建筑電氣節(jié)能技術(shù)哈工大所課件七

建筑電氣節(jié)能技術(shù)第三章.中央空調(diào)系統(tǒng)及節(jié)能技術(shù)第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)一.問題的提出二.變流量水系統(tǒng)的基本概念及原理三.中央空調(diào)水系統(tǒng)的負(fù)荷特性四.變流量水系統(tǒng)的類型五.變流量水系統(tǒng)的控制方案第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出一.問題的提出據(jù)新華社成都2009年12月12日電(記者齊中熙)中國(guó)房地產(chǎn)研究會(huì)副會(huì)長(zhǎng)顧云昌表示,中國(guó)現(xiàn)在每年新建的房屋面積占到世界總量的50%,而建筑能耗占到中國(guó)全社會(huì)能耗總量的40%。

建筑能耗所占的比例第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出中央空調(diào)存在的問題：1.建筑空調(diào)都是以最不利工況為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；2.空調(diào)系統(tǒng)在大部分時(shí)間都是在部分負(fù)荷下運(yùn)行。3.在國(guó)內(nèi)，絕大多數(shù)大型建筑空調(diào)水系統(tǒng)均為定流量系統(tǒng)容量往往遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需要，浪費(fèi)能源。解決方法：根據(jù)空調(diào)負(fù)荷變化對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)行變流量節(jié)能控制，一種有效的節(jié)能手段。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出一個(gè)理想的空調(diào)水系統(tǒng)它應(yīng)該具備如下的特點(diǎn)：1)負(fù)荷變化時(shí)保持冷卻水和冷凍水的送回水溫差不變；2)水系統(tǒng)運(yùn)行能耗最小，當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，冷水機(jī)組運(yùn)行能耗隨之減少，水泵運(yùn)行能耗也隨負(fù)荷的減小而相應(yīng)減少；3)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一次投資少；4)具備儲(chǔ)能功能。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出二.變流量水系統(tǒng)的基本概念及原理目的：使冷水所載的冷量及冷卻水所帶走的熱量與不斷變化的末端負(fù)荷相匹配，從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。圖為二級(jí)泵系統(tǒng)。冷源所在環(huán)路稱為一次環(huán)路，水泵稱為一次泵；空調(diào)末端所在環(huán)路稱為二次環(huán)路，水泵稱為二次泵。管段A-B稱為旁通管，它為一次環(huán)路和二次環(huán)路共用。

第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理二次泵系統(tǒng)可用熱力學(xué)第一定律表述為：

3-1熱力學(xué)第一定律表明，在冷水系統(tǒng)中，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際冷負(fù)荷大小調(diào)整冷水流量或冷水系統(tǒng)送回水溫差。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理在負(fù)荷末端，進(jìn)行冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，Q、W、Δt己經(jīng)確定。

Q為系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下的冷負(fù)荷，Δt為按規(guī)范確定的溫差，一般取5℃。但是當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際冷負(fù)荷Q變化時(shí)，為保證式3-1的平衡，由熱力學(xué)第一定律，必須改變冷水流量W或溫差Δt

的大小。例如當(dāng)冷負(fù)荷在某一時(shí)刻為設(shè)計(jì)值的50%，并且冷水送水溫度不變，那么對(duì)于冷水系統(tǒng)來說可能會(huì)產(chǎn)生三種情況：A.流量W減為設(shè)計(jì)流量的50%；----變流量系統(tǒng)B.Δt減??；----定流量系統(tǒng)

C.兩者同時(shí)變化。理想的變水量系統(tǒng)：冷水流量與負(fù)荷成線性關(guān)系。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理水泵的流量、揚(yáng)程、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系表示如下：

