建筑電氣節(jié)能技術(shù)哈工大所課件二零

建筑電氣節(jié)能技術(shù)第三章.中央空調(diào)系統(tǒng)及節(jié)能技術(shù)第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)一.問題的提出二.變流量水系統(tǒng)的基本概念及原理三.中央空調(diào)水系統(tǒng)的負荷特性四.變流量水系統(tǒng)的類型五.變流量水系統(tǒng)的控制方案第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出一.問題的提出據(jù)新華社成都2009年12月12日電(記者齊中熙)中國房地產(chǎn)研究會副會長顧云昌表示,中國現(xiàn)在每年新建的房屋面積占到世界總量的50%,而建筑能耗占到中國全社會能耗總量的40%。

建筑能耗所占的比例第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出中央空調(diào)存在的問題：1.建筑空調(diào)都是以最不利工況為設(shè)計標準；2.空調(diào)系統(tǒng)在大部分時間都是在部分負荷下運行。3.在國內(nèi)，絕大多數(shù)大型建筑空調(diào)水系統(tǒng)均為定流量系統(tǒng)容量往往遠遠大于實際需要，浪費能源。解決方法：根據(jù)空調(diào)負荷變化對水系統(tǒng)進行變流量節(jié)能控制，一種有效的節(jié)能手段。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出一個理想的空調(diào)水系統(tǒng)它應該具備如下的特點：1)負荷變化時保持冷卻水和冷凍水的送回水溫差不變；2)水系統(tǒng)運行能耗最小，當負荷減少時，冷水機組運行能耗隨之減少，水泵運行能耗也隨負荷的減小而相應減少；3)系統(tǒng)簡單，一次投資少；4)具備儲能功能。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)問題的提出二.變流量水系統(tǒng)的基本概念及原理目的：使冷水所載的冷量及冷卻水所帶走的熱量與不斷變化的末端負荷相匹配，從而節(jié)約運行費用。圖為二級泵系統(tǒng)。冷源所在環(huán)路稱為一次環(huán)路，水泵稱為一次泵；空調(diào)末端所在環(huán)路稱為二次環(huán)路，水泵稱為二次泵。管段A-B稱為旁通管，它為一次環(huán)路和二次環(huán)路共用。

第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理二次泵系統(tǒng)可用熱力學第一定律表述為：

3-1熱力學第一定律表明，在冷水系統(tǒng)中，可以根據(jù)系統(tǒng)的實際冷負荷大小調(diào)整冷水流量或冷水系統(tǒng)送回水溫差。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理在負荷末端，進行冷水系統(tǒng)設(shè)計時，Q、W、Δt己經(jīng)確定。

Q為系統(tǒng)設(shè)計工況下的冷負荷，Δt為按規(guī)范確定的溫差，一般取5℃。但是當系統(tǒng)實際冷負荷Q變化時，為保證式3-1的平衡，由熱力學第一定律，必須改變冷水流量W或溫差Δt

的大小。例如當冷負荷在某一時刻為設(shè)計值的50%，并且冷水送水溫度不變，那么對于冷水系統(tǒng)來說可能會產(chǎn)生三種情況：A.流量W減為設(shè)計流量的50%；----變流量系統(tǒng)B.Δt減?。?---定流量系統(tǒng)

C.兩者同時變化。理想的變水量系統(tǒng)：冷水流量與負荷成線性關(guān)系。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理水泵的流量、揚程、功率與轉(zhuǎn)速的關(guān)系表示如下：

