节能改造课件

1某科技大楼空调冰水系统节能改造空调系统的控制及运行管理1某科技大楼空调冰水系统节能改造空调系统的控制及运行管理2永安科技大楼永安科技大楼为地下5层、地上22层的商业办公大楼，地下层每层面积约1,300坪，地上层每层面积约370坪(英制单位，1坪＝3.3平方米)。B5~B4为停车场，B3有800坪为停车场；500坪为办公室，B1、B2、B3为商场，1楼为大厅及银行，2楼以上全部为办公室使用。楼地板的总面积共11,240坪，大厅、办公室(1楼以上)楼地板的总面积共8,140坪。目前已经使用2F~8F，其他楼层尚无使用。2永安科技大楼永安科技大楼为地下5层、地上22层的商业办公大3既设空调系统因原设计B3~4F为商场，5F以上为住宅，所以空调冰水机房有2处，分别在B2及B3。B2机房的冰水主机为TRANE离心式500RT*2+TRANE往复式120RT*1，主要供应4F以下的空调负载。B3机房的冰水主机为中兴螺旋式300RT*2+TRANE往复式140RT*2，主要供应5F以上的空调负载。冰水系统采一次侧/二次侧(Primary/Second)方式设计，一次侧主机泵随着主机的启停开关，二次侧区域泵随现场负载变化开启。概估空调尖峰负载约1,200-1,500RT。冷吨（RT）是制冷量单位，1RT=3024Kcal/h=3516W3既设空调系统因原设计B3~4F为商场，5F以上为住宅，所以4空调系统设备规格(1)冰水主机(chiller)4空调系统设备规格(1)冰水主机(chiller)5空调系统设备规格(2)冷却水塔(coolingtower)1HP=0.735KW。匹，是功率单位（一般是指输入功率）而非制冷量单位5空调系统设备规格(2)冷却水塔(cooling6

空调系统设备规格(3)冰水泵、区域泵、冷却水泵6空调系统设备规格(3)冰水泵、区域泵、冷却水7500RT120RT500RTTO4FTO3FTO2FTO1FTOB1FTOB2FTOB3FFM3F-4FFMB2-2FFMB3FF/C&AHU改造前–

B2机房冰水流程图7500RT120RT500RTTO4FTO3FT8300RT140RT300RTTO5-22FTO梯厅FM5-22FFM梯厅F/C&AHU改造前B3机房冰水流程图140RT???8300RT140RT300RTTO5-22FTO9希望…少开一些空调设备:目前已经使用2F~8F，其他楼层尚未使用，但空调需同时开启B2、B3机房2套系统，有些浪费。B2、B3系统能相互支持:目前B2机房、B3机房、梯厅的冰水主机独立运转，系统效率差。冰水区域泵能相互支持:原设计4F以下区域泵各自独立，无法相互支持。系统操作简单化:原开机程序复杂，需专业人员配合，机动性差。管路配置优化:原管路配置不甚理想。改善冷却水塔使用效率。增设监控系统:掌握空调运转状况，记录历史数据。空调系统效率优化:降低运转电费。各楼层加装空调计费系统:明确分担公共电费。9希望…少开一些空调设备:目前已经使用2F~8F，其他楼层10改造项目

冰水管路修改冰水区域泵加装变频控制提高冷却水塔使用效率监控系统加装空调计费系统现场三通阀改为二通阀(住户自行修改)10改造项目冰水管路修改11

效益省能效益冰水管路修改20万元/年冰水区域泵加装变频控制20万元/年提高冷却水塔使用效率5万元/年监控系统(系统优化)35万元/年合计80万元/年11效益省能效益冰水管路修改212500RT120RT500RTTO4FTO3FTO2FTO1FTOB1FTOB2FTOB3FFM3F-4FFMB2-2FFMB3FF/C&AHU冰水管路修改改造后B2机房冰水流程图TO5-22CHSTO梯厅CHSFM5-22CHRFM梯厅CHR(住戶自行修改)12500RT120RT500RTTO4FTO3F13300RT140RT300RTTO5-22FTO梯厅FM5-22FFM梯厅冰水管路修改改造后B3机房冰水流程图140RTTOB2FF/C&AHU(住户自行修改)FMB2F13300RT140RT300RTTO5-22FTO14冰水管路修改改造后冰水管效益FM3F-4FFMB2-2FFMB3FFM3F-4FFMB2-2FFMB3FFM5-22CHR14冰水管路修改FM3F-4FFMB2-2FFMB3F15冰水管路修改改造后冰水立管流程图15冰水管路修改16冰水管路修改改造后冰水管效益改造前空调冰水系统操作模式：