3-23-33-4以上3-1，3-2，3-3稱水泵的相似定律。可用以下曲線描述：第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理從相似似定律律可以以看出出，在在理想想狀況況下，，當(dāng)水水泵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變變化時(shí)，水水泵功功率將將與轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速成成三次次方變變化。。即如如果水水泵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為為設(shè)計(jì)工工況下下轉(zhuǎn)速速的50%時(shí)，，其功功率將將為設(shè)設(shè)計(jì)工工況下下的12.5%。因此此，變流流量（（變頻頻調(diào)速速）對(duì)對(duì)水泵泵的節(jié)節(jié)能有有很大大的潛潛力。。第三章章.第二節(jié)節(jié)中央央空調(diào)調(diào)變流流量控控制節(jié)節(jié)能技技術(shù)基本概概念及及原理理，三.中央空空調(diào)水水系統(tǒng)統(tǒng)的負(fù)負(fù)荷特特性（（將討討論節(jié)節(jié)能的的可行行性））負(fù)荷主主要來來自圍圍護(hù)結(jié)結(jié)構(gòu)傳傳熱(包括太太陽(yáng)輻輻射)和新風(fēng)風(fēng)負(fù)荷荷。第三章章.第二節(jié)節(jié)中央央空調(diào)調(diào)變流流量控控制節(jié)節(jié)能技技術(shù)水系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷荷特性性表3-1，3-2說明：：冷水機(jī)機(jī)在設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)一般般留有有20%裕量，，即建建筑物物的最最大冷冷量是是冷水水機(jī)容容量的的80%。因此可可以推推論：：第三章章.第二節(jié)節(jié)中央央空調(diào)調(diào)變流流量控控制節(jié)節(jié)能技技術(shù)水系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷荷特性性一般流流量的的調(diào)節(jié)節(jié)范圍可可控制制在70%3-5(或60%)～100%之間。。變流量量與定定流量量?jī)?-6種系統(tǒng)統(tǒng)的水水流量量分別可表表示為為：3-7第三章章.第二節(jié)節(jié)中央央空調(diào)調(diào)變流流量控控制節(jié)節(jié)能技技術(shù)水系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷荷特性性建筑負(fù)負(fù)荷的的實(shí)際際能耗耗將遵遵守水水泵相相似定定律，，能耗耗只有有設(shè)計(jì)計(jì)工況時(shí)時(shí)的21.6%～51.2%。所以變變流量量水系系統(tǒng)對(duì)對(duì)中央央空調(diào)調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)的節(jié)節(jié)能效效果將將非常常明顯顯。同時(shí)使使用系系數(shù)和和參差差系數(shù)數(shù)按照照0.6-0.8進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，即：3-8第三章章.第二節(jié)節(jié)中央央空調(diào)調(diào)變流流量控控制節(jié)節(jié)能技技術(shù)水系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷荷特性性四.變流量量水系系統(tǒng)的的類型型1.變流量量一次次泵系系統(tǒng)①冷冷源側(cè)側(cè)定流流量，，負(fù)荷荷側(cè)變流流量的的一次次泵系系統(tǒng)variableprimaryflow簡(jiǎn)稱：：VPF對(duì)制冷冷機(jī)與與水泵泵來說說：是先串串后并并方式式。第三章章.第二節(jié)節(jié)中中央空空調(diào)變變流量量控制制節(jié)能能技術(shù)術(shù)變流量量水系系統(tǒng)電動(dòng)兩兩通閥閥：只有開開、關(guān)關(guān)兩個(gè)個(gè)狀態(tài)態(tài)。