空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能措施以及水泵調(diào)節(jié)

1、空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能措施以及水泵調(diào)節(jié)室外溫度及相對(duì)濕度建筑物負(fù)荷太陽輻射舒適性冷凍機(jī)定容, 高效冷卻塔設(shè)備間用戶端空調(diào)系統(tǒng)中存在的挑戰(zhàn)管網(wǎng)水力平衡旁通管 vs.耦合罐二次側(cè)可變速泵公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50189-2005）: 施工圖設(shè)計(jì)階段，必須進(jìn)行熱負(fù)荷和逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷計(jì)算。（條款5.1.1,強(qiáng)制規(guī)定）采用集中空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的公共建筑，宜設(shè)置分樓層，分市內(nèi)區(qū)域，分用戶或分室的冷熱計(jì)量裝置；建筑群的每棟公共建筑及其冷熱源站房，應(yīng)設(shè)置冷熱計(jì)量裝置。（條款5.5.12)該規(guī)定為空調(diào)（供暖）系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整提供了條件，同時(shí)也為水泵的智能化控制提供了依據(jù)?？照{(diào)系統(tǒng)能量節(jié)省的條件空調(diào)系統(tǒng)冷

2、凍機(jī) 冷卻塔冷卻頂棚冷卻表面二次側(cè)泵熱回收風(fēng)機(jī)盤管M耦合罐 MM一次側(cè)泵 定壓旁通管 vs 耦合罐公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50189-2005）: 冷水機(jī)組的冷水供回水設(shè)計(jì)溫差不應(yīng)小于5C。在技術(shù)可靠和經(jīng)濟(jì)合理的前提下宜盡量加大冷水供回水溫差。（條款5.3.18.7）空氣調(diào)節(jié)冷卻水系統(tǒng)應(yīng)滿足下列基本控制要求：冷水機(jī)組運(yùn)行時(shí)，冷卻水最低回水溫度的控制（條款5.5.6.1)該規(guī)定要求應(yīng)穩(wěn)定供回水溫差， 并在一定條件下加大溫差,同時(shí)控制冷水機(jī)組的回水溫度。 對(duì)冷水機(jī)組溫差的要求旁通管設(shè)計(jì)一套現(xiàn)代化的空調(diào)系統(tǒng),其挑戰(zhàn)之一就是一次側(cè)定流量和二次側(cè)變流量的連接問題此問題可通過在一、二次側(cè)間安裝一根 ”旁

3、通管”解決, 但是實(shí)踐表明此法存在一定問題。冷凍機(jī)內(nèi)大流量的改變將影響系統(tǒng)的運(yùn)行溫度，從而影響冷凍機(jī)效率。冷凍機(jī)一次側(cè)當(dāng)一次側(cè)流量高于二次側(cè)時(shí),一次側(cè)回水溫度降低t PRt PF當(dāng)二次側(cè)流量高于一次側(cè)時(shí),二次側(cè)流體溫度 tSF 升高二次側(cè)冷凍機(jī)冷凍機(jī) t SRt SF旁通管：例 1一次側(cè)流量與二次側(cè)流量相等，旁通管內(nèi)流量: 0 m3/h.一次側(cè)t PR = 11oCt PF = 6oC二次側(cè)t SR = 11oCt SF = 6oC例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3臺(tái)冷凍機(jī) (20% + 40% + 40%) Dt 系統(tǒng) 5oC, 最小流量 10% ( 此例為 2

4、0%)400 kW800 kW800 kW一次側(cè)流量68,8 m3/h二次側(cè)流量68,8 m3/h旁通管: 例 1一次側(cè)流量 20 %, 二次側(cè)流量 10%. 旁通管內(nèi)流量: 34,4 m3/h.一次側(cè)t PR = 8,5oCt PF = 6oC二次側(cè)t SR = 11oCt SF = 6oC例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3 臺(tái)制冷機(jī)(20% + 40% + 40%) Dt 系統(tǒng) 5oC, 最小流量 10%400 kW800 kW800 kW一次側(cè)流量68,8 m3/h二次側(cè)流量34,4 m3/h旁通管 34,4 m3/h旁通管: 例 2一次側(cè)t PR = 11

