建筑電氣節(jié)能技術(shù)哈工大所課件二零

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(wèn)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(wèn)題的提出一.問(wèn)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(wèn)題的提出中央空調(diào)存在的問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(lái)說(shuō)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減小；----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?？捎靡韵虑€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定律可以以看出，在理想想狀況下，當(dāng)水水泵轉(zhuǎn)速變化時(shí)，水泵功率將將與轉(zhuǎn)速成三次次方變化。即如如果水泵轉(zhuǎn)速為為設(shè)計(jì)工況下轉(zhuǎn)速速的50%時(shí)，，其功率將為設(shè)設(shè)計(jì)工況下的12.5%。因此，變流量（變頻頻調(diào)速）對(duì)水泵泵的節(jié)能有很大大的潛力。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)基本概念及原理理，三.中央空調(diào)水系統(tǒng)統(tǒng)的負(fù)荷特性（（將討論節(jié)節(jié)能的可行性））負(fù)荷主要來(lái)自圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱(包括太陽(yáng)輻射)和新風(fēng)負(fù)荷。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負(fù)荷特性性表3-1，3-2說(shuō)明：冷水機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)一般留有20%裕量，即建筑物物的最大冷量是是冷水機(jī)容量的的80%。因此可以推論：：第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負(fù)荷特性性一般流量的調(diào)節(jié)節(jié)范圍可控制在70%3-5(或60%)～100%之間。變流量與定流量量?jī)?-6種系統(tǒng)的水流量量分別可表示為：3-7第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負(fù)荷特性性建筑負(fù)荷的實(shí)際際能耗將遵守水水泵相似定律，，能耗只有設(shè)計(jì)計(jì)工況時(shí)的21.6%～51.2%。所以變流量水系系統(tǒng)對(duì)中央空調(diào)調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效效果將非常明顯顯。同時(shí)使用系數(shù)和和參差系數(shù)按照照0.6-0.8進(jìn)行計(jì)算，即：3-8第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負(fù)荷特性性四.變流量水系統(tǒng)的的類型1.變流量一次泵系系統(tǒng)①冷源側(cè)定流流量，負(fù)荷側(cè)變流量的一次次泵系統(tǒng)variableprimaryflow簡(jiǎn)稱：VPF對(duì)制冷機(jī)與水泵泵來(lái)說(shuō)：是先串后并方式式。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)電動(dòng)兩通閥：只有開、關(guān)兩個(gè)個(gè)狀態(tài)。工作特點(diǎn)：A.只有一組定速泵泵,靠電磁閥調(diào)節(jié)流流量;B.旁通管上多一個(gè)個(gè)控制閥，當(dāng)系系統(tǒng)水量小于單單臺(tái)冷凍機(jī)最小小允許流量時(shí)，，旁通閥打開，，旁通一部分水水量使冷凍機(jī)運(yùn)運(yùn)行在最小允許許流量之上。最最小流量由流量量計(jì)或壓差傳感感器測(cè)得。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)②水泵與冷水機(jī)組組獨(dú)立并聯(lián)的方方式工作特點(diǎn):A.靠電磁閥調(diào)節(jié)流流量,B.接管較為方便，，機(jī)房布置整潔潔、有序。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)2.冷源側(cè)定流量，，負(fù)荷側(cè)變流量量二次泵系統(tǒng)冷水機(jī)組多數(shù)要要求通過(guò)蒸發(fā)器器的水流量為恒恒定流量，負(fù)荷荷側(cè)和冷源側(cè)分別別設(shè)置水泵工作特點(diǎn)：1)可得到用戶戶需要的不同水水溫；2)系統(tǒng)冷源為定流流量，而輸送泵和負(fù)負(fù)荷環(huán)路為變流流量。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)3.單環(huán)路變水流量量系統(tǒng)構(gòu)造前提：使用用變負(fù)荷冷水機(jī)機(jī)，允許蒸發(fā)器器內(nèi)的水流量變變化。運(yùn)行有嚴(yán)格的要要求：A.負(fù)荷不小于規(guī)定定值；B.供回水溫差不大大于預(yù)定值。工作特點(diǎn)：A.節(jié)省了初投資；；B.冷凍水流量和冷冷水機(jī)容量都可以有效配合合各種負(fù)荷；C.便于計(jì)算機(jī)控制制第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案五.變流量水系統(tǒng)的的控制方案溴化鋰直燃機(jī)原原理：溴化鋰吸收式制制冷機(jī)是以溴化化鋰溶液為吸收收劑，以水為制冷劑，利利用水在高真空空下蒸發(fā)吸熱達(dá)達(dá)到制冷的目的。