B2供应2F-4F冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵+冰水区域泵120RT+5HP+7.5HP+20HP+2F-4F区域泵

B3供应5F-8F冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵+冰水区域泵140RT+5HP+10HP+25HP+5F-8F区域泵B3供应梯厅冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵140RT+5HP+25HP+25HP

PUMP5HP+42.5HP+70HP=127.5HPCHILLER320.0kW16冰水管路修改改造前空调冰水系统操作模式：17冰水管路修改改造后冰水管效益改造后空调冰水系统操作模式：

B2供应2F-8F+梯厅冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵+冰水区域泵

500RT+7.5HP*3+20HP+60HP+2F-8F区域泵

PUMP=102.5HPCHILLER=288kW

SAVINGPUMP=25HP(20%)CHILLER=32kW(10%)17冰水管路修改改造后空调冰水系统操作模式：18冰水管路修改舒适而省能的工作环境假如在夏天关掉正运转的冷气空调系统，办公室内人员会由于室内空气闷热及室内空气质量不佳而导致工作生产力急遽的降低，甚至根本无法工作！行为(Performance)＝能力(Ability)*行动(Motivation)＋环境(Environment)

分析生产力并不是一件容易的事，基本上生产力可以上式表示；”能力”与训练有关，”行动”与管理有关，”环境”与建筑、工程、设备操作有关。事实上，生产力和个人的速度、精确度、创造力、学习效率、教育、适应力、反应力、薪资、健康、环境等都有非常密切的关系。根据调查研究报告发现病态建筑物环境在一般标准办公室工作下，可能会使工作减缓7.2%以上，错误增加30%以上，病假大约34%。室内的工作环境对工作人员是有非常大的影响的，当然，不同的工作有不同的影响；不同的人，影响的程度也不相同，因此，分析上是非常复杂而长期的。

18冰水管路修改假如在夏天关掉正运转的冷气空调系统，办公室内19Conceptualviewofachilled-waterair-conditioningsystem:•Indoorairloop.Intheleftmostloop,indoorairisdrivenbythesupplyairfanthroughacoolingcoil,whereittransfersitsheattochilledwater.Thecoolairthencoolsthebuildingspace.•Chilledwaterloop.Drivenbythechilledwaterpump,waterreturnsfromthecoolingcoiltothechiller’sevaporatortobere-cooled.•Refrigerantloop.Usingaphase-changerefrigerant,thechiller’scompressorpumpsheatfromthechilledwatertothecondenserwater.•Condenserwaterloop.Waterabsorbsheatfromthechiller’scondenser,andthecondenserwaterpumpsendsittothecoolingtower.•Coolingtowerloop.Thecoolingtower’sfandrivesairacrossanopenflowofthehotcondenserwater,transferringtheheattotheoutdoors.冰水区域泵加装变频控制中央空调系统流程及热负载关系图19Conceptualviewofachilled20冰水区域泵加装变频控制1.传统定水量三通阀控制冰水系统流程图CHILLERF/C&AHU20冰水区域泵加装变频控制CHILLERF/C&AHU21冰水区域泵加装变频控制2.传统变水量二通阀控制冰水系统流程图CHILLERF/C&AHUCHILLERΔP21冰水区域泵加装变频控制CHILLERF/C&AHUC22500RT500RT冰水区域泵加装变频控制3.传统定水量区域泵+三通阀控制冰水系统流程图F/C&AHU22500RT500RT冰水区域泵加装变频控制F23BTUH=500×ΔT×GPMHIGHCAPACITY+LOWΔTLOWCAPACITY+HIGHΔT=冰水区域泵加装变频控制

4.负载、流量和温差负载变化=

定流量×变温差-三通阀负载变化=变流量×定温差-二通阀BTU(BritishThermalUnit),

英国热量单位1Btu就是将1磅水的温度升高1华氏度所需要的热量Btu是英热单位（英制），Btu/h就是“英热单位每小时”，1(英热单位)=1055.056(焦)GPM:加仑/分钟,流量单位gallonsperminute每分钟加仑数(等于4.546升/分)23BTUH=500×ΔT×GPMHIGHCA24冰水区域泵加装变频控制

4.典型的三通阀和盘管三通阀的冰水系统，会造成流动力上的浪费，因三通阀系统并不是线性的，轻载时不但回水温度较设计值低，且流量增加，导致后端水量不足、泵耗电增加。24冰水区域泵加装变频控制三通阀的冰水系统，会造成流动力上的25冰水区域泵加装变频控制