5、oCt PF = 6oC二次側(cè)t SR = 11oCt SF = 7,6oC例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3 臺(tái)冷凍機(jī) (20% + 40% + 40%) Dt 系統(tǒng) 5oC, 最小流量 10%400 kW800 kW800 kW一次側(cè)68,8 m3/h二次側(cè)103,2 m3/h一次側(cè)流量 20 %, 二次側(cè)流量 30%. 旁通管內(nèi)流量: 34,4 m3/h.旁通管 34,4 m3/h耦合罐在一次側(cè)和二次側(cè)間安裝耦合罐使得一次側(cè)、二次側(cè)之間流量不同時(shí),仍保持溫度恒定成為可能。耦合罐可控制冷凍機(jī)的起/停 ，其大小決定了起停的時(shí)間間隔，小型罐提供較短的時(shí)間間隔，大型

6、罐提供較大的時(shí)間間隔。冷凍機(jī)一次側(cè) t PRt PFt SRt SF二次側(cè)冷凍機(jī)冷凍機(jī)溫度降低冷凍機(jī)停止溫度升高冷凍機(jī)啟動(dòng)tt放氣閥耦合罐的尺寸需要條件:Q Pmin:一次側(cè)最小流量 m3/H(此流量與最小冷凍機(jī)決定)Q Smin:二次側(cè)最小流量 m3/H (給予負(fù)荷側(cè))冷凍機(jī)最小運(yùn)行時(shí)間最小運(yùn)行時(shí)間以分鐘計(jì) min ( 此時(shí)間由冷凍機(jī)型號(hào)決定) = 耦合罐容量 m3Q Pmin - Q Smin(60/min)耦合罐容量的計(jì)算公式系統(tǒng)負(fù)荷圖冷凍機(jī)運(yùn)行圖耦合罐: 例 例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3 臺(tái)冷凍機(jī)(20% + 40% + 40%) Dt 系統(tǒng) 5oC

7、, 最小流量 10%一次側(cè)t PR=11oCt SRt SF二次側(cè)400 kW800 kWtt800 kW68,8 m3/h 344 m3/h34,4 m3/h 344 m3/ht PR=6oC一次側(cè)流量變化范圍 68,8 - 344 m3/h, 二次側(cè)流量變化范圍 34,4 - 344 m3/h. 溫度不變放氣閥耦合罐尺寸Example:Q Pmin:冷凍機(jī)制冷量:400 kWDt系統(tǒng) :5oCQ : (400 x 0.86)/568,8 m3/hQ Smin:最大流量的10% 效果: 2000 kW Dt 系統(tǒng) :5oCQ : (2000 x 0.86)/5344 m3/h最小. Q (3

8、44 x 0,1):34,4 m3/h 冷凍機(jī)最小運(yùn)行時(shí)間6 分= 3,4 m368,8 34,4(60/6)System load profileChiller operation profile耦合罐容量計(jì)算空調(diào)系統(tǒng)冷凍機(jī)冷卻塔冷卻頂棚冷卻表面二次側(cè)泵熱回收風(fēng)機(jī)盤管M耦合罐MM一次側(cè)泵定壓 一次側(cè)定流量一次側(cè)泵 (一臺(tái)冷凍機(jī))一次側(cè)通過安裝節(jié)流閥調(diào)整其流量.t PRt PF冷凍機(jī)ttHQ系統(tǒng)特性不安裝節(jié)流閥節(jié)流閥系統(tǒng)特性 安裝節(jié)流閥計(jì)算工作點(diǎn)無節(jié)流閥工作點(diǎn)有節(jié)流閥工作點(diǎn)放氣閥一次側(cè) (一臺(tái)冷凍機(jī))一次側(cè)用可調(diào)速泵調(diào)整流量t PRt PF冷凍機(jī)ttHQ系統(tǒng)特性 無節(jié)流閥變速泵計(jì)算工作點(diǎn)放氣閥

9、含有多臺(tái)冷凍機(jī)的不可控系統(tǒng)一次側(cè)t PRt PF溫度降低停止冷凍機(jī) 溫度升高啟動(dòng)冷凍機(jī)ttHQ冷凍機(jī)1的系統(tǒng)特性 （冷凍機(jī)2、3停止時(shí)）計(jì)算工作點(diǎn) (Q1)冷凍機(jī)2冷凍機(jī) 3冷凍機(jī)1的系統(tǒng)特性 （冷凍機(jī)2、3啟動(dòng)時(shí)）流量過高時(shí)的工作點(diǎn) (Q2)Q2Q1冷凍機(jī) 1固定轉(zhuǎn)速泵.使用閥門調(diào)節(jié)流量.含有多臺(tái)冷凍機(jī)的定流量系統(tǒng)一次側(cè)t PRt PF溫度降低停止冷凍機(jī)溫度升高啟動(dòng)冷凍機(jī)ttHQ冷凍機(jī)1的系統(tǒng)特性 當(dāng)冷凍機(jī)2和3停止時(shí)所有冷凍機(jī)無閥門時(shí)的工作點(diǎn)冷凍機(jī)1的系統(tǒng)特性 當(dāng)冷凍機(jī)2和3啟動(dòng)時(shí)一臺(tái)冷凍機(jī)無閥門時(shí)的工作點(diǎn) Q1冷凍機(jī) 3冷凍機(jī) 2冷凍機(jī)1可調(diào)速泵根據(jù)測(cè)得的冷凍機(jī)兩側(cè)壓差P 改變速度(定流

