空调水系统的节能方式和水泵调节

Click to edit Master title style,Grundfos FLOW THINKING,空调水系统的节能方式和水泵调节,室外温度及相对湿度,建筑物负荷,太阳辐射,舒适性,冷冻机定容,高效,冷却塔,设备间,用户端,空调系统中存在的挑战,管网水力平衡,旁通管,vs.,耦合罐,二次侧可变速泵,公共建筑节能设计规范（,GB50189-2005）:,施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。,（条款,5.1.1,强制规定）,采用集中空气调节系统的公共建筑，宜设置分楼层，分市内区域，分用户或分室的冷热计量装置；建筑群的每栋公共建筑及其冷热源站房，应设置冷热计量装置。,（条款5.5.12),该规定为空调（供暖）系统根据实际负荷进行动态调整提供了条件，同时也为水泵的智能化控制提供了依据。,空调系统能量节省的条件,空调系统,冷冻机,冷却塔,冷却顶棚,冷却表面,二次侧泵,热回收,风机盘管,M,耦合罐,M,M,一次侧泵,定压,旁通管,vs,耦合罐,公共建筑节能设计规范（,GB50189-2005）:,冷水机组的冷水供回水设计温差不应小于5,C。,在技术可靠和经济合理的前提下宜尽量加大冷水供回水温差。,（条款,5.3.18.7）,空气调节冷却水系统应满足下列基本控制要求：,冷水机组运行时，冷却水最低回水温度的控制,（条款5.5.6.1),该规定要求应稳定供回水温差，并在一定条件下加大温差,同时控制冷水机组的回水温度,。,对冷水机组温差的要求,旁通管,设计一套现代化的空调系统,其挑战之一就是一次侧定流量和二次侧变流量的连接问题,此问题可通过在一、二次侧间安装一根,”,旁通管”解决,但是实践表明此法存在一定问题。冷冻机内大流量的改变将影响系统的运行温度，从而影响冷冻机效率。,冷冻机,一次侧,当一次侧流量高于二次侧时,一次侧回水温度降低,t,PR,t,PF,当二次侧流量高于一次侧时,二次侧流体温度,t,SF,升高,二次侧,冷冻机,冷冻机,t,SR,t,SF,旁通管：例,1,一次侧流量与二次侧流量相等，旁通管内流量,:0 m,3,/h.,一次侧,t,PR,=,11,o,C,t,PF,=,6,o,C,二次侧,t,SR,=,11,o,C,t,SF,=,6,o,C,例,:6000 m,2,建筑,制冷效果,0,03 kW/m,2,3,台冷冻机,(20%+40%+40%),D,t,系统,5,o,C,最小流量,10%(,此例为,20%),400 kW,800 kW,800 kW,一次侧流量,68,8 m,3,/h,二次侧流量,68,8 m,3,/h,旁通管,:,例,1,一次侧流量,20%,二次侧流量,10%.,旁通管内流量,:34,4 m,3,/h.,一次侧,t,PR,=,8,5,o,C,t,PF,=,6,o,C,二次侧,t,SR,=,11,o,C,t,SF,=,6,o,C,例,:6000 m,2,建筑,制冷效果,0,03 kW/m,2,3,台制冷机,(20%+40%+40%),D,t,系统,5,o,C,最小流量,10%,400 kW,800 kW,800 kW,一次侧流量,68,8 m,3,/h,二次侧流量,34,4 m,3,/h,旁通管,34,4 m,3,/h,旁通管,:,例,2,一次侧,t,PR,=,11,o,C,t,PF,=,6,o,C,二次侧,t,SR,=,11,o,C,t,SF,=,7,6,o,C,例,:6000 m,2,建筑,制冷效果,0,03 kW/m,2,3,台冷冻机,(20%+40%+40%),D,t,系统,5,o,C,最小流量,10%,400 kW,800 kW,800 kW,一次侧,68,8 m,3,/h,二次侧,103,2 m,3,/h,一次侧流量,20%,二次侧流量,30%.,旁通管内流量,:34,4 m,3,/h.,旁通管,34,4 m,3,/h,耦合罐,在一次侧和二次侧间安装耦合罐使得一次侧、二次侧之间流量不同时,仍保持温度恒定成为可能。