建筑電氣節(jié)能技術(shù)7學(xué)案

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)的控制方案智能建筑及自動化研究所Bring

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A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)智能建筑及自動化研究所Bring

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A問題的提出中央空調(diào)存在的問題:建筑空調(diào)都是以最不利工況為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；空調(diào)系統(tǒng)在大部分時間都是在部分負(fù)荷下運(yùn)行。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(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)荷變化對水系統(tǒng)進(jìn)行變流量節(jié)能控制，是一種有效的節(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)智能建筑及自動化研究所Bring

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A問題的提出一個理想的空調(diào)水系統(tǒng)它應(yīng)該具備如下的特點(diǎn):負(fù)荷變化時保持冷卻水和冷凍水的送、回水溫差不變；水系統(tǒng)運(yùn)行能耗最小，當(dāng)負(fù)荷減少時，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；系統(tǒng)簡單，一次投資少；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)智能建筑及自動化研究所Bring

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A問題的提出第三章.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.變流量水系統(tǒng)的基本概念及原理目的:使冷凍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。智能建筑及自動化研究所Bring

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A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)基本概念及原理二次泵系統(tǒng)可用熱力學(xué)第一定律表述為:3-1智能建筑及自動化研究所Bring

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A在負(fù)荷末端,進(jìn)行冷水系統(tǒng)設(shè)計時,Q、W、Δt己經(jīng)確定。Q為系統(tǒng)設(shè)計工況下的冷負(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，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)荷在某一時刻為設(shè)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)生三種情流量W減為設(shè)計流量的50%；----變流量系統(tǒng)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(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)基本概念及原理智能建筑及自動化研究所Bring

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A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智能建筑及自動化研究所Bring

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A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)基本概念及原理智能建筑及自動化研究所Bring

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A從相似定律可以看出,在理想狀況下,當(dāng)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(shè)計工況下轉(zhuǎn)速的50%時,其功率將為設(shè)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)基本概念及原理智能建筑及自動化研究所Bring

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A,三.中央空調(diào)水系統(tǒng)的負(fù)荷特性（將討論節(jié)能的可行性）負(fù)荷主要來自圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱(包括太陽輻射)和新風(fēng)負(fù)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(fù)荷特性智能建筑及自動化研究所Bring

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A冷水機(jī)在設(shè)計時一般留有20%裕量，即建筑物的最大冷量是冷水機(jī)容量的80%。因此可以推論:智能建筑及自動化研究所Bring

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A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(fù)荷特性表3-1，3-2說明:一般流量的調(diào)節(jié)范圍可控制在70%(或60%)～100%之間。變流量與定流量兩種系統(tǒng)的水流量分別可表示為:3-53-63-7第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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A水系統(tǒng)負(fù)荷特性第三章.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)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)定恒速泵，負(fù)荷側(cè)變流量的一次泵系統(tǒng)variable primary flow簡稱:VPF對制冷機(jī)與水泵來說:是先串后并方式。電動兩通閥:只有開、關(guān)兩個狀態(tài)。智能建筑及自動化研究所Bring

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A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(jī)組獨(dú)立并聯(lián)的方式工作特點(diǎn):靠電磁閥調(diào)節(jié)流量,接管較為方便,機(jī)房布置整潔、有序。智能建筑及自動化研究所Bring

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A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)定恒速泵，負(fù)荷側(cè)變流量二次泵系統(tǒng)冷水機(jī)組多數(shù)要求通過蒸發(fā)器的水流量為恒定流量，負(fù)荷側(cè)和冷源側(cè)分別設(shè)置水泵工作特點(diǎn):可得到用戶需要的不同水溫；系統(tǒng)冷源為定流量，而輸送泵和負(fù)荷環(huán)路為變流量。智能建筑及自動化研究所Bring

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A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(fù)荷冷水機(jī)，允許蒸發(fā)器內(nèi)的水流量變化運(yùn)行有嚴(yán)格的要求:A.負(fù)荷不小于規(guī)定值；B.供回水溫差不大于預(yù)定值。工作特點(diǎn):A.節(jié)省了初投資；B.冷凍水流量和冷水機(jī)容量都可以有效配合各種負(fù)荷；C.便于計算機(jī)控制智能建筑及自動化研究所Bring

