建筑電氣節(jié)能技術(shù)哈工大所課件六

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)中國房地產(chǎn)研究會副會長顧云昌表示,中國現(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全社會能耗總量的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計標準；2.空調(diào)系統(tǒng)在大部分時間都是在部分負荷下運行。3.在國內(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)容量往往遠遠大于實際需要，浪費能源。解決方法：根據(jù)空調(diào)負荷變化對水系統(tǒng)進行變流量節(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)問題的提出一個理想的空調(diào)水系統(tǒng)它應該具備如下的特點：1)負荷變化時保持冷卻水和冷凍水的送回水溫差不變；2)水系統(tǒng)運行能耗最小，當負荷減少時，冷水機組運行能耗隨之減少，水泵運行能耗也隨負荷的減小而相應減少；3)系統(tǒng)簡單，一次投資少；4)具備儲能功能。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荷相匹配，從而節(jié)約運行費用。圖為二級泵系統(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)可用熱力學第一定律表述為：

3-1熱力學第一定律表明，在冷水系統(tǒng)中，可以根據(jù)系統(tǒng)的實際冷負荷大小調(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荷末端，進行冷水系統(tǒng)設計時，Q、W、Δt己經(jīng)確定。

Q為系統(tǒng)設計工況下的冷負荷，Δt為按規(guī)范確定的溫差，一般取5℃。但是當系統(tǒng)實際冷負荷Q變化時，為保證式3-1的平衡，由熱力學第一定律，必須改變冷水流量W或溫差Δt

的大小。例如當冷負荷在某一時刻為設計值的50%，并且冷水送水溫度不變，那么對于冷水系統(tǒng)來說可能會產(chǎn)生三種情況：A.流量W減為設計流量的50%；----變流量系統(tǒng)B.Δt減?。?---定流量系統(tǒng)

C.兩者同時變化。理想的變水量系統(tǒng)：冷水流量與負荷成線性關(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

從相似定律可以看出，在理想狀況下，當水泵轉(zhuǎn)速變化時，水泵功率將與轉(zhuǎn)速成三次方變化。即如果水泵轉(zhuǎn)速為設計工況下轉(zhuǎn)速的50%時，其功率將為設計工況下的12.5%。因此，變流量（變頻調(diào)速）對水泵的節(jié)能有很大的潛力。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，三.中央空調(diào)水系統(tǒng)的負荷特性（將討論節(jié)能的可行性）負荷主要來自圍護結(jié)構(gòu)傳熱(包括太陽輻射)和新風負荷。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性表3-1，3-2說明：冷水機在設計時一般留有20%裕量，即建筑物的最大冷量是冷水機容量的80%。因此可以推論：第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性一般流量的調(diào)節(jié)范圍可控制在70%3-5(或60%)～100%之間。變流量與定流量兩3-6種系統(tǒng)的水流量分別可表示為：3-7

第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性建筑負荷的實際能耗將遵守水泵相似定律，能耗只有設計工況時的21.6%～51.2%。所以變流量水系統(tǒng)對中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效果將非常明顯。同時使用系數(shù)和參差系數(shù)按照0.6-0.8進行計算，即：

3-8第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性四.變流量水系統(tǒng)的類型1.變流量一次泵系統(tǒng)①冷源側(cè)定流量，負荷側(cè)變流量的一次泵系統(tǒng)variableprimaryflow簡稱：VPF對制冷機與水泵來說：是先串后并方式。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)電動兩通閥：只有開、關(guān)兩個狀態(tài)。工作特點：A.只有一組定速泵,靠電磁閥調(diào)節(jié)流量;B.旁通管上多一個控制閥，當系統(tǒng)水量小于單臺冷凍機最小允許流量時，旁通閥打開，旁通一部分水量使冷凍機運行在最小允許流量之上。最小流量由流量計或壓差傳感器測得。

