村镇建筑地源热泵系统节能设计

6村镇建筑地源热泵系统节能设计16.1室内温湿度参数与节能16.2水系统节能设计16.2.1空调水系统的特点与节能16.2.2定流量水系统26.2.2.1定流量水系统的主要构成26.2.2.2定流量水系统的运行分析36.2.2.3定流量水系统的利弊46.2.3变流量水系统46.2.3.1变流量水系统的基本组成56.2.3.2变流量水系统的控制方式分析76.2.3.2.1温差控制法76.2.3.2.2压差控制法86.2.3.3控制方法的运行分析96.2.3.4变流量水系统的利弊106.2.4水系统水力平衡116.2.4.1冷冻水系统管道布置与水力平衡126.2.4.2水力平衡阀门调节136.2.5大温差小流量水系统设计156.2.6水质处理与节能176.3空调设备节能设计176.3.1设备选型176.3.1.1地源热泵机组的设备选型176.3.1.2冷、暖水泵配置196.3.2调节控制216.3.2.1单台机组控制方式216.3.2.2多台机组控制方式216.3.2.3水泵变频控制方法216.3.2.4室内末端设备与节能236.4参考文献262019整理的各行业企管，经济，房产，策划，方案等工作范文，希望你用得上，不足之处请指正6 村镇建筑地源热泵系统节能设计6.1 室内温湿度参数与节能据资料统计，重庆、上海、广州等地区，夏季室内温度低1或冬季高1，工程投资将增加6%，能耗增加5-10%。由此可见，适当提高夏季的室内空气温度和降低冬季的室内空气温度有显著的节能效果。为此，我国国家标准采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）对室内设计参数做出了规定，对于舒适性空调，室内设计参数可按表6.1规定的数值选用。表6.1 舒适性空调室内空气设计参数季节温度()相对湿度(%)风速(m/s)夏季222840650.3冬季18243060PS 时，说明用户需水量减小，应调低变频器的输出频率，反之，应调高变频器的输出频率，从而维 P 为定值。 图6.4 一次泵变流量系统压差控制原理图6.2.3.3 控制方法的运行分析一次泵变流量控制主要包括压差控制和温差控制，现在对这两种控制方法进行简单分析：1) 压差变流量控制用变频器改变泵的流量,保持空调系统供、回水干管或者最不利环路两侧压差的稳定。它是目前工程设计中应用最多的一种方案,从泵的运行特性出发,充分发挥水泵效率,采用这种控制方式下的空调系统运行稳定。由于只考虑到系统的管网特性,没有考虑系统的热力特性,不能反映系统负荷的变化,不能保证室内温、湿度要求,节能效果不明显。运行稳定是这种控制方式最大的特点,然而随着水力平衡工具的发展,现有的水力平衡手段特别是动态压差平衡电动阀的出现已经能够保证系统稳定运行。这种控制方式对泵的要求很高,要求泵的性能曲线陡峭, 性能曲线平滑的效果不明显,而且找到一个符合系统管网特性的压差设定值比较困难。2) 温差变流量控制是用变频器改变泵的流量,保持空调系统供、回水温差稳定。在空调冷冻水系统中，冷冻水是传递冷量的介质。冷冻水所传递的冷量一般等于空调系统的冷负荷Q，即： 6.4式中：空调系统的冷负荷，KJ/h;循环水的密度，一般取1000kg / m3;冷冻水的体积流量，m3 / s;冷冻水的回水温度，；冷冻水的供水温度，；因此温差的变化直接反应了空调负荷的变化，所以冷冻水供、回水的温差被作为控制变量可以获得正确的控制结果。从空调系统热力特性出发,能够保证室内温、湿度要求,能够反映系统负荷的变化,供、回水温差可达到4.5 以上,节能效果明显。温差变流量控制以实测的温度作为控制参数,温度易受周围环境温度的影响,因而测温元件的保温至关重要。