。
超聲流量計(jì)從原理分有多普勒法和時(shí)差法?？照{(diào)系統(tǒng)中的冷凍水由于較潔凈，應(yīng)選時(shí)差法，經(jīng)合理的安裝調(diào)試能達(dá)到1%~3%R 的精確度。
超聲流量計(jì)的傳感器防護(hù)等級(jí)有高有低，用來(lái)測(cè)量冷凍水流量的傳感器，由于傳感器連同電纜插頭都有可能被包在保溫層里面，所以電纜插頭處結(jié)露在所難免，解決方法是選用IP68（潛水型）防護(hù)等級(jí)。
