建筑电气节能技术哈工大所课件七

建筑电气节能技术第三章.中央空调系统及节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术一.问题的提出二.变流量水系统的基本概念及原理三.中央空调水系统的负荷特性四.变流量水系统的类型五.变流量水系统的控制方案第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出一.问题的提出据新华社成都2009年12月12日电(记者齐中熙)中国房地产研究会副会长顾云昌表示,中国现在每年新建的房屋面积占到世界总量的50%,而建筑能耗占到中国全社会能耗总量的40%。

建筑能耗所占的比例第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出中央空调存在的问题：1.建筑空调都是以最不利工况为设计标准；2.空调系统在大部分时间都是在部分负荷下运行。3.在国内，绝大多数大型建筑空调水系统均为定流量系统容量往往远远大于实际需要，浪费能源。解决方法：根据空调负荷变化对水系统进行变流量节能控制，一种有效的节能手段。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出一个理想的空调水系统它应该具备如下的特点：1)负荷变化时保持冷却水和冷冻水的送回水温差不变；2)水系统运行能耗最小，当负荷减少时，冷水机组运行能耗随之减少，水泵运行能耗也随负荷的减小而相应减少；3)系统简单，一次投资少；4)具备储能功能。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出二.变流量水系统的基本概念及原理目的：使冷水所载的冷量及冷却水所带走的热量与不断变化的末端负荷相匹配，从而节约运行费用。图为二级泵系统。冷源所在环路称为一次环路，水泵称为一次泵；空调末端所在环路称为二次环路，水泵称为二次泵。管段A-B称为旁通管，它为一次环路和二次环路共用。

第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理二次泵系统可用热力学第一定律表述为：

3-1热力学第一定律表明，在冷水系统中，可以根据系统的实际冷负荷大小调整冷水流量或冷水系统送回水温差。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理在负荷末端，进行冷水系统设计时，Q、W、Δt己经确定。

Q为系统设计工况下的冷负荷，Δt为按规范确定的温差，一般取5℃。但是当系统实际冷负荷Q变化时，为保证式3-1的平衡，由热力学第一定律，必须改变冷水流量W或温差Δt

的大小。例如当冷负荷在某一时刻为设计值的50%，并且冷水送水温度不变，那么对于冷水系统来说可能会产生三种情况：A.流量W减为设计流量的50%；----变流量系统B.Δt减小；----定流量系统

C.两者同时变化。理想的变水量系统：冷水流量与负荷成线性关系。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理水泵的流量、扬程、功率与转速的关系表示如下：