10、量控制)有閥門時(shí)的工作點(diǎn)空調(diào)系統(tǒng)冷凍機(jī)冷卻塔冷卻頂棚冷卻表面二次泵熱回收風(fēng)機(jī)盤管M耦合罐 MM一次泵定壓 全空調(diào)系統(tǒng)/空氣盤管 /混合回路控制公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50189-2005）: 條款5.3.2 房間面積或空間較大，人員較多或有必要集中進(jìn)行溫濕度控制的空氣調(diào)節(jié)區(qū)，其空氣調(diào)節(jié)風(fēng)系統(tǒng)宜采用全空氣空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，不宜采用風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)。條款5.3.4 下列全空氣空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)宜采用變風(fēng)量空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)：同一個(gè)空氣調(diào)節(jié)風(fēng)系統(tǒng)中，各空調(diào)區(qū)的冷熱負(fù)荷差異和變化大，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，且需要分別控制各空調(diào)區(qū)溫度；建筑內(nèi)區(qū)全年需要送冷風(fēng)。全空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)條件通過流量控制 ”兩通閥”調(diào)整熱工況冷卻表面的控

11、制tt3t4M暖空氣氣候控制控制閥運(yùn)行參數(shù)數(shù)值描述運(yùn)行狀態(tài)Q1主供給側(cè)流量變化t1進(jìn)水溫度.恒定t2回水溫度.變化t3室內(nèi)溫度 恒定t4室外溫度.變化t1t2被冷卻空氣Q1空氣系統(tǒng)的水通過流量控制 ”三通閥”調(diào)整熱工況冷卻表面的控制t暖空氣氣候控制控制閥Q1運(yùn)行參數(shù)數(shù)值種類運(yùn)行狀態(tài)Q1主供給側(cè)流量恒定Q2二次側(cè)流量變化t1進(jìn)水溫度.恒定t2回水溫度.變化t3入室溫度 恒定t4室外溫度.變化t1t2被冷卻空氣Q2t3t4ABAMB空氣系統(tǒng)的水通過溫度控制 ”兩通閥”調(diào)整熱工況冷卻表面的控制tM暖空氣氣候控制控制閥Q1運(yùn)行參數(shù)數(shù)值描述運(yùn)行狀態(tài)Q1主供給側(cè)流量變化Q2二次側(cè)流量恒定t1進(jìn)水溫度.變化

12、t2回水溫度.變化 t3入室溫度 恒定t4室外溫度變化t1t2被冷卻空氣Q2循環(huán)泵t3t4空氣系統(tǒng)的水通過溫度控制 ”三通閥”調(diào)整熱工況冷卻表面的控制t暖空氣氣候控制控制閥Q1運(yùn)行溫度數(shù)值種類運(yùn)行狀態(tài)Q1主供給側(cè)流量變化Q2二次側(cè)流量恒定t1進(jìn)水溫度.變化t2回水溫度變化t3入室溫度 恒定t4室外溫度.變化t1t2被冷卻空氣Q2循環(huán)泵t3t4AABMB空氣系統(tǒng)的水可能造成換熱表面頂部空氣溫度過高.換熱表面自上而下僅存在小溫差流量控制2 或 3 通閥溫度控制2 或3 通閥冷卻表面的控制處于中低負(fù)荷狀態(tài)時(shí),流量控制可能造成換熱表面上下過高的溫差.使用溫度控制可以降低這種風(fēng)險(xiǎn)。公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范（