5.三通阀和盘管在全载的条件下送水温度

45℉回水温度

55℉盘管流量

100GPM盘管压降

20Ft负载

500,000Btuh(flow*ΔT*500)盘管ΔP

CLOSE旁通流量

0GPM三通阀的压降10Ft设计流量和扬程100GPM@30Ft5(℉-32)=9(℃)1英尺(ft)=12英寸(in)

1英尺(ft)=0.3048m25冰水区域泵加装变频控制送水温度45℉5(℉-3226冰水区域泵加装变频控制

6.三通阀和盘管在卸除的条件下送水温度

45℉回水温度

45℉盘管流量

0GPM盘管压降

CLOSE负载0

Btuh(flow*ΔT*500)盘管ΔP20Ft旁通流量100GPM三通阀的压降10Ft设计流量和扬程100GPM@30Ft5(℉-32)=9(℃)26冰水区域泵加装变频控制送水温度45℉5(℉-27冰水区域泵加装变频控制三通阀和盘管在部份负载的条件下送水温度

45℉回水温度

49℉盘管流量

62.5GPM盘管压降

7.8Ft负载

250,000Btuh(flow*ΔT*500)盘管ΔP7.8Ft旁通流量

62.5GPM三通阀的压降10Ft设计流量和扬程100GPM@30Ft27冰水区域泵加装变频控制送水温度45℉28冰水区域泵加装变频控制三通阀的特性和缺点三通阀系统的缺点：低的回水温度。部份负载下，会使下游盘管冰水量不足。总流量增加，泵耗电增加。可能增加冰水主机运转台数。可能使冰水主机的耗电量增加。TypicalCHWFlowvsLoadCurveforAHUwith3-WayValve28冰水区域泵加装变频控制三通阀系统的缺点：Typical29冰水区域泵加装变频控制离心式泵特性图29冰水区域泵加装变频控制30冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统+=30冰水区域泵加装变频控制+=31冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统：一次侧泵Primary-secondarypumpingprovidesthemeansfortheconstantvolumepumpingofthelowhorsepowerprimarypumpsthroughthechiller.Thesepumpsarelowerhorsepowerthanthesecondarypumpsbecausetheyonlyhavetoovercomethefrictionlossassociatedwiththechiller,pipes,andvalvesintheprimaryloop.Thechillerpumpsarebalancedtothedesignflowrate.Pumpimpellersshouldbetrimmedtominimizethepressuredropacrossthevalveonthedischargeofthepump.Thisisanimportantenergysavingmeasure.31冰水区域泵加装变频控制Primary-secondary32Thesecondarypumpsarehigherhorsepowerbecausetheymustovercomethefrictionlossassociatedwiththesecondaryloop--thedistributionpiping,fittings,valves,coils,etc.Thesepumpsoperateintheenergysavingvariablevolumemode.Dependingonthereturnoninvestment,thesecondarypumpseitherremainconstantspeedandridetheircharacteristichead-capacitycurve,orthedesignercanincorporateadjustablefrequencydrivestosaveadditionalpumpingenergy.冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统：二次侧泵32Thesecondarypumpsarehigh33Thecommonpipe

冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统：共通管Distribution(secondary)flowequalsproduction(primary)flow.Distributionflowisgreaterthanproductionflow.Productionflowisgreaterthandistributionflow.33Thecommonpipe冰水区域泵加装变频控制34冰水区域泵加装变频控制泵的耗能特性34冰水区域泵加装变频控制35冰水区域泵加装变频控制不同流量控制方式的耗能FlowControlwithBypassFlowReductionwithThrottling35冰水区域泵加装变频控制FlowControlwith36在正常的状况下，空调系统大部份的时间都是部份负载(partload)，尖峰负载时数低于20%以下，因此有80%的时间是有节能的空间。依照风扇定律(fanaffinitylaws)流量率Q、揚程H，以及制动马力BHP之间的关系如下：Q1/Q2=N1/N2,水量与转速成正比。H1/H2=(N1/N2)2,扬程与转速平方成正比。BHP1/BHP2=(N1/N2)3,制动马力与转速三次方成正比。故降低泵的转速既可降低扬程及流量，更可大量的降低耗电量，依照风扇定律，流量与耗电成3次方正比的关系，因此省能的效益是非常可观的。冰水区域泵加装变频控制离心式泵的定律36在正常的状况下，空调系统大部份的时间都是部份负载(par37冰水区域泵加装变频控制泵及系统扬程的特性曲线37冰水区域泵加装变频控制38一次侧/二次侧冰水系统压力传感器的位置冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧冰水系统压力传感器的位置38一次侧/二次侧冰水系统压力传感器的位置冰水区域泵加装变频39泵浦与系统特性曲线图P3P1P2冰水区域泵加装变频控制变频泵浦于水路系统之耗能特性39泵浦与系统特性曲线图P3P1P2冰水区域泵加装变频控制40泵浦理论消耗功（又称为水动力）Pw（W）电力输入功Pe 设备效率（或称电力至水效率）ηe

