一次泵变流量水系统模拟和存在题目

一次泵变流量水系统模拟和存在问题分析摘要：通过一次泵变流量水系统的模拟分析，得到了水泵变流量情况下的节能率与部分负荷率和水泵相对于冷水机组功耗的关系，分析了水侧变流量运行对冷水机组制冷性能的影响，并给出了不考虑这一因素对于一次泵系统变流量节能分析所引起的偏差，指出研究和掌握冷水机组变流量下的制冷性能对于一次泵变流量系统的设计是至关重要的。对于工程改造中出现的一些带有普遍性的问题进行了分析。关键字：一次泵系统变流量水系统节能0引言空调冷冻水和冷却水经常在大流量、小温差下运行。根据日本的经验，VWV与VAV并列，是空调中仅次于全热交换技术的节能措施。随着近年来电力电子技术的发展和变频器性价比的不断提高，交流电机变频调速技术的应用越来越广，一次泵变流量水系统的研究因此也得到了一定的重视[1]-[3]，但在研究中也存在这定性的结论多，定量的研究和计算办法少，可操作性较差的问题，因而影响了其在实际中的广泛使用。虽然冷冻水和冷却水的变流量运行对冷冻水泵和冷却水泵的节能运行有利，但变流量运行对于冷水机组的制冷性能可能有一定影响，制冷机的制冷效率(COP)可能有一定程度的下降。因此，要保证在冷水机组安全的前提条件下实现节能运行，就要求冷冻水流量和冷却水流量的变化有一定的限制，并满足某种匹配关系。由于目前生产厂家一般没有提供在不同的冷冻水出水温度和冷却水进水温度下，冷水机组制冷量、输入功率随冷冻水流量和冷却水流量变化的完整数据，因此关于一次泵变流量水系统的研究和设计受到了一定的影响；反过来，由于定量研究较少，也使得生产厂家没有积极性进行相关数据的测试。相信一次泵变流量水系统研究的进一步深入，对于提高冷水机组在部分负荷工况下及变流量情形下的能效比的研究和节能技术的推广将起到推动作用,从而形成空调水系统和制冷主机节能研究及其应用的良性互动。1水侧变流量对冷水机组性能的影响在传统的空调水系统设计中，通过冷水机组的冷冻水和冷却水的流量基本保持不变。认为只有维持定流量，才能确保盘管的换热效果，流量减小时，在换热盘管表面可能会出现层流状态，降低换热效果；同时，流量过小时，蒸发器还会出现冻结的危险，当流速小于一定值时，水中若含有腐蚀性物质，会对盘管造成腐蚀。随着控制技术的发展，冷水机组的控制系统越来越先进。目前，不同类型的冷水机组均能实现冷量的自动调节。冷水机组能量调节功能的进步使得其水侧变流量设计成为可能，同时也凸显水泵应改变以不变应万变之策，而应以变应变。事实上，目前，多数冷水机组允许蒸发器流量在额定流量的50％～100％以内变化。当蒸发器采用变流量运行时，其流量随着用户负荷的变化而变化，当用户负荷变小时，蒸发器的冷冻水流量变小，冷水机组的控制系统根据实际需冷量减小制冷剂流量，导致蒸发器盘管内制冷剂流速偏离了最佳流速值，冷水机组制冷系统的整体性能降低。衡量蒸发器变流量运行能否节能的标准不单是冷冻水泵运行时节能多少，而还应考虑蒸发器变流量运行造成冷水机组COP值下降而损失的能耗，再考虑变流量运行的负荷时间频度。由于控制技术的进步，控制系统可以保证压缩机始终在高效区运转，使得冷水机组蒸发器变流量时的性能不会下降很多。冷水机组蒸发器变流量对其制冷性能的影响程度与压缩机类型和制冷剂变流量的方式有关。文献3从热力学角度对此进行了分析，认为即使冷冻水流量减至60％，冷水机组的COP的下降幅度也不超过10%。冷却水进出口温差变大时，虽然可以减小冷却水泵的运行费用，然而，为了保证冷凝器内的热交换，冷凝温度必然要高于冷却水的出口温度，并且冷凝温度与冷却水出口温度也要求有一低限。所以，要想加大冷却水的进出口温差，就必须提高冷却水出口温度（通常冷却水进口温度基本上是定值），这又将引起冷凝温度的增加，降低了冷水机组的COP值。与蒸发器变流量相比，冷凝器变流量运行对冷凝温度的影响较大，故导致冷水机组COP的变化较大，在给冷却水泵安装变频器时，应详细分析冷却水变流量对冷水机组性能的影响，确定方案的可行性。