3-23-33-4以上3-1，3-2，3-3稱水泵的相似定律?？捎靡韵虑€描述：第三章.第二節(jié)中央空調(diào)變流量控制節(jié)能技術(shù)基本概念及原理從相似定律可以以看出，在理想想狀況下，當水水泵轉(zhuǎn)速變化時，水泵功率將將與轉(zhuǎn)速成三次次方變化。即如如果水泵轉(zhuǎn)速為為設(shè)計工況下轉(zhuǎn)速速的50%時，，其功率將為設(shè)設(shè)計工況下的12.5%。因此，變流量（變頻頻調(diào)速）對水泵泵的節(jié)能有很大大的潛力。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)基本概念及原理理，三.中央空調(diào)水系統(tǒng)統(tǒng)的負荷特性（（將討論節(jié)節(jié)能的可行性））負荷主要來自圍圍護結(jié)構(gòu)傳熱(包括太陽輻射)和新風負荷。第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性性表3-1，3-2說明：冷水機在設(shè)計時時一般留有20%裕量，即建筑物物的最大冷量是是冷水機容量的的80%。因此可以推論：：第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性性一般流量的調(diào)節(jié)節(jié)范圍可控制在70%3-5(或60%)～100%之間。變流量與定流量量兩3-6種系統(tǒng)的水流量量分別可表示為：3-7第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性性建筑負荷的實際際能耗將遵守水水泵相似定律，，能耗只有設(shè)計計工況時的21.6%～51.2%。所以變流量水系系統(tǒng)對中央空調(diào)調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能效效果將非常明顯顯。同時使用系數(shù)和和參差系數(shù)按照照0.6-0.8進行計算，即：3-8第三章.第二節(jié)中央空調(diào)調(diào)變流量控制節(jié)節(jié)能技術(shù)水系統(tǒng)負荷特性性四.變流量水系統(tǒng)的的類型1.變流量一次泵系系統(tǒng)①冷源側(cè)定流流量，負荷側(cè)變流量的一次次泵系統(tǒng)variableprimaryflow簡稱：VPF對制冷機與水泵泵來說：是先串后并方式式。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)電動兩通閥：只有開、關(guān)兩個個狀態(tài)。工作特點：A.只有一組定速泵泵,靠電磁閥調(diào)節(jié)流流量;B.旁通管上多一個個控制閥，當系系統(tǒng)水量小于單單臺冷凍機最小小允許流量時，，旁通閥打開，，旁通一部分水水量使冷凍機運運行在最小允許許流量之上。最最小流量由流量量計或壓差傳感感器測得。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)②水泵與冷水機組組獨立并聯(lián)的方方式工作特點:A.靠電磁閥調(diào)節(jié)流流量,B.接管較為方便，，機房布置整潔潔、有序。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)2.冷源側(cè)定流量，，負荷側(cè)變流量量二次泵系統(tǒng)冷水機組多數(shù)要要求通過蒸發(fā)器器的水流量為恒恒定流量，負荷荷側(cè)和冷源側(cè)分別別設(shè)置水泵工作特點：1)可得到用戶戶需要的不同水水溫；2)系統(tǒng)冷源為定流流量，而輸送泵和負負荷環(huán)路為變流流量。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)3.單環(huán)路變水流量量系統(tǒng)構(gòu)造前提：使用用變負荷冷水機機，允許蒸發(fā)器器內(nèi)的水流量變變化。運行有嚴格的要要求：A.負荷不小于規(guī)定定值；B.供回水溫差不大大于預定值。工作特點：A.節(jié)省了初投資；；B.冷凍水流量和冷冷水機容量都可以有效配合合各種負荷；C.便于計算機控制制第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)變流量水系統(tǒng)第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案五.變流量水系統(tǒng)的的控制方案溴化鋰直燃機原原理：溴化鋰吸收式制制冷機是以溴化化鋰溶液為吸收收劑，以水為制冷劑，利利用水在高真空空下蒸發(fā)吸熱達達到制冷的目的。為使制冷過過程能連續(xù)不斷斷地進行下去，，蒸發(fā)后的冷劑水蒸氣被溴化化鋰溶液所吸收收，溶液變稀，，這一過程是在吸收器中發(fā)生生的，然后以熱熱能為動力，將將溶液加熱使其水份分離出來來，而溶液變濃濃，這一過程是是在發(fā)生器中進行的。