冰水区域泵加装变频控制变频泵浦于水路系统之耗能特性泵浦(pump)，即泵，又名帮浦、抽运；与泵不同的是，泵浦一词主要出现于激光领域。

在激光器中，外部能量通常会以光或电流的形式输入到产生激光的媒质之中，把处于基态的电子，激励到较高的能级高能态（人们用“泵浦”一词形容这一过程(如同把水从低处抽往高处))。40泵浦理论消耗功（又称为水动力）Pw（W）电力输入功Pe 41变频泵之马达效率及变频器效率图冰水区域泵加装变频控制马达的效率41变频泵之马达效率及变频器效率图冰水区域泵加装变频控制42变频器效率比较图冰水区域泵加装变频控制变频器的效率42变频器效率比较图冰水区域泵加装变频控制43冰水区域泵加装变频控制

在甚么条件下适合装变频器?效益如何计算?43冰水区域泵加装变频控制在甚么条件下适合装变频器?44冰水区域泵加装变频控制省能效益计算a.Chillers KWH =KW/TONxTONSxHRSb.Fan

KWH =KW/CFMxCFMxHRSc.Pumping KWH =KW/USGPMxUSGPMxHRSIngeneral,EnergyUsed=EfficiencyxUsagexHRS EnergySaved=EfficiencyxUsagexHRS44冰水区域泵加装变频控制a.Chillers KWH 45冰水区域泵加装变频控制省能效益计算45冰水区域泵加装变频控制46冰水区域泵加装变频控制二次侧冰水泵效益分析泵规格780GPM,120Ft,40HP泵性能曲线负载变化ConstantSpeed运转费用$472,256元/年46冰水区域泵加装变频控制泵规格780GPM,120Ft47冰水区域泵加装变频控制二次侧冰水泵效益分析压差控制:110Ft压差控制:70Ft压差控制:40Ft压差控制运转费用元/年节省费用(%)110Ft422,07510.670Ft336,06928.840Ft278,14141.1ConstantSpeed运转费用$472,256元/年47冰水区域泵加装变频控制压差控制:110Ft压差控制:748提高冷却水塔使用效率冷却水塔特性冰水主机的负载随着外气和现场的需求有不同的变化，冷却水塔的散热量也随之变化，加上四季与日夜外气条件也不同，一般冷却水塔风车维持固定的温度并非最佳运转点，实际上设计点的外气湿球温度一年中平均发生的时间不到2.5%。48提高冷却水塔使用效率冰水主机的负载随着外气和现场的需求有49SystemEfficiencykW/RTCoolingTowerkW/RTChillerkW/RTCombinedkW/RTOptimumoperationCWSTemperatureCWSCOptimizedCombinedOperationOnChillerandCoolingTowers提高冷却水塔使用效率冰水主机与冷却水塔的优化操作49SystemEfficiencyCoolingTow50提高冷却水塔使用效率冷却水塔水温最佳设定50提高冷却水塔使用效率51

温度Sensor误差±0.5℃→误差率=±0.5/5=10%

温度Sensor误差±0.05℃→误差率=±0.05/5=1%传感器的精确度温度SENSOR测试图51温度Sensor误差±0.5℃→误差率=52

KW/TON-------------------------------------------------

–5% Nominal +5%ExistingChiller 0.8075 0.85 0.8925NewChiller 0.57 0.60 0.63Savings 0.2375 0.25 0.2625 95% 100% 105%WorstCase = 0.8075 -0.63 = 0.1775Savings = 71%传感器的精确度IMPACTOF5%ERRORATSITE5253KW/TON---------------------------------------------------- –10% Nominal +10%ExistingChiller 0.765 0.85 0.935NewChiller 0.540.60 0.66Savings 0.225 0.25 0.275 90% 100% 110%WorstCase = 0.765 -0.66 = 0.105Savings = 42%传感器的精确度IMPACTOF10%ERRORATSITE5354加装空调计费系统明确分担公共电费Saving$$$54加装空调计费系统Saving$$$55监控系统能源管理系统+节能改造分析55监控系统56监控系统能源管理系统+节能改造分析56监控系统57监控系统能源管理系统+节能改造分析57监控系统58系统的优化SchematicofChilledWaterCoolingSystemTrade-OffofChillerandPumpPowerwithChilledWaterSetPointTrade-offsBetweenChillerPowerandFanPowerwithTowerAirflow58系统的优化SchematicofChilledWaAStep-By-StepApproachtoAchievingTotalEnergyManagementSolutionsInformation