為使制冷過(guò)過(guò)程能連續(xù)不斷斷地進(jìn)行下去，，蒸發(fā)后的冷劑水蒸氣被溴化化鋰溶液所吸收收，溶液變稀，，這一過(guò)程是在吸收器中發(fā)生生的，然后以熱熱能為動(dòng)力，將將溶液加熱使其水份分離出來(lái)來(lái)，而溶液變濃濃，這一過(guò)程是是在發(fā)生器中進(jìn)行的。發(fā)生器器中得到的蒸汽汽在冷凝器中凝凝結(jié)成水，經(jīng)節(jié)流后再送至蒸蒸發(fā)器中蒸發(fā)。。如此循環(huán)達(dá)到到連續(xù)制冷的目的?？梢婁寤囄帐街评淅錂C(jī)主要是由：：吸收器、發(fā)生器、冷凝器和和蒸發(fā)器四部分分組成的。舉例：某綜合體體1-26樓為賓館客房，，裙樓為大堂及及商場(chǎng)。采用3臺(tái)直燃式溴化鋰鋰吸收式制冷（（熱泵）機(jī)組。。該系統(tǒng)冷凍水水系統(tǒng)類型屬于于冷源側(cè)定流量量，負(fù)荷側(cè)變流流量的一次泵水水系統(tǒng)。該水系系統(tǒng)在部分負(fù)荷荷運(yùn)行的時(shí)候，，只能通過(guò)停用用部分冷凍水泵泵和冷卻水泵來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能。以以冷凍水循環(huán)為為例，當(dāng)大廈負(fù)負(fù)荷不足50%時(shí)，可以停用一一臺(tái)冷凍水泵，，另一臺(tái)滿負(fù)荷荷運(yùn)行。當(dāng)負(fù)荷荷大于50%時(shí)，兩臺(tái)水泵則則要同時(shí)滿負(fù)荷荷運(yùn)行。由此可可見，水泵的負(fù)負(fù)荷只能是50%和100%有級(jí)可調(diào)，除非非負(fù)荷剛好處于于50%和100%，否則都會(huì)有相相當(dāng)部分能耗的的浪費(fèi)。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案圖3-24大廈中央空調(diào)水系統(tǒng)圖將冷凍水和冷卻卻水均設(shè)計(jì)為變變流量的控制系系統(tǒng)1.冷凍水側(cè)的變流流量控制方案已知原系統(tǒng)為冷冷源側(cè)定流量，，負(fù)荷側(cè)變流量量的一次泵系統(tǒng)統(tǒng)。制冷機(jī)組本本身也具有的變變負(fù)荷運(yùn)行能力力，允許根據(jù)負(fù)負(fù)荷的大小改變變制冷機(jī)蒸發(fā)器器內(nèi)的流量，所所以可以將系統(tǒng)統(tǒng)改造成為一個(gè)個(gè)一次泵變流量量系統(tǒng)（VPF）。當(dāng)末端空調(diào)負(fù)荷荷變化時(shí)，電動(dòng)動(dòng)二通閥調(diào)節(jié)開開度，改變冷凍凍水量，此時(shí)一一采用定的控制制措施，變頻水水泵和冷凍機(jī)組組荷的改的水流流量都隨負(fù)變而而改變，通過(guò)調(diào)調(diào)整冷水流量和和制冷機(jī)容量，，能有效滿足所所有負(fù)荷工況，，另外在旁通管管上增設(shè)了旁通通控制閥，以維維持運(yùn)行冷凍機(jī)機(jī)的最小流量。?？刂撇呗裕翰扇∪《夭羁刂品ǚɑ蚨▔翰羁刂浦品?。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(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)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案②壓差控制：因?yàn)樗T性時(shí)時(shí)間常數(shù)小，壓壓力變化會(huì)比溫溫度變化迅速得得多，故采用壓壓差控制。水系統(tǒng)的功率、、揚(yáng)程及流量滿滿足下式：揚(yáng)程H與供、回水總管管壓差△P成線性關(guān)系。如如果H不變，則水泵功功率N只與流量G的一次方成正比比，這種系統(tǒng)節(jié)節(jié)能不顯著。第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案在定壓系統(tǒng)中中，流量從G0變化到G′時(shí)，水泵速度只是由n0到曲線n1，系統(tǒng)壓差H0不變。實(shí)際上在滿足足流量的情況下，水泵泵速度是可以以由n0調(diào)到n2,此時(shí)壓差降低(H0-H1)，整個(gè)系統(tǒng)處處在變壓狀態(tài)，此此時(shí)水泵能耗耗將會(huì)大幅度下下降。如果真正實(shí)現(xiàn)現(xiàn)節(jié)能，壓差差必須改變?，F(xiàn)討論G-H曲線：第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案通過(guò)調(diào)整一次次泵的轉(zhuǎn)速來(lái)來(lái)使最不利環(huán)路的的壓差保持不變的控制法，稱為為最不利環(huán)路壓壓差控制法。根據(jù)最不利環(huán)環(huán)路特性設(shè)定定ΔPc，計(jì)算機(jī)通通過(guò)壓差傳感感器測(cè)到最不利末末端的壓差ΔP，對(duì)兩者的大大小進(jìn)行比較較，來(lái)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。根根據(jù)公式：第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案圖3-16土壤熱泵系統(tǒng)統(tǒng)第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案2.冷卻水系統(tǒng)變變流量控制方方法在滿足負(fù)荷的的前提下（制制冷機(jī)COP值不變），控控制冷卻水流量越小越越節(jié)能。①冷卻水變流量量定溫差控制制方法保持冷凝器內(nèi)內(nèi)冷卻水進(jìn)出出水溫差不變變。流量會(huì)隨隨負(fù)荷而變化化，為了保證水流流量不低于最最小流量，設(shè)設(shè)定頻率下限限，通常在25Hz以上。負(fù)荷Q與冷卻水流量量W和冷卻水的進(jìn)進(jìn)出水溫度t1,t2間的關(guān)系為：：第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案式中Cp為水的比定壓壓熱容；COP為冷水機(jī)組的的熱效率。兩兩個(gè)參數(shù)基本本不變，流量量與熱負(fù)荷成成正比。溫差差一般設(shè)5℃。第三章.第二節(jié)中