建筑电气节能技术-哈工大所课件六

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定律律可以看出出，在理想想状况下，，当水泵转转速变化时，水泵功功率将与转转速成三次次方变化。。即如果水水泵转速为为设计工况下下转速的50%时，，其功率将将为设计工工况下的12.5%。因此，，变流量量（变频频调速））对水泵泵的节能能有很大大的潜力力。第三章.第二节节中央空空调变流流量控制制节能技技术基本概念念及原理理，三.中央空调调水系统统的负荷荷特性（（将将讨论节节能的可可行性））负荷主要要来自围围护结构构传热(包括太太阳辐射射)和新新风负荷荷。第三章.第二节节中央空空调变流流量控制制节能技技术水系统负负荷特性性表3-1，3-2说明明：冷水机在在设计时时一般留留有20%裕量量，即建建筑物的的最大冷冷量是冷冷水机容容量的80%。。因此可以以推论：：第三章.第二节节中央空空调变流流量控制制节能技技术水系统负负荷特性性一般流量量的调节节范围可控控制在70%3-5(或60%)～～100%之间间。变流量与与定流量量两3-6种系统的的水流量量分别可表示示为：3-7第三章.第二节节中央空空调变流流量控制制节能技技术水系统负负荷特性性建筑负荷荷的实际际能耗将将遵守水水泵相似似定律，，能耗只只有设计计工况时的的21.6%～～51.2%。。所以变流流量水系系统对中中央空调调系统的的节能效效果将非非常明显显。同时使用用系数和和参差系系数按照照0.6-0.8进进行计算算，即：3-8第三章.第二节节中央空空调变流流量控制制节能技技术水系统负负荷特性性四.变流流量水系系统的类类型1.变流流量一次次泵系统统①冷源源侧定流流量，负负荷侧变流量量的一次次泵系统统variableprimaryflow简称：VPF对制冷机机与水泵泵来说：：是先串后后并方式式。第三章.第二节节中央央空调变变流量控控制节能能技术变流量水水系统电动两通通阀：只有开、、关两个个状态。。工作特点点：A.只有有一组定定速泵,靠电磁磁阀调节节流量;B.旁通通管上多多一个控控制阀，，当系统统水量小小于单台台冷冻机机最小允允许流量量时，旁旁通阀打打开，旁旁通一部部分水量量使冷冻冻机运行行在最小小允许流流量之上上。最小小流量由由流量计计或压差差传感器器测得。。第三章.第二二节中央空空调变流量控控制节能技术术变流量水系统统②水泵与冷水机机组独立并联联的方式工作特点:A.靠电磁阀阀调节流量,B.接管较为方便便，机房布置置整洁、有序序。第三章.第二二节中央空空调变流量控控制节能技术术变流量水系统统2.冷源侧定流量量，负荷侧变变流量二次泵泵系统冷水机组多数数要求通过蒸蒸发器的水流流量为恒定流流量，负荷侧和冷源侧分分别设置水泵泵工作特点：1)可得到用用户需要的不不同水温；2)系统冷源源为定流量，，而输送泵和和负荷环路为为变流量。第三章.第二二节中央空空调变流量控控制节能技术术变流量水系统统3.单环路变水流流量系统构造前提：使使用变负荷冷冷水机，允许许蒸发器内的的水流量变化化。运行有严格的的要求：A.负荷不小小于规定值；；B.供回水温差不不大于预定值值。工作特点：A.节省了初初投资；B.冷冻水流流量和冷水机机容量都可以有效配配合各种负荷荷；C.便于计算算机控制第三章.第二二节中央空空调变流量控控制节能技术术变流量水系统统第三章.第二二节中央空空调变流量控控制节能技术术控制方案五.变流量水水系统的控制制方案溴化锂直燃机机原理：溴化锂吸收式式制冷机是以以溴化锂溶液液为吸收剂，，以水为制冷剂，，利用水在高高真空下蒸发发吸热达到制制冷的目的。为使制冷冷过程能连续续不断地进行行下去，蒸发发后的冷剂水蒸气被溴溴化锂溶液所所吸收，溶液液变稀，这一一过程是在吸收器中发发生的，然后后以热能为动动力，将溶液液加热使其水份分离出出来，而溶液液变浓，这一一过程是在发发生器中进行的。发生生器中得到的的蒸汽在冷凝凝器中凝结成成水，经节流后再送至至蒸发器中蒸蒸发。如此循循环达到连续续制冷的目的。可见溴溴化锂吸收式式制冷机主要要是由：吸收收器、发生器、冷凝器器和蒸发器四四部分组成的的。举例：某综合合体1-26楼为宾馆客客房，裙楼为为大堂及商场场。采用3台台直燃式溴化化锂吸收式制制冷（热泵））机组。该系系统冷冻水系系统类型属于于冷源侧定流流量，负荷侧侧变流量的一一次泵水系统统。该水系统统在部分负荷荷运行的时候候，只能通过过停用部分冷冷冻水泵和冷冷却水泵来实实现节能。以以冷冻水循环环为例，当大大厦负荷不足足50%时，，可以停用一一台冷冻水泵泵，另一台满满负荷运行。。当负荷大于于50%时，，两台水泵则则要同时满负负荷运行。由由此可见，水水泵的负荷只只能是50%和100%有级可调，，除非负荷刚刚好处于50%和100%，否则都都会有相当部部分能耗的浪浪费。第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案图3-24大厦中央空调水系统图将冷冻水和冷却却水均设计为变变流量的控制系系统1.冷冻水侧的的变流量控制方方案已知原系统为冷冷源侧定流量，，负荷侧变流量量的一次泵系统统。制冷机组本本身也具有的变变负荷运行能力力，允许根据负负荷的大小改变变制冷机蒸发器器内的流量，所所以可以将系统统改造成为一个个一次泵变流量量系统（VPF）。当末端空调负荷荷变化时，电动动二通阀调节开开度，改变冷冻冻水量，此时一一采用定的控制制措施，变频水水泵和冷冻机组组荷的改的水流流量都随负变而而改变，通过调调整冷水流量和和制冷机容量，，能有效满足所所有负荷工况，，另外在旁通管管上增设了旁通通控制阀，以维维持运行冷冻机机的最小流量。。控制策略：采取取定温差控制法法或定压差控制制法。第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案①冷冻水温差控制法根据公式：第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案②压差控制：因为水力惯性时时间常数小，压压力变化会比温温度变化迅速得得多，故采用压压差控制。水系统的功率、、扬程及流量满满足下式：扬程H与供、回水总管管压差△P成线性关系。如如果H不变，则水泵功功率N只与流量G的一次方成正比比，这种系统节节能不显著。第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案在定压系统中，，流量从G0变化到G′时，水泵速度只是由n0到曲线n1，系统压差H0不变。实际上在满足流流量的情况下，水泵速速度是可以由n0调到n2,此时压差降低(H0-H1)，整个系统处处在变压状态，此时时水泵能耗将会大幅度下降降。如果真正实现节节能，压差必须须改变。现讨论G-H曲线：第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案通过调整一次泵泵的转速来使最不利环路的压压差保持不变的控制法，称为最不利环路压差差控制法。根据最不利环路路特性设定ΔPc，计算机机通过压差传感感器测到最不利末端端的压差ΔP，对两者的大小小进行比较，来来调节水泵转速。根据据公式：第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案图3-16土土壤热泵系统第三章.第二节节中央空调变变流量控制节能能技术控制方案2.冷却