,耦合罐可控制冷冻机的起,/,停，其大小决定了起停的时间间隔，小型罐提供较短的时间间隔，大型罐提供较大的时间间隔。,冷冻机,一次侧,t,PR,t,PF,t,SR,t,SF,二次侧,冷冻机,冷冻机,温度降低,冷冻机停止,温度升高,冷冻机启动,t,t,放气阀,耦合罐的尺寸,需要条件,:,Q,P,min,:,一次侧最小流量,m,3,/H,(,此流量与最小冷冻机决定,),Q,S,min,:,二次侧最小流量,m,3,/H,(,给予负荷侧,),冷冻机最小运行时间,最小运行时间以分钟计,min,(,此时间由冷冻机型号决定,),=,耦合罐容量,m,3,Q,Pmin,-,Q,Smin,(60/min),耦合罐容量的计算公式,系统负荷图,冷冻机运行图,耦合罐,:,例,例,:6000 m,2,建筑,制冷效果,0,03 kW/m,2,3,台冷冻机,(20%+40%+40%),D,t,系统,5,o,C,最小流量,10%,一次侧,t,PR,=11,o,C,t,SR,t,SF,二次侧,400 kW,800 kW,t,t,800 kW,68,8 m,3,/h,344 m,3,/h,34,4 m,3,/h,344 m,3,/h,t,PR,=6,o,C,一次侧流量变化范围,68,8-344 m,3,/h,二次侧流量变化范围,34,4-344 m,3,/h.,温度不变,放气阀,耦合罐尺寸,Example:,Q,P,min,:,冷冻机制冷量,:400 kW,D,t,系统,:5,o,C,Q:(400 x 0.86)/5,68,8 m,3,/h,Q,S,min,:,最大流量的,10%,效果,:2000 kW,D,t,系统,:5,o,C,Q:(2000 x 0.86)/5344 m,3,/h,最小,.Q(344 x 0,1):,34,4 m,3,/h,冷冻机最小运行时间,6,分,=,3,4 m,3,68,8,34,4,(60/6),System load profile,Chiller,operation profile,耦合罐容量计算,空调系统,冷冻机,冷却塔,冷却顶棚,冷却表面,二次侧泵,热回收,风机盘管,M,耦合罐,M,M,一次侧泵,定压,一次侧定流量,一次侧泵,(,一台冷冻机,),一次侧通过安装节流阀调整其流量,.,t,PR,t,PF,冷冻机,t,t,H,Q,系统特性,不安装节流阀,节流阀,系统特性,安装节流阀,计算工作点,无节流阀工作点,有节流阀工作点,放气阀,一次侧,(,一台冷冻机,),一次侧用可调速泵调整流量,t,PR,t,PF,冷冻机,t,t,H,Q,系统特性,无节流阀,变速泵,计算工作点,放气阀,含有多台冷冻机的不可控系统,一次侧,t,PR,t,PF,温度降低,停止冷冻机,温度升高,启动冷冻机,t,t,H,Q,冷冻机,1,的系统特性,（冷冻机,2,、,3,停止时）,计算工作点,(Q1),冷冻机,2,冷冻机,3,冷冻机,1,的系统特性,（冷冻机,2,、,3,启动时）,流量过高时的工作点,(Q2),Q2,Q1,冷冻机,1,固定转速泵,.,使用阀门调节流量,.,含有多台冷冻机的定流量系统,一次侧,t,PR,t,PF,温度降低,停止冷冻机,温度升高,启动冷冻机,t,t,H,Q,冷冻机,1,的系统特性,当冷冻机,2,和,3,停止时,所有冷冻机无阀门时的工作点,冷冻机,1,的系统特性,当冷冻机,2,和,3,启动时,一台冷冻机无阀门时的工作点,Q1,冷冻机,3,冷冻机,2,冷冻机,1,可调速泵,根据测得的冷冻机两侧压差,P,改变速度,(,定流量控制,),有阀门时的工作点,空调系统,冷冻机,冷却塔,冷却顶棚,冷却表面,二次泵,热回收,风机盘管,M,耦合罐,M,M,一次泵,定压,全空调系统/空气盘管,/,混合回路控制,公共建筑节能设计规范（,GB50189-2005）:,条款,5.3.2 房间面积或空间较大，人员较多或有必要集中进行温湿度控制的空气调节区，其空气调节风系统宜采用全空气空气调节系统，不宜采用风机盘管系统。