13、GB50189-2005）: 使用時(shí)間，溫度，濕度等要求條件不同的空氣調(diào)節(jié)區(qū)，不應(yīng)劃分在同一個(gè)空氣調(diào)節(jié)風(fēng)系統(tǒng)中。（條款5.3.1）該規(guī)定要求對(duì)參數(shù)條件要求差異較大的區(qū)域，實(shí)行分區(qū)控制。 不同參數(shù)要求條件下的空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)冷凍機(jī) 冷卻塔冷卻頂棚冷卻表面二次側(cè)泵熱回收風(fēng)機(jī)盤管M耦合罐 MM一次側(cè)泵 定壓 三次泵可改善系統(tǒng)平衡Dp二次泵Dp: 控制閥空氣機(jī)組空氣機(jī)組空氣機(jī)組風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)機(jī)盤管耦合罐 MMMM距離/壓力圖Dp二次泵Dp: 管路控制閥風(fēng)機(jī)盤管 etc.空氣機(jī)組空氣機(jī)組空氣機(jī)組風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)機(jī)盤管距離/壓力圖僅使用二次側(cè)泵的系統(tǒng)使用三次側(cè)泵的系統(tǒng)耦合罐QHQmax.Max.DpQHQmax.M

14、ax.DpDp: 連接點(diǎn)Dp: 連接點(diǎn)M三次泵使用三次泵的優(yōu)點(diǎn)較小的二次泵, 電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)相對(duì)二次泵+平衡閥系統(tǒng)，更宜實(shí)現(xiàn)變頻和節(jié)能設(shè)計(jì)。降低各連接點(diǎn)的壓差降低運(yùn)行成本較高的靈活性以適應(yīng)系統(tǒng)的改造使每個(gè)壓差傳感器準(zhǔn)確定位降低二次泵選型過大的風(fēng)險(xiǎn)空調(diào)系統(tǒng)冷凍機(jī)冷卻塔冷卻頂棚冷卻表面二次側(cè)泵熱回收風(fēng)機(jī)盤管MMM一次側(cè)泵耦合罐定壓 二次側(cè)泵的配置及控制公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50189-2005）: 系統(tǒng)較大，阻力較高，各環(huán)路負(fù)荷特性或壓力損失相差懸殊時(shí)，應(yīng)采用二次泵系統(tǒng)；二次泵宜根據(jù)流量需求的變化采用變速變流量調(diào)節(jié)方式。（條款5.3.18.6）采用二次泵系統(tǒng)的空氣調(diào)節(jié)水系統(tǒng)，其二次泵應(yīng)采用自動(dòng)變

15、速控制方式。（條款5.3.8) 二次泵系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求傳感器放在哪?控制室= 傳感器位置HQ m3/h20040801201603612輸配網(wǎng)例 1 : 100 % 流量水泵運(yùn)行= 工作點(diǎn)36 m 200 m3/h = 設(shè)定點(diǎn)12 m= 控制曲線= 系統(tǒng)曲線Dp: 6,0 mQ: 50 m3/hDp: 5,0 mQ: 20 m3/hDp: 6,0 mQ: 30 m3/hDp: 2,0 mDp: 6,0 mDp: 11,0 mDp: 4,0 mDp: 4,0 mDp: 4,0 mDp: 8,0 mDp: 2,0 mDp: 2,0 mDp: 14,0 mp=39 mp=39 mp=61 mDp: 22

16、,0 mp=59 mp=41 mDp: 18,0 mp=45 mp=55 mDp: 10,0 mDp: 16,0 mQ=80 m3/hQ=200 m3/hQ=120 m3/hp=42 mp=58 mDp: 8,0 mQ: 40 m3/hDp: 12,0 mQ: 60 m3/hp=43 mDp: 14,0 mp=57 mQ=100 m3/hDp: 36,0 mDp: 12 m p=25 m(靜壓 p)負(fù)荷 1負(fù)荷 2負(fù)荷 3負(fù)荷 5負(fù)荷 4傳感器放在哪?控制室= 傳感器位置H3612輸配網(wǎng)例 2 : 80 % 流量水泵運(yùn)行= 工作點(diǎn)28 m 160 m3/h= 設(shè)定點(diǎn)12 m= 控制曲線= 系統(tǒng)

17、曲線Dp: 8,6 mQ: 40 m3/hDp: 7,4 mQ: 16 m3/hDp: 8,6 mQ: 24 m3/hDp: 1,3 mDp: 3,8 mDp: 7,0 mDp: 2,6 mDp: 2,6 mDp: 2,6 mDp: 5,1 mDp: 1,3 mDp: 1,3 mp=25 m(靜壓 p)Dp: 9,0 mp=34 mp=34 mp=53 mDp: 19,0 mp=51,7 mp=35,3 mDp: 16,4 mp=37,9 mp=49,1 mDp: 11,2 mDp: 14,6 mQ=64 m3/hQ= 160 m3/hQ=96 m3/hp=36,4 mp=51,0 mDp:

