探尋最節(jié)能的空調(diào)水輸送系統(tǒng)方案docx

1、探尋最節(jié)能的空調(diào)水輸送系統(tǒng)方案能源危機(jī)的不斷惡化，能源的價格特別是一次性能源的價格在不斷地攀升，使得如何提高能源的使用效率成為當(dāng)務(wù)之急。作為建筑能耗大戶的空調(diào)系統(tǒng)，能源的使用效率已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的熱點(diǎn)，想方設(shè)法提高空調(diào)系統(tǒng)的能源使用效率也成為設(shè)計者理所當(dāng)然的責(zé)任。本文將對空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方案進(jìn)行探討，希望尋求一種合理的空調(diào)冷熱水輸送系統(tǒng)，盡可能的降低輸送系統(tǒng)的能源消耗。對于中央空調(diào)來說，主機(jī)能效已很高了，但由于輸送系統(tǒng)的實際能耗達(dá)到了近3040%，大大削弱了中央空調(diào)的節(jié)能優(yōu)勢。因而，除了用戶端應(yīng)按需使用、系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化和精心施工外，降低輸送能耗是中央空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的一個相當(dāng)重要的措施。如能將輸

2、送能耗作到完全和用戶冷熱消耗同比例變化，就做到了輸送能耗的最優(yōu)化。本文將對空調(diào)水系統(tǒng)的節(jié)能方案進(jìn)行探討。目前，使用最多的空調(diào)水系統(tǒng)方案是為保障主機(jī)水流量設(shè)計的，在主機(jī)側(cè)設(shè)置水泵的空調(diào)水系統(tǒng)，如圖1所示，這種系統(tǒng)不妨稱之為按主機(jī)側(cè)流量需求的空調(diào)水系統(tǒng)。但是，從理論上來說，最優(yōu)化的輸送系統(tǒng)是根據(jù)用戶需求配置水泵的系統(tǒng)，也就是一個用戶配置一套泵，泵的輸送流量根據(jù)用戶的需求變化而變化，這樣就沒有輸送能耗的浪費(fèi)。當(dāng)然，實際工程不一定每個用戶配置一套泵，可根據(jù)用戶使用特點(diǎn)、負(fù)荷性質(zhì)等進(jìn)行同類項合并，設(shè)計為多個輸送系統(tǒng)，再根據(jù)各用戶群配置相應(yīng)輸送水泵，如圖2，這種系統(tǒng)我們稱之為按用戶側(cè)流量需求的空調(diào)水系統(tǒng)。

3、從圖2中可以看出，每一組用戶對應(yīng)一套水泵，也就是一個子環(huán)路水系統(tǒng)，子環(huán)路系統(tǒng)共用供回水主管。本文認(rèn)為用戶末端分組的原則應(yīng)是同組的末端設(shè)備環(huán)路阻力損失相差不大，而且屬于同一空調(diào)區(qū)域，這樣就不需要每臺水泵均按最不利揚(yáng)程設(shè)計，只要滿足本環(huán)路最不利要求即可，從而降低了水系統(tǒng)的輸送能耗。 上述二種系統(tǒng)的最小能耗差別如下：按主機(jī)側(cè)需求的空調(diào)水系統(tǒng)的能耗為：N=HM(Q1+Q2+Q3+QN)按用戶側(cè)需求的空調(diào)水系統(tǒng)的能耗為：N=H1Q1+ H2Q2+ H3Q3+ HNQN其中HM為最大所需揚(yáng)程，可見其能耗差別是非常大的。之所以稱之為最小能耗差別，是因為按主機(jī)側(cè)需求的空調(diào)水系統(tǒng)的各末端流量均會因系統(tǒng)不平衡造成