工作特特點(diǎn)：：A.只有一一組定定速泵泵,靠電磁磁閥調(diào)調(diào)節(jié)流流量;B.旁通管管上多多一個(gè)個(gè)控制制閥，，當(dāng)系系統(tǒng)水水量小小于單單臺(tái)冷冷凍機(jī)機(jī)最小小允許許流量量時(shí)，，旁通通閥打打開，，旁通通一部部分水水量使使冷凍凍機(jī)運(yùn)運(yùn)行在在最小小允許許流量量之上上。最最小流流量由由流量量計(jì)或或壓差差傳感感器測(cè)測(cè)得。。第三章章.第二節(jié)節(jié)中中央空空調(diào)變變流量量控制制節(jié)能能技術(shù)術(shù)變流量量水系系統(tǒng)②水泵與與冷水水機(jī)組組獨(dú)立立并聯(lián)聯(lián)的方方式工作特特點(diǎn):A.靠電磁磁閥調(diào)調(diào)節(jié)流流量,B.接管較較為方方便，，機(jī)房房布置置整潔潔、有有序。。第三章章.第二節(jié)節(jié)中中央空空調(diào)變變流量量控制制節(jié)能能技術(shù)術(shù)變流量量水系系統(tǒng)2.冷源側(cè)側(cè)定流流量，，負(fù)荷荷側(cè)變變流量量二次次泵系系統(tǒng)冷水機(jī)機(jī)組多多數(shù)要要求通通過蒸蒸發(fā)器器的水水流量量為恒恒定流流量，，負(fù)荷荷側(cè)和冷源側(cè)側(cè)分別設(shè)置置水泵工作特點(diǎn)：：1)可得到到用戶需要要的不同水水溫；2)系統(tǒng)冷源為為定流量，而輸送泵泵和負(fù)荷環(huán)環(huán)路為變流流量。第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)變流量水系系統(tǒng)3.單環(huán)路變水水流量系統(tǒng)統(tǒng)構(gòu)造前提：：使用變負(fù)負(fù)荷冷水機(jī)機(jī)，允許蒸蒸發(fā)器內(nèi)的的水流量變變化。運(yùn)行有嚴(yán)格格的要求：：A.負(fù)荷不小于于規(guī)定值；；B.供回水溫差差不大于預(yù)預(yù)定值。工作特點(diǎn)：：A.節(jié)省了初投投資；B.冷凍水流量量和冷水機(jī)機(jī)容量都可以有效效配合各種種負(fù)荷；C.便于計(jì)算機(jī)機(jī)控制第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)變流量水系系統(tǒng)第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案五.變流量水系系統(tǒng)的控制制方案溴化鋰直燃燃機(jī)原理：：溴化鋰吸收收式制冷機(jī)機(jī)是以溴化化鋰溶液為為吸收劑，，以水為制冷劑劑，利用水水在高真空空下蒸發(fā)吸吸熱達(dá)到制制冷的目的。為使制制冷過程能能連續(xù)不斷斷地進(jìn)行下下去，蒸發(fā)發(fā)后的冷劑水蒸氣被被溴化鋰溶溶液所吸收收，溶液變變稀，這一一過程是在吸收器中中發(fā)生的，，然后以熱熱能為動(dòng)力力，將溶液液加熱使其水份分離離出來，而而溶液變濃濃，這一過過程是在發(fā)發(fā)生器中進(jìn)行的。發(fā)發(fā)生器中得得到的蒸汽汽在冷凝器器中凝結(jié)成成水，經(jīng)節(jié)流后再送送至蒸發(fā)器器中蒸發(fā)。。如此循環(huán)環(huán)達(dá)到連續(xù)續(xù)制冷的目的?？梢娨婁寤囄帐街评淅錂C(jī)主要是是由：吸收收器、發(fā)生器、冷凝凝器和蒸發(fā)發(fā)器四部分分組成的。。舉例：某綜綜合體1-26樓為賓館客客房，裙樓樓為大堂及及商場(chǎng)。采采用3臺(tái)直燃式溴溴化鋰吸收收式制冷（（熱泵）機(jī)機(jī)組。該系系統(tǒng)冷凍水水系統(tǒng)類型型屬于冷源源側(cè)定流量量，負(fù)荷側(cè)側(cè)變流量的的一次泵水水系統(tǒng)。該該水系統(tǒng)在在部分負(fù)荷荷運(yùn)行的時(shí)時(shí)候，只能能通過停用用部分冷凍凍水泵和冷冷卻水泵來來實(shí)現(xiàn)節(jié)能能。以冷凍凍水循環(huán)為為例，當(dāng)大大廈負(fù)荷不不足50%時(shí)，可以停停用一臺(tái)冷冷凍水泵，，另一臺(tái)滿滿負(fù)荷運(yùn)行行。