3-23-33-4以上3-1，3-2，3-3称水泵的相似定律。可用以下曲线描述：第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理从相似似定律律可以以看出出，在在理想想状况况下，，当水水泵转转速变变化时，水水泵功功率将将与转转速成成三次次方变变化。。即如如果水水泵转转速为为设计工工况下下转速速的50%时，，其功功率将将为设设计工工况下下的12.5%。因此此，变流流量（（变频频调速速）对对水泵泵的节节能有有很大大的潜潜力。。第三章章.第二节节中央央空调调变流流量控控制节节能技技术基本概概念及及原理理，三.中央空空调水水系统统的负负荷特特性（（将讨讨论节节能的的可行行性））负荷主主要来来自围围护结结构传传热(包括太太阳辐辐射)和新风风负荷荷。第三章章.第二节节中央央空调调变流流量控控制节节能技技术水系统统负荷荷特性性表3-1，3-2说明：：冷水机机在设设计时时一般般留有有20%裕量，，即建建筑物物的最最大冷冷量是是冷水水机容容量的的80%。因此可可以推推论：：第三章章.第二节节中央央空调调变流流量控控制节节能技技术水系统统负荷荷特性性一般流流量的的调节节范围可可控制制在70%3-5(或60%)～100%之间。。变流量量与定定流量量两3-6种系统统的水水流量量分别可表表示为为：3-7第三章章.第二节节中央央空调调变流流量控控制节节能技技术水系统统负荷荷特性性建筑负负荷的的实际际能耗耗将遵遵守水水泵相相似定定律，，能耗耗只有有设计计工况时时的21.6%～51.2%。所以变变流量量水系系统对对中央央空调调系统统的节节能效效果将将非常常明显显。同时使使用系系数和和参差差系数数按照照0.6-0.8进行计计算，，即：3-8第三章章.第二节节中央央空调调变流流量控控制节节能技技术水系统统负荷荷特性性四.变流量量水系系统的的类型型1.变流量量一次次泵系系统①冷冷源侧侧定流流量，，负荷荷侧变流流量的的一次次泵系系统variableprimaryflow简称：：VPF对制冷冷机与与水泵泵来说说：是先串串后并并方式式。第三章章.第二节节中中央空空调变变流量量控制制节能能技术术变流量量水系系统电动两两通阀阀：只有开开、关关两个个状态态。工作特特点：：A.只有一一组定定速泵泵,靠电磁磁阀调调节流流量;B.旁通管管上多多一个个控制制阀，，当系系统水水量小小于单单台冷冷冻机机最小小允许许流量量时，，旁通通阀打打开，，旁通通一部部分水水量使使冷冻冻机运运行在在最小小允许许流量量之上上。最最小流流量由由流量量计或或压差差传感感器测测得。。第三章章.第二节节中中央空空调变变流量量控制制节能能技术术变流量量水系系统②水泵与与冷水水机组组独立立并联联的方方式工作特特点:A.靠电磁磁阀调调节流流量,B.接管较较为方方便，，机房房布置置整洁洁、有有序。。第三章章.第二节节中中央空空调变变流量量控制制节能能技术术变流量量水系系统2.冷源侧侧定流流量，，负荷荷侧变变流量量二次次泵系系统冷水机机组多多数要要求通通过蒸蒸发器器的水水流量量为恒恒定流流量，，负荷荷侧和冷源侧侧分别设置置水泵工作特点：：1)可得到到用户需要要的不同水水温；2)系统冷源为为定流量，而输送泵泵和负荷环环路为变流流量。第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术变流量水系系统3.单环路变水水流量系统统构造前提：：使用变负负荷冷水机机，允许蒸蒸发器内的的水流量变变化。运行有严格格的要求：：A.负荷不小于于规定值；；B.供回水温差差不大于预预定值。工作特点：：A.节省了初投投资；B.冷冻水流量量和冷水机机容量都可以有效效配合各种种负荷；C.便于计算机机控制第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术变流量水系系统第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案五.变流量水系系统的控制制方案溴化锂直燃燃机原理：：溴化锂吸收收式制冷机机是以溴化化锂溶液为为吸收剂，，以水为制冷剂剂，利用水水在高真空空下蒸发吸吸热达到制制冷的目的。为使制制冷过程能能连续不断断地进行下下去，蒸发发后的冷剂水蒸气被被溴化锂溶溶液所吸收收，溶液变变稀，这一一过程是在吸收器中中发生的，，然后以热热能为动力力，将溶液液加热使其水份分离离出来，而而溶液变浓浓，这一过过程是在发发生器中进行的。发发生器中得得到的蒸汽汽在冷凝器器中凝结成成水，经节流后再送送至蒸发器器中蒸发。。如此循环环达到连续续制冷的目的。可见见溴化锂吸吸收式制冷冷机主要是是由：吸收收器、发生器、冷凝凝器和蒸发发器四部分分组成的。。举例：某综综合体1-26楼为宾馆客客房，裙楼楼为大堂及及商场。采采用3台直燃式溴溴化锂吸收收式制冷（（热泵）机机组。该系系统冷冻水水系统类型型属于冷源源侧定流量量，负荷侧侧变流量的的一次泵水水系统。该该水系统在在部分负荷荷运行的时时候，只能能通过停用用部分冷冻冻水泵和冷冷却水泵来来实现节能能。以冷冻冻水循环为为例，当大大厦负荷不不足50%时，可以停停用一台冷冷冻水泵，，另一台满满负荷运行行。当负荷荷大于50%时，两台水水泵则要同同时满负荷荷运行。由由此可见，，水泵的负负荷只能是是50%和100%有级可调，，除非负荷荷刚好处于于50%和100%，否则都会会有相当部部分能耗的的浪费。第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案图3-24大厦中央空调水系统图将冷冻水和和冷却水均均设计为变变流量的控控制系统1.冷冻水侧的的变流量控控制方案已知原系统统为冷源侧侧定流量，，负荷侧变变流量的一一次泵系统统。制冷机机组本身也也具有的变变负荷运行行能力，允允许根据负负荷的大小小改变制冷冷机蒸发器器内的流量量，所以可可以将系统统改造成为为一个一次次泵变流量量系统（VPF）。当末端空调调负荷变化化时，电动动二通阀调调节开度，，改变冷冻冻水量，此此时一采用用定的控制制措施，变变频水泵和和冷冻机组组荷的改的的水流量都都随负变而而改变，通通过调整冷冷水流量和和制冷机容容量，能有有效满足所所有负荷工工况，另外外在旁通管管上增设了了旁通控制制阀，以维维持运行冷冷冻机的最最小流量。。控制策略：：采取定温温差控制法法或定压差差控制法。第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案①冷冻水温差控制法根据公式：：第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案②压差控制：：因为水力惯惯性时间常常数小，压压力变化会会比温度变变化迅速得得多，故采采用压差控控制。水系统的功功率、扬程程及流量满满足下式：：扬程H与供、回水水总管压差差△P成线性关系系。如果H不变，则水水泵功率N只与流量G的一次方成成正比，这这种系统节节能不显著著。第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案在定压系统统中，流量量从G0变化到G′时，水泵速速度只是由n0到曲线n1，系统压差H0不变。实际上在满满足流量的的情况下，水水泵速度是是可以由n0调到n2,此时压差降降低(H0-H1)，整个系统统处在变压状态，，此时水泵泵能耗将会大幅度度下降。如果真正实实现节能，，压差必须须改变。现讨论G-H曲线：第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案通过调整一一次泵的转转速来使最不利环路路的压差保持不变的的控制法，称称为最不利环路路压差控制制法。根据最不利利环路特性性设定ΔPc，计算机机通过压差差传感器测到最不利利末端的压压差ΔP，对两者的的大小进行行比较，来来调节水泵转速。。根据公式式：第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案图3-16土壤热泵系系统第三章.第二节中中央空调变变流量控制制节能技术术控制方案2.冷却水系统统变流量控控制