services•Metering•Billdisaggregation•Dataaccess/visualization/benchmarking•Equipmentperformancediagnostics•Powerqualitymonitoring•EMCSverification•Baselining•Billdisaggregationandanalysis•BusinessunitcostandallocationShort-termmonitoring&submeteringBuildingtune-ups•Equipment“fixes”•Controlsandschedulingadjustments•Low-cost/no-costefficiencymeasuresIntegratedanalysisofsupplyanddemand-sideoptions•Whole-systemanalysisofenergy-useoptions•Fuel-neutralsolutions•Integratedanalysisofsupplyoptions•PowerintegritysolutionsImplementationoftotalenergymanagementsolutions•Equipmentselection,procurement,installationandcommissioning•Monitoringforperformanceguarantees,preventativemaintenance,failuredetection•Real-timeloadmanagementforportfolioandtradingadvantageAStep-By-StepApproachtoAch60某科技大楼空调冰水系统节能改造空调系统的控制及运行管理1某科技大楼空调冰水系统节能改造空调系统的控制及运行管理61永安科技大楼永安科技大楼为地下5层、地上22层的商业办公大楼，地下层每层面积约1,300坪，地上层每层面积约370坪(英制单位，1坪＝3.3平方米)。B5~B4为停车场，B3有800坪为停车场；500坪为办公室，B1、B2、B3为商场，1楼为大厅及银行，2楼以上全部为办公室使用。楼地板的总面积共11,240坪，大厅、办公室(1楼以上)楼地板的总面积共8,140坪。目前已经使用2F~8F，其他楼层尚无使用。2永安科技大楼永安科技大楼为地下5层、地上22层的商业办公大62既设空调系统因原设计B3~4F为商场，5F以上为住宅，所以空调冰水机房有2处，分别在B2及B3。B2机房的冰水主机为TRANE离心式500RT*2+TRANE往复式120RT*1，主要供应4F以下的空调负载。B3机房的冰水主机为中兴螺旋式300RT*2+TRANE往复式140RT*2，主要供应5F以上的空调负载。冰水系统采一次侧/二次侧(Primary/Second)方式设计，一次侧主机泵随着主机的启停开关，二次侧区域泵随现场负载变化开启。概估空调尖峰负载约1,200-1,500RT。冷吨（RT）是制冷量单位，1RT=3024Kcal/h=3516W3既设空调系统因原设计B3~4F为商场，5F以上为住宅，所以63空调系统设备规格(1)冰水主机(chiller)4空调系统设备规格(1)冰水主机(chiller)64空调系统设备规格(2)冷却水塔(coolingtower)1HP=0.735KW。匹，是功率单位（一般是指输入功率）而非制冷量单位5空调系统设备规格(2)冷却水塔(cooling65

空调系统设备规格(3)冰水泵、区域泵、冷却水泵6空调系统设备规格(3)冰水泵、区域泵、冷却水66500RT120RT500RTTO4FTO3FTO2FTO1FTOB1FTOB2FTOB3FFM3F-4FFMB2-2FFMB3FF/C&AHU改造前–

B2机房冰水流程图7500RT120RT500RTTO4FTO3FT67300RT140RT300RTTO5-22FTO梯厅FM5-22FFM梯厅F/C&AHU改造前B3机房冰水流程图140RT???8300RT140RT300RTTO5-22FTO68希望…少开一些空调设备:目前已经使用2F~8F，其他楼层尚未使用，但空调需同时开启B2、B3机房2套系统，有些浪费。B2、B3系统能相互支持:目前B2机房、B3机房、梯厅的冰水主机独立运转，系统效率差。冰水区域泵能相互支持:原设计4F以下区域泵各自独立，无法相互支持。系统操作简单化:原开机程序复杂，需专业人员配合，机动性差。管路配置优化:原管路配置不甚理想。改善冷却水塔使用效率。增设监控系统:掌握空调运转状况，记录历史数据。空调系统效率优化:降低运转电费。各楼层加装空调计费系统:明确分担公共电费。9希望…少开一些空调设备:目前已经使用2F~8F，其他楼层69改造项目