當(dāng)負(fù)荷荷大于50%時(shí)，兩臺(tái)水水泵則要同同時(shí)滿負(fù)荷荷運(yùn)行。由由此可見，，水泵的負(fù)負(fù)荷只能是是50%和100%有級(jí)可調(diào)，，除非負(fù)荷荷剛好處于于50%和100%，否則都會(huì)會(huì)有相當(dāng)部部分能耗的的浪費(fèi)。第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案圖3-24大廈中央空調(diào)水系統(tǒng)圖將冷凍水和和冷卻水均均設(shè)計(jì)為變變流量的控控制系統(tǒng)1.冷凍水側(cè)的的變流量控控制方案已知原系統(tǒng)統(tǒng)為冷源側(cè)側(cè)定流量，，負(fù)荷側(cè)變變流量的一一次泵系統(tǒng)統(tǒng)。制冷機(jī)機(jī)組本身也也具有的變變負(fù)荷運(yùn)行行能力，允允許根據(jù)負(fù)負(fù)荷的大小小改變制冷冷機(jī)蒸發(fā)器器內(nèi)的流量量，所以可可以將系統(tǒng)統(tǒng)改造成為為一個(gè)一次次泵變流量量系統(tǒng)（VPF）。當(dāng)末端空調(diào)調(diào)負(fù)荷變化化時(shí)，電動(dòng)動(dòng)二通閥調(diào)調(diào)節(jié)開度，，改變冷凍凍水量，此此時(shí)一采用用定的控制制措施，變變頻水泵和和冷凍機(jī)組組荷的改的的水流量都都隨負(fù)變而而改變，通通過調(diào)整冷冷水流量和和制冷機(jī)容容量，能有有效滿足所所有負(fù)荷工工況，另外外在旁通管管上增設(shè)了了旁通控制制閥，以維維持運(yùn)行冷冷凍機(jī)的最最小流量。?？刂撇呗裕海翰扇《販夭羁刂品ǚɑ蚨▔翰畈羁刂品?。第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案①冷凍水溫差控制法根據(jù)公式：：第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案②壓差控制：：因?yàn)樗T慣性時(shí)間常常數(shù)小，壓壓力變化會(huì)會(huì)比溫度變變化迅速得得多，故采采用壓差控控制。水系統(tǒng)的功功率、揚(yáng)程程及流量滿滿足下式：：揚(yáng)程H與供、回水水總管壓差差△P成線性關(guān)系系。如果H不變，則水水泵功率N只與流量G的一次方成成正比，這這種系統(tǒng)節(jié)節(jié)能不顯著著。第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案在定壓系統(tǒng)統(tǒng)中，流量量從G0變化到G′時(shí)，水泵速速度只是由n0到曲線n1，系統(tǒng)壓差H0不變。實(shí)際上在滿滿足流量的的情況下，水水泵速度是是可以由n0調(diào)到n2,此時(shí)壓差降降低(H0-H1)，整個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)處在變壓狀態(tài)，，此時(shí)水泵泵能耗將會(huì)大幅度度下降。如果真正實(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能，，壓差必須須改變?，F(xiàn)討論G-H曲線：第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案通過調(diào)整一一次泵的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速來使最不利環(huán)路路的壓差保持不變的的控制法，稱稱為最不利環(huán)路路壓差控制制法。根據(jù)最不利利環(huán)路特性性設(shè)定ΔPc，計(jì)算機(jī)機(jī)通過壓差差傳感器測(cè)到最不利利末端的壓壓差ΔP，對(duì)兩者的的大小進(jìn)行行比較，來來調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。。根據(jù)公式式：第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案圖3-16土壤熱泵系系統(tǒng)第三章.第二節(jié)中中央空調(diào)變變流量控制制節(jié)能技術(shù)術(shù)控制方案2.冷卻水系統(tǒng)統(tǒng)變流量控控制