2一次泵变流量系统节能模拟分析现将在部分负荷情况下变流量与定流量两种情形的系统（冷水机组和水泵）能耗进行比较，设定流量情形冷水机组和水泵的输入功率分别为和，变流量情形为和，对于冷水机组和水泵组成的系统而言，水泵变流量的节能率为（1）变流量与定流量两种情形下的制冷量应相等（），因此，两种情形下冷水机组的输入功率与能效比（EER）的关系为（2）因此，节能率为（3）在部分负荷情况下，由于环境温度和工况的改变，冷水机组的输入功率与名义工况下的输入功率相差较大，且关系较为复杂；而EER虽有改变，但变化幅度较小，一般不超过15%[4]。设EER随部分负荷率η（=Q/Q0）的变化为线性变化娃根（魔4值）攻这墨里枪EER崭0炎为名义宜工况下尖的能效适比，待阳定系数吊与部分残负荷率翁和机型驴有关，心如不考悦虑部分托负荷情注况下能斗效比的照变化，脊则取。掀据朱能效比古的定义苏，有编，觉掘（钢5供）长应由截(4侮)榆、掏(5戴)装式，可当将部分聚负荷情芳况下冷谊水机组抗的输入注功率碰用名义卫工况下寨的输入鹿功率距和部分梢负荷守率馒η地来表示幕：得盏（抵6委）攻将事（提6厘）式代奖入薯（桨3牛）式，季得描奏（喊7千）播对叔于闭式桑系统，才水泵的盾等效率袄曲线与恨管路特来性曲线窝重合，绕在一定瓣的调速屋范围内竖，符合械相似定厚律，供傍（腾8屡）捉式栏中弄睁和分别型为定流村量和变凝流量情赶形下的门水流量迈。智在抓名义工内况下，问有听江（傍9鼻）慨式遵中为名协义工况适下的温粪差，若哈采用等领温差控绵制，则侨有缸宅抱（段1循0奴）辽因辰此，移酱（祥1初1孤）卷将内（猎8武）、重（窑1规1脚）式代秤入袍（金7肾）式，宋得盖洁（性1铅2挺）群上朋式中最嫂后一项剑是由于逢考虑了录变流量筑运行对值于冷水胀机组性煤能的影瓣响而带楼来的。航变流量贩情形下宗，冷水估机组的课能效比远将比定芽流量情哭形下的岂能效比悟略有下庸降，目春前这方迎面实验辫数据较往少。为厉便于从骡理论上键分析一堵次泵变借流量情诱形下的社节能与姿流量变我化的关泛系，本假文分别音模拟以犁下两种去情况：奸流量变固为额定扎流量砍的芹60杂%凝时，冷跑水机组架的犯EE亿R翅变为定清流量体时陕EE剖R夺的芬5先%达和锤10牌%液，蜻且栏EE仪R践与相对奔流量呈走线性关筛系。这款里为方扮便起见傲，不妨奋称之泻为只“质5捏%侵影响曲尘线弯”瞒和绪“脂10恩%占影响曲疾线令”酬，见览图立1钟。驴对钥于牵“仓5辅%沉影响曲区线醋”羊和鸭“脚10敌%走影响曲抬线颠”迅，分别箭有谈迁（慨1友3为）健(1堆4)斑为基便于分料析一次茫泵变流罩量情形针下的节油能与部宇分负荷寇率转η哥和水泵提相对主国机的功踏耗何的关系幸，这里竿，假设植[4]摧(1挡5)摧图弹2毯负“浮5煮%芹影响曲兔线岁”采下的节晌能驶率杨引幕图聪3察城“并5蛮%旅影响曲鸦线灿”偶下的节神能率（肯相对功狱率究为惧15说%傍）茶抽瘦（相对顷功率振为掠25铅%颜）展图碎4暂俯“怒10逆%碧影响曲使线检”盖下的节击能率忠郊春图缘5催聋“怀10患%竟影响曲祥线类”脱下的节笔能率（吉相对功坊率呢为麻15茅%滩）数数工（相对蛛功率堤为规25水%无）痕激图处2穿和溜图蒸3良分别给杂出了水终泵相对违主机的垄电功撤率圈材为脖15菠%扁和啄25唯%版情况下培，遇“论5敢%盘影响曲啊线素”剃下的节渡能率与心部分负片荷率（咳流量变扁化）的谋关系；惨图链4视和榜图弃5枣则分别封给出了产对应姥于毁“证10贸%袜影响曲拐线巡”劫下的节漫能率。消从图中园可以看考出变流称量对于贱冷水机硬组制冷亭性能的树负面影闯响可能欢在相当减程度上虏抵消水瞧泵的调印速节能离，特别要是当水欣泵相对险主机的遮电功率酸比较小咬时。当咐水泵相暴对主机重的电功尾率小闲于辨15条%闯时，不厨考虑对博主机影住响的节兴能率计爪算（三达次方定圾律）较上考厌虑陈“望5构%闸影响曲站线诊”腐时要高咽估溉50碍%盏以上，检较考荡虑代“点10怜%懒影响曲殖线物”亚时更要淡高雄估类100携%蒙以上。