冰水管路修改冰水区域泵加装变频控制提高冷却水塔使用效率监控系统加装空调计费系统现场三通阀改为二通阀(住户自行修改)10改造项目冰水管路修改70

效益省能效益冰水管路修改20万元/年冰水区域泵加装变频控制20万元/年提高冷却水塔使用效率5万元/年监控系统(系统优化)35万元/年合计80万元/年11效益省能效益冰水管路修改271500RT120RT500RTTO4FTO3FTO2FTO1FTOB1FTOB2FTOB3FFM3F-4FFMB2-2FFMB3FF/C&AHU冰水管路修改改造后B2机房冰水流程图TO5-22CHSTO梯厅CHSFM5-22CHRFM梯厅CHR(住戶自行修改)12500RT120RT500RTTO4FTO3F72300RT140RT300RTTO5-22FTO梯厅FM5-22FFM梯厅冰水管路修改改造后B3机房冰水流程图140RTTOB2FF/C&AHU(住户自行修改)FMB2F13300RT140RT300RTTO5-22FTO73冰水管路修改改造后冰水管效益FM3F-4FFMB2-2FFMB3FFM3F-4FFMB2-2FFMB3FFM5-22CHR14冰水管路修改FM3F-4FFMB2-2FFMB3F74冰水管路修改改造后冰水立管流程图15冰水管路修改75冰水管路修改改造后冰水管效益改造前空调冰水系统操作模式：

B2供应2F-4F冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵+冰水区域泵120RT+5HP+7.5HP+20HP+2F-4F区域泵

B3供应5F-8F冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵+冰水区域泵140RT+5HP+10HP+25HP+5F-8F区域泵B3供应梯厅冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵140RT+5HP+25HP+25HP

PUMP5HP+42.5HP+70HP=127.5HPCHILLER320.0kW16冰水管路修改改造前空调冰水系统操作模式：76冰水管路修改改造后冰水管效益改造后空调冰水系统操作模式：

B2供应2F-8F+梯厅冰水主机+冷却水塔+主机冰水泵+冷却水泵+冰水区域泵

500RT+7.5HP*3+20HP+60HP+2F-8F区域泵

PUMP=102.5HPCHILLER=288kW

SAVINGPUMP=25HP(20%)CHILLER=32kW(10%)17冰水管路修改改造后空调冰水系统操作模式：77冰水管路修改舒适而省能的工作环境假如在夏天关掉正运转的冷气空调系统，办公室内人员会由于室内空气闷热及室内空气质量不佳而导致工作生产力急遽的降低，甚至根本无法工作！行为(Performance)＝能力(Ability)*行动(Motivation)＋环境(Environment)

分析生产力并不是一件容易的事，基本上生产力可以上式表示；”能力”与训练有关，”行动”与管理有关，”环境”与建筑、工程、设备操作有关。事实上，生产力和个人的速度、精确度、创造力、学习效率、教育、适应力、反应力、薪资、健康、环境等都有非常密切的关系。根据调查研究报告发现病态建筑物环境在一般标准办公室工作下，可能会使工作减缓7.2%以上，错误增加30%以上，病假大约34%。室内的工作环境对工作人员是有非常大的影响的，当然，不同的工作有不同的影响；不同的人，影响的程度也不相同，因此，分析上是非常复杂而长期的。

18冰水管路修改假如在夏天关掉正运转的冷气空调系统，办公室内78Conceptualviewofachilled-waterair-conditioningsystem:•Indoorairloop.Intheleftmostloop,indoorairisdrivenbythesupplyairfanthroughacoolingcoil,whereittransfersitsheattochilledwater.Thecoolairthencoolsthebuildingspace.•Chilledwaterloop.Drivenbythechilledwaterpump,waterreturnsfromthecoolingcoiltothechiller’sevaporatortobere-cooled.•Refrigerantloop.Usingaphase-changerefrigerant,thechiller’scompressorpumpsheatfromthechilledwatertothecondenserwater.•Condenserwaterloop.Waterabsorbsheatfromthechiller’scondenser,andthecondenserwaterpumpsendsittothecoolingtower.•Coolingtowerloop.Thecoolingtower’sfandrivesairacrossanopenflowofthehotcondenserwater,transferringtheheattotheoutdoors.冰水区域泵加装变频控制中央空调系统流程及热负载关系图19Conceptualviewofachilled79冰水区域泵加装变频控制1.传统定水量三通阀控制冰水系统流程图CHILLERF/C&AHU20冰水区域泵加装变频控制CHILLERF/C&AHU80冰水区域泵加装变频控制2.传统变水量二通阀控制冰水系统流程图CHILLERF/C&AHUCHILLERΔP21冰水区域泵加装变频控制CHILLERF/C&AHUC81500RT500RT冰水区域泵加装变频控制3.传统定水量区域泵+三通阀控制冰水系统流程图F/C&AHU22500RT500RT冰水区域泵加装变频控制F82BTUH=500×ΔT×GPMHIGHCAPACITY+LOWΔTLOWCAPACITY+HIGHΔT=冰水区域泵加装变频控制