第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)②水泵與冷水機組獨立并聯(lián)的方式工作特點:A.靠電磁閥調(diào)節(jié)流量,B.接管較為方便，機房布置整潔、有序。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)2.冷源側(cè)定流量，負荷側(cè)變流量二次泵系統(tǒng)冷水機組多數(shù)要求通過蒸發(fā)器的水流量為恒定流量，負荷側(cè)和冷源側(cè)分別設置水泵工作特點：1)可得到用戶需要的不同水溫；2)系統(tǒng)冷源為定流量，而輸送泵和負荷環(huán)路為變流量。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)3.單環(huán)路變水流量系統(tǒng)構(gòu)造前提：使用變負荷冷水機，允許蒸發(fā)器內(nèi)的水流量變化。運行有嚴格的要求：A.負荷不小于規(guī)定值；B.供回水溫差不大于預定值。工作特點：A.節(jié)省了初投資；B.冷凍水流量和冷水機容量都可以有效配合各種負荷；C.便于計算機控制第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)第三章聯(lián).第二永節(jié)中瓣央空調(diào)吵變流量毛控制節(jié)框能技術(shù)控制方案五.變流役量水系統(tǒng)竭的控制方叔案溴化鋰望直燃機壁原理：溴化鋰吸需收式制冷辜機是以溴漁化鋰溶液份為吸收劑珍，以水為制冷稻劑，利用妻水在高真劃空下蒸發(fā)丸吸熱達到更制冷的目的。為警使制冷胡過程能懲連續(xù)不劇斷地進筍行下去階，蒸發(fā)絮后的冷劑水蒸氣貸被溴化鋰伯溶液所吸帝收，溶液際變稀，這余一過程是在吸收駐器中發(fā)峰生的，晨然后以淋熱能為鋤動力，冷將溶液航加熱使其水份分盛離出來，械而溶液變佛濃，這一敗過程是在父發(fā)生器中進行的。押發(fā)生器中倍得到的蒸腸汽在冷凝噸器中凝結(jié)衡成水，經(jīng)節(jié)流后再獲送至蒸發(fā)廟器中蒸發(fā)個。如此循猛環(huán)達到連字續(xù)制冷的目的。沃可見溴疤化鋰吸棉收式制菜冷機主差要是由尊：吸收水器、發(fā)生器、察冷凝器間和蒸發(fā)制器四部公分組成分的。舉例：參某綜合撫體1-替26樓錦為賓館艦客房，住裙樓為極大堂及叔商場。犁采用3釀臺直燃寧式溴化裕鋰吸收注式制冷伍（熱泵椒）機組糟。該系磚統(tǒng)冷凍耐水系統(tǒng)方類型屬行于冷源貢側(cè)定流酬量，負誓荷側(cè)變唯流量的佛一次泵站水系統(tǒng)釋。該水臂系統(tǒng)在算部分負扁荷運行顯的時候勺，只能炮通過停恨用部分精冷凍水溉泵和冷辛卻水泵衡來實現(xiàn)頌節(jié)能。躍以冷凍劍水循環(huán)塊為例，愁當大廈構(gòu)負荷不宏足50槽%時，評可以停抬用一臺圣冷凍水自泵，另領(lǐng)一臺滿參負荷運虜行。當男負荷大總于50絞%時，訴兩臺水憶泵則要倒同時滿懶負荷運項行。由吳此可見刷，水泵傘的負荷按只能是用50%武和10雷0%有坑級可調(diào)趣，除非略負荷剛峽好處于灣50%態(tài)和10寬0%，鞭否則都辯會有相挽當部分該能耗的驢浪費。第三章圈.第二架節(jié)中悅央空調(diào)肯變流量聯(lián)控制節(jié)橫能技術(shù)控制方案圖3-風24大廈中央空調(diào)水系統(tǒng)圖將冷凍水乏和冷卻水匹均設計為壺變流量的咐控制系統(tǒng)1.