18、9,7 mQ: 32 m3/hDp: 12,0 mQ: 48 m3/hp=37,1 mDp: 13,5 mp=50,4 mQ=80 m3/hDp: 28,0 mDp: 12 m Q m3/h2004080120160負(fù)荷 1負(fù)荷 2負(fù)荷 3負(fù)荷 5負(fù)荷 4傳感器放在哪?控制室= 傳感器位置H3612輸配網(wǎng)例 3 : 60 % Flow水泵運(yùn)行= 工作點(diǎn)20,5m 120 m3/h= 設(shè)定點(diǎn)12 m= 控制曲線= 系統(tǒng)曲線Dp: 9,8 mQ: 30 m3/hDp: 9,3 mQ: 12 m3/hDp: 9,8 mQ: 18 m3/hDp: 0,7 mDp: 2,2 mDp: 4,0 mDp:

19、1,4 mDp: 1,4 mDp: 1,4 mDp: 2,9 mDp: 0,7 mDp: 0,7 mp=25 m（靜壓 p)Dp: 5,0 mp=30 mp=30 mp=45,5 mDp: 15,5 mp=44,8 mp=30,7 mDp: 14,1 mp=32,2 mp=43,4 mDp: 11,2 mDp: 13,3 mQ=48 m3/hQ= 120 m3/hQ=72 m3/hp=31,1 mp=44,4 mDp: 10,5 mQ: 24 m3/hDp: 12,0 mQ: 36 m3/hp=31,5 mDp: 12,7 mp=44,1 mQ=60 m3/hDp: 20,5 mDp: 12

20、m Q m3/h2004080120160負(fù)荷 1負(fù)荷 2負(fù)荷 3負(fù)荷 5負(fù)荷 4傳感器放在哪?控制室= 傳感器位置H3612輸配網(wǎng)例 4 : 40 % Flow水泵運(yùn)行= 工作點(diǎn)15,7 m 80 m3/h= 設(shè)定點(diǎn)12 m= 控制曲線= 系統(tǒng)曲線Dp: 11 mQ: 20 m3/hDp: 10,8mQ: 8 m3/hDp: 11 mQ: 12 m3/hDp: 0,3 mDp: 1,0 mDp: 1,8 mDp: 0,6 mDp: 0,6 mDp: 0,6 mDp: 1,3 mDp: 0,3 mDp: 0,3 mp=25 m（靜壓 p)Dp: 2,2 mp=27,2 mp=27,2 mp=4

21、0,7 mDp: 13,5 mp=40,4 mp=27,5 mDp: 12,9 mp=28,2 mp=39,7 mDp: 11,6 mDp: 12,6 mQ=32 m3/hQ= 80 m3/hQ=48 m3/hp=27,6 mp=40,2 mDp: 11,3 mQ: 16 m3/hDp: 12,0 mQ: 24 m3/hp=27,8 mDp: 12,3 mp=40,1 mQ=40 m3/hDp: 15,7 mDp: 12 m Q m3/h2004080120160負(fù)荷 1負(fù)荷 2負(fù)荷 3負(fù)荷 5負(fù)荷 4傳感器放在哪?控制室= 傳感器位置輸配網(wǎng)例 5 : 20 % 流量Dp:11,8mQ: 10

22、 m3/hDp:11,8mQ: 4 m3/hDp:11,8mQ: 6 m3/hDp: 0,1 mDp: 0,2 mDp: 0,4 mDp: 0,2 mDp: 0,2 mDp: 0,2 mDp: 0,3 mDp: 0,1 mDp: 0,1 mp=25 m(靜壓 p)Dp: 0,6 mp=25,6 mp=25,6 mp=38,1 mDp: 12,5 mp=38,0 mp=25,1 mDp: 12,3 mp=25,8 mp=37,8 mDp: 12,0 mDp: 12,2 mQ=16 m3/hQ= 40 m3/hQ=24 m3/hp=25,7 mp=37,9 mDp: 11,9 mQ: 8 m3/hDp: 12,0 mQ: 12 m3/hp=25,6 mDp: 12,1 mp=37,7 mQ=20 m3/hDp: 13,1 mDp: 12 m H3612水泵運(yùn)行= 工作點(diǎn)13,1 m 40 m3/h= 設(shè)定點(diǎn)12 m= 控制曲線= 系統(tǒng)曲線Q m3/h2004080120160負(fù)荷 1負(fù)荷 2負(fù)荷 3負(fù)荷 5負(fù)荷 4流量百分比 %10080604020Dpinm水泵362820,515,713,1減少22,9 m負(fù)荷 168,69,81111,8增加