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A第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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A控制方案五.變流量水系統(tǒng)的控制方案溴化鋰直燃機(jī)原理:溴化鋰吸收式制冷機(jī)是以溴化鋰溶液為吸收劑，以水為制冷劑，利用水在高真空下蒸發(fā)吸熱達(dá)到制冷的目的。為使制冷過程能連續(xù)不斷地進(jìn)行下去，蒸發(fā)后的制冷劑水蒸氣被溴化鋰溶液所吸收，溶液變稀，這一過程是在吸收器中發(fā)生的，然后以熱能為動力，將溶液加熱使其水份分離出來，而溶液變濃，這一過程是在發(fā)生器中進(jìn)行的。發(fā)生器中得到的蒸汽在冷凝器中凝結(jié)成水，經(jīng)節(jié)流后再送至蒸發(fā)器中蒸發(fā)。如此循環(huán)達(dá)到連續(xù)制冷的目的。可見溴化鋰吸收式制冷機(jī)主要是由:吸收器、發(fā)生器、冷凝器和蒸發(fā)器四部分組成的。舉例:某綜合體1-26樓為賓館客房，裙樓為大堂及商場。用3臺直燃式溴化鋰吸收式制冷（熱泵）機(jī)組。該系統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)類型屬于冷源側(cè)定流量，負(fù)荷側(cè)變流量的一次水系統(tǒng)（VPF)。該水系統(tǒng)在部分負(fù)荷運(yùn)行的時候，只通過停用部分冷凍水泵和冷卻水泵來實(shí)現(xiàn)節(jié)能。以冷凍循環(huán)為例，當(dāng)大廈負(fù)荷不足50%時，可以停用一臺冷凍水泵，另一臺滿負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)負(fù)荷大于50%時，兩臺水泵則要同時滿負(fù)荷運(yùn)行。由此可見，水泵的負(fù)荷只能是50%和100%有級可調(diào)，除非負(fù)荷剛好處于50%和100%，否則都有相當(dāng)部分能耗的浪費(fèi)。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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A控制方案圖3-24大廈中央空調(diào)水系統(tǒng)圖智能建筑及自動化研究所Bring

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A將冷凍水和冷卻水均設(shè)計為變流量的控制系統(tǒng)1.冷凍水側(cè)的變流量控制方案已知原系統(tǒng)為冷源側(cè)定最小流量，負(fù)荷側(cè)變流量的一次泵系統(tǒng)。制冷機(jī)組本身也具有的變負(fù)荷運(yùn)行能力，允許根據(jù)負(fù)荷的大小改變制冷機(jī)蒸發(fā)器內(nèi)的流量，所以可以將系統(tǒng)改造成為一個一次泵變流量系統(tǒng)（VPF）。當(dāng)末端空調(diào)負(fù)荷變化時，電動二通閥調(diào)節(jié)開度，改變冷凍水量，此時一采用定的控制措施，變頻水泵和冷凍機(jī)組的水流量都隨負(fù)荷的改變而改變，通過調(diào)整冷水流量和制冷機(jī)容量，能有效滿足所有負(fù)荷工況，另外在旁通管上增設(shè)了旁通控制閥，以維持運(yùn)行冷凍機(jī)的最小流量?？刂撇呗?采取定溫差控制法或定壓差控制法。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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A控制方案智能建筑及自動化研究所LLaabb

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TTooggeetthheerr①冷凍水溫差控制法根據(jù)公式:第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)控制方案②壓差控制:因?yàn)樗T性時間常數(shù)小，壓力變化會比溫度變化迅速得多，故采用壓差控制。水系統(tǒng)的功率、揚(yáng)程及流量滿足下式:揚(yáng)程H與供、回水總管壓差△P成線性關(guān)系。如果H不變,則水泵功率N只與流量G的一次方成正比,這種系統(tǒng)節(jié)能不顯著。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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A控制方案在如果真正實(shí)現(xiàn)節(jié)能，壓差必須改變?，F(xiàn)討論G-H曲線:在定壓系統(tǒng)中，流量從G0 變化到G′時，水泵速度只是由n0到曲線n1，系統(tǒng)壓差H0不變。實(shí)際上在滿足最小流量的情況下，水泵速度是可以由n0 調(diào)到n2,此時壓差降低(H0-H1)，整個系統(tǒng)處在變壓狀態(tài)，此時水泵能耗第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)將會大幅度下降。智能建筑及自動化研究所Bring

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A控制方案通過調(diào)整一次泵的轉(zhuǎn)速來使最不利環(huán)路的壓差保持不變控制法，稱為最不利環(huán)路壓差控制法。根據(jù)最不利環(huán)路特性設(shè)定ΔPc，計算機(jī)通過壓差傳感器測到最不利末端的壓差ΔP，對兩者的大小進(jìn)行比較，來調(diào)水泵轉(zhuǎn)速。根據(jù)公式:第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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A控制方案er圖圖33--1166土土壤壤熱熱泵泵系系統(tǒng)統(tǒng)智能建筑及自動化研究所LLaabb

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TTooggeetthh第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)控制方案2.冷卻水系統(tǒng)變流量控制方法在滿足負(fù)荷的前提下（制冷機(jī)COP值不變），控制冷卻水流量越小越節(jié)能。①冷卻水變流量定溫差控制方法保持冷凝器內(nèi)冷卻水進(jìn)出水溫差不變。流量會隨負(fù)荷而變化，為了保證水流量不低于最小流量，設(shè)定頻率下通常在25Hz以上。負(fù)荷Q與冷卻水流量W和冷卻水的出水溫度t1 ,t2 間的關(guān)系為:第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)智能建筑及自動化研究所Bring

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