,条款5.3.4 下列全空气空气调节系统宜采用变风量空气调节系统：,同一个空气调节风系统中，各空调区的冷热负荷差异和变化大，低负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区温度；,建筑内区全年需要送冷风。,全空调系统的设计条件,通过,流量控制,”两通阀,”,调整热工况,冷却表面的控制,t,t,3,t,4,M,暖空气,气候,控制,控制阀,运行参数,数值,描述,运行状态,Q,1,主供给侧流量,变化,t,1,进水温度,.,恒定,t,2,回水温度,.,变化,t,3,室,内,温度,恒定,t,4,室外温度,.,变化,t,1,t,2,被冷却,空气,Q,1,空气系统的水,通过,流量控制,”三通阀,”,调整热工况,冷却表面的控制,t,暖空气,气候,控制,控制阀,Q,1,运行参数,数值,种类,运行状态,Q,1,主供给侧流量,恒定,Q,2,二次侧流量,变化,t,1,进水温度,.,恒定,t,2,回水温度,.,变化,t,3,入室温度,恒定,t,4,室外温度,.,变化,t,1,t,2,被冷却,空气,Q,2,t,3,t,4,AB,A,M,B,空气系统的水,通过,温度控制,”两通阀,”,调整热工况,冷却表面的控制,t,M,暖空气,气候,控制,控制阀,Q,1,运行参数,数值,描述,运行状态,Q,1,主供给侧流量,变化,Q,2,二次侧流量,恒定,t,1,进水温度,.,变化,t,2,回水温度,.,变化,t,3,入室温度,恒定,t,4,室外温度,变化,t,1,t,2,被冷却,空气,Q,2,循环泵,t,3,t,4,空气系统的水,通过,温度控制,”三通阀,”,调整热工况,冷却表面的控制,t,暖空气,气候,控制,控制阀,Q,1,运行温度,数值,种类,运行状态,Q,1,主供给侧流量,变化,Q,2,二次侧流量,恒定,t,1,进水温度,.,变化,t,2,回水温度,变化,t,3,入室温度,恒定,t,4,室外温度,.,变化,t,1,t,2,被冷却,空气,Q,2,循环泵,t,3,t,4,A,AB,M,B,空气系统的水,可能造成换热表面顶部空气温度过高,.,换热表面自上而下仅存在小温差,流量控制,2,或,3,通阀,温度控制,2,或,3,通阀,冷却表面的控制,处于中低负荷状态时,流量控制可能造成换热表面上下过高的温差,.,使用温度控制可以降低这种风险。,公共建筑节能设计规范（,GB50189-2005）:,使用时间，温度，湿度等要求条件不同的空气调节区，不应划分在同一个空气调节风系统中。（条款,5.3.1）,该规定要求对参数条件要求差异较大的区域，实行分区控制。,不同参数要求条件下的空调系统,空调系统,冷冻机,冷却塔,冷却顶棚,冷却表面,二次侧泵,热回收,风机盘管,M,耦合罐,M,M,一次侧泵,定压,三次泵可改善系统平衡,D,p,二次泵,D,p:,控制阀,空气,机组,空气,机组,空气,机组,风机,盘管,风机,盘管,耦合罐,M,M,M,M,距离,/,压力图,D,p,二次泵,D,p:,管路,控制阀,风机盘管,etc.,空气,机组,空气,机组,空气,机组,风机,盘管,风机,盘管,距离,/,压力图,仅使用二次侧泵的系统,使用三次侧泵的系统,耦合罐,Q,H,Q,max.,Max.,D,p,Q,H,Q,max.,Max.,D,p,D,p:,连接点,D,p:,连接点,M,三次泵,使用三次泵的优点,较小的二次泵,电动机和驱动,相对二次泵+平衡阀系统，更宜实现变频和节能设计。,降低各连接点的压差,降低运行成本,较高的灵活性以适应系统的改造,使每个压差传感器准确定位,降低二次泵选型过大的风险,空调系统,冷冻机,冷却塔,冷却顶棚,冷却表面,二次侧泵,热回收,风机盘管,M,M,M,一次侧泵,耦合罐,定压,二次侧泵的配置及控制,公共建筑节能设计规范（,GB50189-2005）:,系统较大，阻力较高，各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时，应采用二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调节方式。,（条款,5.3.18.6）,采用二次泵系统的空气调节水系统，其二次泵应采