鲁即使对俘于水泵袜相对主渣机的电脾功率较稼大的情麦形，也伟应该正道确评估竞变流量单对主机茄制冷性残能的影吗响，否拘则，有臭可能做分出错误右的判断剑。因此朴，研究爪和掌握秤冷水机岔组变流貌量下的开制冷性碗能对于外一次泵茂变流量份系统的僵设计是撑至关重此要的。锣3敌绪工程中热存在问蓬题分析忠一氏些变频封器生产脚厂家和私自动化辜技术公息司，在辨推动变堡频调速址技术应誉用于空例调水系创统中，幸经常走劳在暖通苍空调专绢业人员能的前面饼，大部短分后期伏工程改烟造（变虹频调速乌系统的际添置）案往往由甩自动控鞋制专业喇人员所馋主导。玉目前已违有若干悟空调用次户，特堂别是饭眼店，被医推荐在请空调冷徐冻水系道统和冷死却水系柴统中采币用变频疯泵。但归由于集欲中空调供系统有哲着不同狸于一般打流体输科配系统屠的特点梦，在工浓程改造裂和节能双核算中谋也存在通一些问鱼题。犯有骗的工程牙由于设迎计或施桐工方面能的原因姓，水环林路压力神本来就炼不平衡鼻。而在风进行变镜频调速膛方案可沙行性论刻证时，愈有时仅立仅关注积供回水怜总管上粥的温差张和系统血的运行国时间，荒而没有悦关心水属环路压次力是否顾平衡。晌水环路壁压力不捐平衡所驾造成的粒水力（纯热力）砍失调，评在额定室的大流孟量情况旬下，有路的环路横温差大研，大多隙数环路诱温差小嘱，供回个水总管激或分集匹水器上膜的温差垦还是较完小，问始题被掩积盖了；挽但在小河流量情武形，就拌暴露了傅出来，川结果在登水泵调妙速运行灿时，最川不利环货路上的昨空调区亿域往往霜达不到撤要求，表流量偏抬小（就挂是管理备人员常化常说的不压力不隶够）。蛇这就是思许多空捷调变频邻调速装谁置形同菠虚设的峡一个主置要原因特。方如棕何进行匹变频调调速系统铃控制，碧对于运湾行的节轨能效果饺影响很剪大。目尊前，大患多数情炼形采用喉的是压杜差控制丛和温差影控制。牧压差控碎制反应抬快，传岛感器成潜本低，冬但也有灭缺点：触恒压差摸控制，违起不到黑节能的术效果，祸如采用屑变压差夺控制，躬压差与作流量的圣变化关膛系需试劳验确定肢，且一粥般起码章要对最客不利环航路进行童控制，帮布线较未长，如谱是后期晴改造则随要影响苏外观效久果，不纤受业主环欢迎；垃温差控庄制布线东简单，兆只要将惨传感器伸布置在斗供回水胡总管或拳分集水往器上即斑可，但卖其响应亦滞后，意同样成酒本下，抵温度传绕感器精砖度较低汉，且在件原来系排统水环许路压力逃不平衡叔的情况死下，控骗制效果枝不好。播两种方劲法各有携利弊羊[5]渡。戒几圈乎所有矮节能核凉算办法只均没有粘考虑到凤冷水机廉组水侧否变流量再运行对仁于候其厨CO浮P炉的影响窜，大多家数核算索办法只钉是简单链地（也舌许有商食业方面彩的考虑绣）将变握频泵电柱流与工暮频泵电纽流进行介比较，块并计及里变频泵尿地运行懂时间，豪而得出步节能地鲜效果（妙目前大境多数变馅频调速奉采痒用夺“艰一变多虹定雾”抄方案）齿，没有幕考虑到枪水泵机糟组在部勿分调速蜜运行时诵，变频降泵电流漏下降，甚而工频剖泵电流宇可能会姨有所上筋升。困4栋巾结论旋一剂次泵变驱流量水亭系统是堤空调节绵能设计晴的重要寒方法，株但其设穗计或改训造，需禁要事前躬对系统污进行细话致的测胁试和调慢研，或描需要生圾产厂家境提供冷青水机组征制冷量嫂、输入交功率随韵冷冻水唯流量和径冷却水数流量变滑化的完愈整数据上。随着斩对于一吊次泵变译流量水义系统研晴究的进在一步深凭入，可争以推佣广回PL藏C召（可编作程控制软器）与吓变频器格组成一送调速控砍制系统岗，充分当考虑到孔冷水机魄组水侧燃变流量蝇运行对寇于其制许冷性能城的影响腿，实现骡冷水机云组和水慧泵的一猴体化控救制。温参考文舱献贿馒弯[1]箱伸哈特黎曼吸.脊雀冷水机然利用变宰流量冷辣冻水的出若干设岛计问划题声.夕迎暖通空肥调脆.1旱99贩7洒（鞭3恐）役:2染9-3弊3桌选殊[2]水Ba暗hnf专let巩hW修,P悲eye茄rE泪.C屯omp剂ara兴tiv谋ea笔nal效ysi着so筋fv贸ari贪abl诵ea商nd原c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