基于以上特点，村镇建筑属于中小型工程，温差变流量控制相对于控制要求较高的压差控制而言更容易实现。因此，在村镇建筑中的水系统控制中，建议采用温差控制法。6.2.3.4 变流量水系统的利弊从节能观点出发,变流量水系统优于定流量系统。全年运行的空调系统最大负荷出现的时间一般不超过总运行时间的10% ,空调设备的选择是按照设计工况确定的,而空调系统大部分时间在50%-70%的负荷率下工作,这就使变流量冷水系统有很大的节能空间。变流量水系统的特点如下表6.3：表6.3 变流量水系统的特点优点1) 节约能源。系统运行时,水泵采用变频变流量系统方案,切实可行,效果明显,特别是适用于负荷相差较大的系统。变流量系统可实现根据末端的负荷变化情况, 对泵的循环水量进行调节, 相对于定水量系统, 它具有明显的节能效果。不需回风管，节省建筑空间。2) 延长设备的使用寿命。采用变频调速技术后,由于电机的转速普遍下降,减少了机械摩擦。缺点1) 变频器的投资大,投资必须审核变频器以取得经济效益。2) 电磁污染，变频器的电磁辐射较厉害,据欧洲方面统计,长期受此影响,脑癌的发生率比常人高,这也是欧洲人很少用变频空调的原因。3) 变频机控制系统较定频机复杂。6.2.4 水系统水力平衡在空调冷冻水系统中，各个环路的实际流量与设计要求流量之间相符称为水力平衡。各个环路的实际流量与设计要求流量之间的不一致性，称为系统的水力失调。水力失调的程度可以用实际流量与设计流量的比值x来衡量。 6.5式中: 环路是实际水流量，；环路的设计水流量，。水力平衡是冷冻水系统中各环路在其他环路流量改变时保持自身流量的比值x不变的能力，通常用水力稳定性系数r来表示。 6.6式中：环路出现的最大流量，。在设计计算中由于管内流速不允许超过限定流速和管径规格等因素的限制, 在空调水系统各分支环路或用户系统各支管环路之间, 其阻力损失不可能在设计流量分配下达到平衡。在施工过程中因现场施工条件限制, 无法按照设计施工图进行施工, 增加或减少了部分额外阻力, 结果破坏了原有的设计平衡。由这两种原因引起的空调水系统水力失调称为静态水力失调；而在运行中, 末端装置的阀门开度改变引起水流量变化时, 系统压力会产生波动, 其它末端装置的流量也随之改变而偏离其要求的流量，称之为动态失调。目前在实际工程中常采用安装大一些的水泵以加大管路循环流量的办法来改善空调水系统水力失调现象。这种错误做法虽然使不利回路获得了正常流量, 起到了改善水系统不平衡的作用, 但由于总输配流量增加, 使其运行能耗增加。还使得有利的回路也将变得不可控制。6.2.4.1 冷冻水系统管道布置与水力平衡管道的布置有同程式系统和异程式系统两种基本的形式。异程系统从离热源最近的支路到最远的支路，稳定性依次变差，即最近支路稳定性最好，最远支路稳定性最差。同程系统的稳定性具有对称性，网路中部的支路稳定性最差，越往两端，支路的稳定性越好。从总体上看，同程系统的稳定性差于异程系统，并且母管愈长，稳定性愈差。对于村镇住宅建筑而言，系统负荷容量小，最近支路和最远支路的阻力不平衡率PS 时，说明用户需水量减小，应调低变频器的输出频率，反之，应调高变频器的输出频率，从而维 P 为定值。图6.10 末端定压差变频控制3) 温差控制控制供、回水干管水温差保持恒定的控制方法，称为温差控制，如图6.11。当负荷下降时，如流量保持不变，则回水温度下降，温差相应变小，要保持温差不变，可通过控制温差控制器、变频器来降低水泵转速，减少水流量，此时水泵能耗以转速三次方的关系递减。对于村镇建筑空调系统，特别是村镇住宅容易实现，采取这种方法成本较低，可行性高。