發(fā)生器器中得到的蒸汽汽在冷凝器中凝凝結(jié)成水，經(jīng)節(jié)流后再送至蒸蒸發(fā)器中蒸發(fā)。。如此循環(huán)達到到連續(xù)制冷的目的?？梢婁寤囄帐街评淅錂C主要是由：：吸收器、發(fā)生器、冷凝器和和蒸發(fā)器四部分分組成的。舉例：某綜合體體1-26樓為賓館客房，，裙樓為大堂及及商場。采用3臺直燃式溴化鋰鋰吸收式制冷（（熱泵）機組。。該系統(tǒng)冷凍水水系統(tǒng)類型屬于于冷源側(cè)定流量量，負荷側(cè)變流流量的一次泵水水系統(tǒng)。該水系系統(tǒng)在部分負荷荷運行的時候，，只能通過停用用部分冷凍水泵泵和冷卻水泵來來實現(xiàn)節(jié)能。以以冷凍水循環(huán)為為例，當大廈負負荷不足50%時，可以停用一一臺冷凍水泵，，另一臺滿負荷荷運行。當負荷荷大于50%時，兩臺水泵則則要同時滿負荷荷運行。由此可可見，水泵的負負荷只能是50%和100%有級可調(diào)，除非非負荷剛好處于于50%和100%，否則都會有相相當部分能耗的的浪費。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案圖3-24大廈中央空調(diào)水系統(tǒng)圖將冷凍水和冷卻卻水均設(shè)計為變變流量的控制系系統(tǒng)1.冷凍水側(cè)的變流流量控制方案已知原系統(tǒng)為冷冷源側(cè)定流量，，負荷側(cè)變流量量的一次泵系統(tǒng)統(tǒng)。制冷機組本本身也具有的變變負荷運行能力力，允許根據(jù)負負荷的大小改變變制冷機蒸發(fā)器器內(nèi)的流量，所所以可以將系統(tǒng)統(tǒng)改造成為一個個一次泵變流量量系統(tǒng)（VPF）。當末端空調(diào)負荷荷變化時，電動動二通閥調(diào)節(jié)開開度，改變冷凍凍水量，此時一一采用定的控制制措施，變頻水水泵和冷凍機組組荷的改的水流流量都隨負變而而改變，通過調(diào)調(diào)整冷水流量和和制冷機容量，，能有效滿足所所有負荷工況，，另外在旁通管管上增設(shè)了旁通通控制閥，以維維持運行冷凍機機的最小流量。?？刂撇呗裕翰扇∪《夭羁刂品ǚɑ蚨▔翰羁刂浦品?。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案①冷凍水溫差控制法根據(jù)公式：第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控制制節(jié)能技術(shù)控制方案②壓差控制：因為水力慣性時時間常數(shù)小，壓壓力變化會比溫溫度變化迅速得得多，故采用壓壓差控制。水系統(tǒng)的功率、、揚程及流量滿滿足下式：揚程H與供、回水總管管壓差△P成線性關(guān)系。如如果H不變，則水泵功功率N只與流量G的一次方成正比比，這種系統(tǒng)節(jié)節(jié)能不顯著。第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案在定壓系統(tǒng)中中，流量從G0變化到G′時，水泵速度只是由n0到曲線n1，系統(tǒng)壓差H0不變。實際上在滿足足流量的情況下，水泵泵速度是可以以由n0調(diào)到n2,此時壓差降低(H0-H1)，整個系統(tǒng)處處在變壓狀態(tài)，此此時水泵能耗耗將會大幅度下下降。如果真正實現(xiàn)現(xiàn)節(jié)能，壓差差必須改變?，F(xiàn)討論G-H曲線：第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案通過調(diào)整一次次泵的轉(zhuǎn)速來來使最不利環(huán)路的的壓差保持不變的控制法，稱為為最不利環(huán)路壓壓差控制法。根據(jù)最不利環(huán)環(huán)路特性設(shè)定定ΔPc，計算機通通過壓差傳感感器測到最不利末末端的壓差ΔP，對兩者的大大小進行比較較，來調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速。根根據(jù)公式：第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案圖3-16土壤熱泵系統(tǒng)統(tǒng)第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案2.冷卻水系統(tǒng)變變流量控制方方法在滿足負荷的的前提下（制制冷機COP值不變），控控制冷卻水流量越小越越節(jié)能。①冷卻水變流量量定溫差控制制方法保持冷凝器內(nèi)內(nèi)冷卻水進出出水溫差不變變。流量會隨隨負荷而變化化，為了保證水流流量不低于最最小流量，設(shè)設(shè)定頻率下限限，通常在25Hz以上。負荷Q與冷卻水流量量W和冷卻水的進進出水溫度t1,t2間的關(guān)系為：：第三章.第二節(jié)中央央空調(diào)變流量量控制節(jié)能技技術(shù)控制方案式中Cp為水的比定壓壓熱容；COP為冷水機組的的熱效率。兩兩個參數(shù)基本本不變，流量量與熱負荷成成正比。溫差差一般設(shè)5℃。第三章.第二節(jié)中