4.负载、流量和温差负载变化=

定流量×变温差-三通阀负载变化=变流量×定温差-二通阀BTU(BritishThermalUnit),

英国热量单位1Btu就是将1磅水的温度升高1华氏度所需要的热量Btu是英热单位（英制），Btu/h就是“英热单位每小时”，1(英热单位)=1055.056(焦)GPM:加仑/分钟,流量单位gallonsperminute每分钟加仑数(等于4.546升/分)23BTUH=500×ΔT×GPMHIGHCA83冰水区域泵加装变频控制

4.典型的三通阀和盘管三通阀的冰水系统，会造成流动力上的浪费，因三通阀系统并不是线性的，轻载时不但回水温度较设计值低，且流量增加，导致后端水量不足、泵耗电增加。24冰水区域泵加装变频控制三通阀的冰水系统，会造成流动力上的84冰水区域泵加装变频控制

5.三通阀和盘管在全载的条件下送水温度

45℉回水温度

55℉盘管流量

100GPM盘管压降

20Ft负载

500,000Btuh(flow*ΔT*500)盘管ΔP

CLOSE旁通流量

0GPM三通阀的压降10Ft设计流量和扬程100GPM@30Ft5(℉-32)=9(℃)1英尺(ft)=12英寸(in)

1英尺(ft)=0.3048m25冰水区域泵加装变频控制送水温度45℉5(℉-3285冰水区域泵加装变频控制

6.三通阀和盘管在卸除的条件下送水温度

45℉回水温度

45℉盘管流量

0GPM盘管压降

CLOSE负载0

Btuh(flow*ΔT*500)盘管ΔP20Ft旁通流量100GPM三通阀的压降10Ft设计流量和扬程100GPM@30Ft5(℉-32)=9(℃)26冰水区域泵加装变频控制送水温度45℉5(℉-86冰水区域泵加装变频控制三通阀和盘管在部份负载的条件下送水温度

45℉回水温度

49℉盘管流量

62.5GPM盘管压降

7.8Ft负载

250,000Btuh(flow*ΔT*500)盘管ΔP7.8Ft旁通流量

62.5GPM三通阀的压降10Ft设计流量和扬程100GPM@30Ft27冰水区域泵加装变频控制送水温度45℉87冰水区域泵加装变频控制三通阀的特性和缺点三通阀系统的缺点：低的回水温度。部份负载下，会使下游盘管冰水量不足。总流量增加，泵耗电增加。可能增加冰水主机运转台数。可能使冰水主机的耗电量增加。TypicalCHWFlowvsLoadCurveforAHUwith3-WayValve28冰水区域泵加装变频控制三通阀系统的缺点：Typical88冰水区域泵加装变频控制离心式泵特性图29冰水区域泵加装变频控制89冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统+=30冰水区域泵加装变频控制+=90冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统：一次侧泵Primary-secondarypumpingprovidesthemeansfortheconstantvolumepumpingofthelowhorsepowerprimarypumpsthroughthechiller.Thesepumpsarelowerhorsepowerthanthesecondarypumpsbecausetheyonlyhavetoovercomethefrictionlossassociatedwiththechiller,pipes,andvalvesintheprimaryloop.Thechillerpumpsarebalancedtothedesignflowrate.Pumpimpellersshouldbetrimmedtominimizethepressuredropacrossthevalveonthedischargeofthepump.Thisisanimportantenergysavingmeasure.31冰水区域泵加装变频控制Primary-secondary91Thesecondarypumpsarehigherhorsepowerbecausetheymustovercomethefrictionlossassociatedwiththesecondaryloop--thedistributionpiping,fittings,valves,coils,etc.Thesepumpsoperateintheenergysavingvariablevolumemode.Dependingonthereturnoninvestment,thesecondarypumpseitherremainconstantspeedandridetheircharacteristichead-capacitycurve,orthedesignercanincorporateadjustablefrequencydrivestosaveadditionalpumpingenergy.冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统：二次侧泵32Thesecondarypumpsarehigh92Thecommonpipe

冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧变流量系统：共通管Distribution(secondary)flowequalsproduction(primary)flow.Distributionflowisgreaterthanproductionflow.Productionflowisgreaterthandistributionflow.33Thecommonpipe冰水区域泵加装变频控制93冰水区域泵加装变频控制泵的耗能特性34冰水区域泵加装变频控制94冰水区域泵加装变频控制不同流量控制方式的耗能FlowControlwithBypassFlowReductionwithThrottling35冰水区域泵加装变频控制FlowControlwith95在正常的状况下，空调系统大部份的时间都是部份负载(partload)，尖峰负载时数低于20%以下，因此有80%的时间是有节能的空间。依照风扇定律(fanaffinitylaws)流量率Q、揚程H，以及制动马力BHP之间的关系如下：Q1/Q2=N1/N2,水量与转速成正比。H1/H2=(N1/N2)2,扬程与转速平方成正比。BHP1/BHP2=(N1/N2)3,制动马力与转速三次方成正比。故降低泵的转速既可降低扬程及流量，更可大量的降低耗电量，依照风扇定律，流量与耗电成3次方正比的关系，因此省能的效益是非常可观的。冰水区域泵加装变频控制离心式泵的定律36在正常的状况下，空调系统大部份的时间都是部份负载(par96冰水区域泵加装变频控制泵及系统扬程的特性曲线37冰水区域泵加装变频控制97一次侧/二次侧冰水系统压力传感器的位置冰水区域泵加装变频控制一次侧/二次侧冰水系统压力传感器的位置38一次侧/二次侧冰水系统压力传感器的位置冰水区域泵加装变频98泵浦与系统特性曲线图P3P1P2冰水区域泵加装变频控制变频泵浦于水路系统之耗能特性39泵浦与系统特性曲线图P3P1P2冰水区域泵加装变频控制99泵浦理论消耗功（又称为水动力）Pw（W）电力输入功Pe 设备效率（或称电力至水效率）ηe

冰水区域泵加装变频控制变频泵浦于水路系统之耗能特性泵浦(pump)，即泵，又名帮浦、抽运；与泵不同的是，泵浦一词主要出现于激光领域。

在激光器中，外部能量通常会以光或电流的形式输入到产生激光的媒质之中，把处于基态的电子，激励到较高的能级高能态（人们用“泵浦”一词形容这一过程(如同把水从低处抽往高处))。40泵浦理论消耗功（又称为水动力）Pw（W）电力输入功Pe 100变频泵之马达效率及变频器效率图冰水区域泵加装变频控制马达的效率41变频泵之马达效率及变频器效率图冰水区域泵加装变频控制101变频器效率比较图冰水区域泵加装变频控制变频器的效率42变频器效率比较图冰水区域泵加装变频控制102冰水区域泵加装变频控制

在甚么条件下适合装变频器?效益如何计算?43冰水区域泵加装变频控制在甚么条件下适合装变频器?103冰水区域泵加装变频控制省能效益计算a.Chillers KWH =KW/TONxTONSxHRSb.Fan

KWH =KW/CFMxCFMxHRSc.Pumping KWH =KW/USGPMxUSGPMxHRSIngeneral,EnergyUsed=EfficiencyxUsagexHRS EnergySaved=EfficiencyxUsagexHRS44冰水区域泵加装变频控制a.Chillers KWH 104冰水区域泵加装变频控制省能效益计算45冰水区域泵加装变频控制105冰水区域泵加装变频控制二次侧冰水泵效益分析泵规格780GPM,120Ft,40HP泵性能曲线负载变化ConstantSpeed运转费用$472,256元/年46冰水区域泵加装变频控制泵规格780GPM,120Ft106冰水区域泵加装变频控制二次侧冰水泵效益分析压差控制:110Ft压差控制:70Ft压差控制:40Ft压差控制运转费用元/年节省费用(%)110Ft422,07510.670Ft336,06928.840Ft278,14141.1ConstantSpeed运转费用$472,256元/年47冰水区域泵加装变频控制压差控制:110Ft压差控制:7107提高冷却水塔使用效率冷却水塔特性冰水主机的负载随着外气和现场的需求有不同的变化，冷却水塔的散热量也随之变化，加上四季与日夜外气条件也不同，一般冷却水塔风车维持固定的温度并非最佳运转点，实际上设计点的外气湿球温度一年中平均发生的时间不到2.5%。48提高冷却水塔使用效率冰水主机的负载随着外气和现场的需求有108SystemEfficiencykW/RTCoolingTowerkW/RTChiller