变频泵系统的温差控制法的基本控制原理图，在水系统的供回水管上分别安装温度传感器Tg 和Th，温差传感器T 计算供回水温差T = Tg -Th，将所得值T传给控制器CTRL，CTRL将所得的供回水温差T与设定的标准温差TS（一般为5 ）进行比较，调节变频器VF的输出频率。图6.11 温差变频控制6.3.2.4 室内末端设备与节能对于村镇建筑，室内末端基本上以风机盘管为主，部分建筑会有新风机组。1) 风机盘管的节能选择国产空调机组和风机盘管从总体水平看与国外同类产品相比差不多，但与国外先进水平比较主要差距是耗电量、盘管重量和噪声方面。因此设计时要注意选用重量轻、单位风机功率供冷(热)量大的机组。风机盘管采用两排管表冷器,将会使机组的风阻减小,有利于减小电机的输入功率,在节能和降低机组噪声方面大为有利。2) 末端控制与节能I) 风机盘管送风量的控制当空调区域内冷、热负荷发生变化时，则回风温度会随之变化，可以采用回风温度控制来实现风机盘管的风量控制。回风温度较好地反应了空调冷、热负荷与风机盘管所输出冷量之间的关系。夏季冷负荷风机盘管输出的冷量，则回风温度升高；夏季冷负荷风机盘管输出的热量，则回风温度降低；冬季热负荷新风需用量，则浓度CO2浓度下降；若供给新风量新风需用量，则浓度CO2浓度上升；若供给新风量=新风需用量，则浓度CO2浓度不变；因此，只要根据空调末端区域的空气质量要求设定一个CO2浓度值，通过有效调控新风供应量使该浓度值保持相对稳定。室内空气质量标准中规定室内CO2的浓度应小于0.10%，因此可以根据新风机组的空调区域设定的CO2浓度值，同时还设置浓度的上下保护值，以及保护起始值和解除值。并在该空调区域内适当位置设置CO2浓度传感器，给送风机配置带有变频调速功能的自动控制装置，实现最小新风量的动态控制。b) 新风送风温度控制为保证新风机处理后的新风焓值等于室内空气设计状态下的焓值，在新风量东条调节变化的情况下，就需要对新风的送风温度进行恒定控制。为此，可根据空调末端区域空气设计状态的焓值设置一个新风送风温度值，通过调节冷（热）水阀门的开度，以动态调节通过冷（热）水盘管的水流量来调节供给的冷（热）量，使新风送风温度相应的改变，由此构成新风送风温度的闭环控制。若设定送风温度为T0，则：1）夏季制冷运行时的控制若检测的送风温度T T0时，自动控制装置将加大冷水阀门的开度，使流过盘管的冷水流量增大，使送风温度下降，直至T= T0。2）冬季供热运行时的控制若检测的送风温度T T0时，自动控制装置将减小热水阀门的开度，使流过盘管的热水流量减小，使送风温度下降，直至T= T0。若检测的送风温度T T0时，自动控制装置将加大热水阀门的开度，使流过盘管的热水流量增大，使送风温度上升，直至T= T0。注意：由于夏季和冬季室内空气设计状态的焓值不同，因此夏季和冬季的新风送风温度设定值不同。6.4 参考文献采暖通风与空气调节设计规范（GB 50019-2003）曹德胜。制冷剂使用手册。冶金工业出版社，2003年龚光彩，流体输配管网。机械工业出版社。2005版李玉街，蔡小兵。中央空调系统模糊控制节能技术及应用。中国建筑工业出版社。2009年刘涛，中央空调水系统节能措施探讨。制冷与空调。Vol.22 No.2吴和英，变流量水系统及其节能。能源及环境。2008 年第9期马秀力，焦国栋。空调系统冷凝热回收及其经济性分析。行业前沿.2007.03郭晓军。空调水系统的节能技术应用分析。建筑设计。2006 年( 第35 卷) 第3期马最良，倪龙，唐青松。空调水系统的节能要点。特别策划。2008.10殷平。空调大温差研究(1):经济分析方法。暖通空调。2000年第30卷第4 期汤德浓。谈一次泵变流量空调冷水系统。工程技术，2009.13何湘勇。空调水系统变流量节能控制分析。暖通空调2007 年第37 卷第1 期郭仁宁, 王海刚。变频泵和风机的节能分析。煤矿