4、流量偏大，及末端負(fù)荷變化時流量很難同比例變化等原因造成的。圖2只是個基本的設(shè)計思路，根據(jù)不同的用戶需要可以衍生出多種設(shè)計方案。由于不同工程項目存在著較大的差異性，很可能出現(xiàn)同一空調(diào)區(qū)域(或系統(tǒng))內(nèi)有幾臺末端設(shè)備(或子系統(tǒng))的水力損失比其他末端設(shè)備(或子系統(tǒng))大很多的情況，這樣設(shè)計方案可調(diào)整為圖3所示。水泵N+2只需克服多余部分的揚(yáng)程。對于環(huán)路N+2來說，這其實就是個串聯(lián)的二級泵系統(tǒng)。這種方案避免了水泵為滿足少量末端的要求而配置大揚(yáng)程的泵，減少運(yùn)行功耗。當(dāng)然這種系統(tǒng)也可繼續(xù)發(fā)展為多級泵空調(diào)水系統(tǒng)方案。 如果將一級泵集中設(shè)置于主機(jī)側(cè)，就是我們通常稱之為的二次泵空調(diào)水系統(tǒng)方案，如圖4所示。這種設(shè)計方

5、案用一次泵來克服機(jī)房管網(wǎng)及設(shè)備的阻力損失，用二次泵來克服末端管網(wǎng)及末端設(shè)備的阻力損失。這種方案主要是為了保證主機(jī)側(cè)的水流量，防止主機(jī)因小流量保護(hù)。那么，是否一定要通過二次泵空調(diào)水系統(tǒng)方案的一次泵才能保證主機(jī)側(cè)的最小流量要求呢，我們下面來作一個簡單的分析。以方案一為例，假定配置了三臺同樣冷量的制冷主機(jī)，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷在100%至67%間變化時，如流量也同步變化，則各主機(jī)流量也最少在100%至67%間變化，不會造成主機(jī)保護(hù);當(dāng)空調(diào)負(fù)荷在67%至34%間變化時，則會停掉一臺主機(jī)，剩下的二臺主機(jī)負(fù)荷會在100%至51%間變化，主機(jī)流量也最少在100%至51%間變化，不會造成主機(jī)保護(hù);當(dāng)空調(diào)負(fù)荷在34%至1

6、7%間變化時，則只需一臺主機(jī)運(yùn)行，主機(jī)負(fù)荷會在100%至51%間變化，主機(jī)流量也最少在100%至51%間變化;如通過主機(jī)的流量小到影響主機(jī)運(yùn)行時(這種情況不會經(jīng)常出現(xiàn))，則可不減少運(yùn)行流量;如大量出現(xiàn)影響主機(jī)運(yùn)行的小流量，則設(shè)備選型不當(dāng)，應(yīng)選擇一臺小型主機(jī)。從上面分析可看出：水泵的配置不一定要根據(jù)主機(jī)配置，根據(jù)用戶配置會使得系統(tǒng)更節(jié)能，只要主機(jī)配置得當(dāng)，就不會存在影響主機(jī)運(yùn)行的小流量。即使由于特殊原因，在較短的時間內(nèi)，有部分空調(diào)末端設(shè)備需要工作，也可通過水泵的運(yùn)行策略控制來保證主機(jī)的流量不低于保護(hù)流量，由于該運(yùn)行能耗占總運(yùn)行能耗的比例極小，哪怕該段運(yùn)行不經(jīng)濟(jì)，對總的能耗影響極小，可以忽略不計。

7、主機(jī)按同等大小配置是不便于調(diào)節(jié)的，若按大小配置既便于負(fù)荷調(diào)節(jié)又能使主機(jī)運(yùn)行在高效區(qū)。由此看來，按用戶側(cè)需求的空調(diào)水系統(tǒng)，通過主機(jī)的合理搭配和對水泵的控制策略的細(xì)化，不會產(chǎn)生因系統(tǒng)負(fù)荷的降低而導(dǎo)致主機(jī)因流量保護(hù)而停機(jī)的情況。從上文的分析可以看出，按用戶側(cè)需求的空調(diào)水系統(tǒng)在降低空調(diào)系統(tǒng)的輸送能耗方面有著積極的意義。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1. 能及時、準(zhǔn)確、真實的反映用戶的變化和需求，控制更精確，最大限度的減少無關(guān)能耗;2. 無需所有水泵均按最不利環(huán)路來設(shè)計，降低水泵的運(yùn)行總功耗;3. 能充分共用供回水管管道，既節(jié)約管道數(shù)量和鋪設(shè)管道空間，又減少共管部分阻力損失，節(jié)約運(yùn)行能耗;4. 不需要依靠閥門(平衡閥)來消耗大量