冷凍屠水側(cè)的變就流量控制鹽方案已知原鋸系統(tǒng)為泄冷源側(cè)滴定流量投，負荷栽側(cè)變流酬量的一錦次泵系獲統(tǒng)。制孫冷機組徐本身也胸具有的盞變負荷孔運行能犁力，允雀許根據(jù)米負荷的智大小改創(chuàng)變制冷柱機蒸發(fā)掀器內(nèi)的背流量，陣所以可豪以將系族統(tǒng)改造守成為一富個一次小泵變流孤量系統(tǒng)甩（VP塔F）。當末端子空調(diào)負知荷變化媽時，電兆動二通陸閥調(diào)節(jié)約開度，鈔改變冷夕凍水量厭，此時獻一采用涉定的控鳴制措施滋，變頻洪水泵和鑼冷凍機及組荷的宅改的水夸流量都灑隨負變額而改變陣，通過走調(diào)整冷筍水流量恥和制冷飲機容量識，能有井效滿足竿所有負謎荷工況錯，另外嘩在旁通雹管上增巧設了旁述通控制跪閥，以謙維持運姻行冷凍轟機的最晶小流量后?？刂撇呗詵|：采取定印溫差控制饅法或定壓故差控制法。第三章啞.第二居節(jié)中鞠央空調(diào)毫變流量們控制節(jié)饑能技術(shù)控制方念案①冷凍水溫差控制法根據(jù)公貧式：第三章.慌第二節(jié)幕中央空調(diào)旦變流量控笛制節(jié)能技巡壽術(shù)控制方案②壓差控押制：因為水省力慣性描時間常帝數(shù)小，近壓力變努化會比屆溫度變恭化迅速鑼得多，腹故采用荷壓差控襯制。水系統(tǒng)的腦功率、揚站程及流量桂滿足下式格：揚程H與供、回渣水總管壓胡差△P成線性教關(guān)系。目如果H不變，近則水泵匪功率N只與流量G的一次眾方成正拐比，這居種系統(tǒng)文節(jié)能不珍顯著。第三章.著第二節(jié)紋中央空調(diào)匠變流量控膠制節(jié)能技冊術(shù)控制方趙案在定壓量系統(tǒng)中紡，流量守從G0變化到G′時，水泵頑速度只是由n0到曲線n1，系統(tǒng)壓差H0不變。實際上在光滿足流量伐的情況下已，水泵膜速度是酷可以由n0調(diào)到n2,此時壓差范降低(H0-H1)，整搜個系統(tǒng)偶處在變壓狀醉態(tài)，此分時水泵丑能耗將會大擊幅度下偏降。如果真反正實現(xiàn)著節(jié)能，浩壓差必養(yǎng)須改變?，F(xiàn)討痰論G-華H曲線午：第三章咱.第二竄節(jié)中飛央空調(diào)站變流量瞇控制節(jié)擔能技術(shù)控制方紙案通過調(diào)辮整一次笛泵的轉(zhuǎn)終速來使最不利讓環(huán)路的糾壓差保持不變季的控制法，狡稱為最不利環(huán)斜路壓差控稠制法。根據(jù)最股不利環(huán)浙路特性農(nóng)設定Δ巡壽Pc，須計算途機通過芝壓差傳突感器測到最街不利末駐端的壓水差ΔP，對兩值者的大但小進行吩比較，奸來調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)顛速。根推據(jù)公式那：第三章.傍第二節(jié)谷中央空調(diào)突變流量控漸制節(jié)能技口術(shù)控制方案圖3-1辦6土壤倉熱泵系統(tǒng)第三章.癥第二節(jié)周中央空調(diào)蠶變流量控鋒制節(jié)能技框術(shù)控制方察案2.冷卻水系鞏統(tǒng)變流量剖控制方法在滿足負朗荷的前提嫁下（制冷區(qū)機COP就值不變渾），控制皆冷卻水流量越些小越節(jié)能鵝。①冷卻水變混流量定溫蛛差控制方偉法保持冷凝匆器內(nèi)冷卻