水系统设计.ppt

1 空调水系统设计 冷却水系统冷冻水系统 2 本讲内容 一 空调水系统概述二 冷冻水系统 能量输配系统1 水系统的分类2 一次泵水系统3 二次泵水系统三 冷却水系统四 实际工程水系统举例 3 目前我国大型公共建筑中空调系统能耗分配 政府办公楼 水泵消耗22 水泵 冷冻机 1 1 77 星级酒店 水泵消耗16 5 冷水泵 冷冻机 1 1 53 4 空调水系统的基本组成 水泵管道定压设备阀门换热器除污器 风机盘管 5 空调水系统的基本组成 截止阀 止逆阀 软接头 截止阀 除污器 软接头 6 泵与管道系统 7 冷冻机房与冷冻泵 8 二 冷冻水系统 能源输配系统 9 1 冷冻水系统的主要形式 按系统内各处的水压是否相互作用分直连和间连系统按提供的水温种类分两管制和四管制系统按系统中参与流动的水是否与大气接触分开式和闭式系统在直连中 按泵的作用范围和组数分一次泵和二次泵系统 10 2 直连与间连系统 直连系统系统中的用户侧水路和冷水机组直接连通的水系统间连系统当系统太大 不便于运行调节时 或当系统太高 下部设备的承压存在问题时 通常不将所有的设备直接连在一起 而是通过换热器将二者的水压力分隔开什么情况会出现承压问题而需要采用间连方式 11 水系统的承压 水系统的最大压力点 水泵出口停止运行 hA ho正常运行 hA ho Hpump v2 2g启动瞬间 hA ho Hpump 12 水系统的承压 水系统中常用设备的承压能力蒸发器 冷凝器 国产 100m水柱 进口加强型 可达200m风机盘管 100m水柱 175m水柱两种管材 低压250m 高压10000m阀门 低压160m 高压10000m 结论 当系统较高时 制冷和空调设备有可能出现承压不够的问题 13 水系统的承压 解决高层建筑水系统承压问题的办法高低区空调系统分开 需具备相应的条件 冷源置于顶层 对下部的盘管和空调箱仍可能出现问题 高低区共用冷源 水系统分开 使用板式换热器 即间连系统 被广泛采用的是间连系统方式 14 解决高层建筑水系统承压问题的办法 15 间连系统形式 16 板式换热器 17 水系统的定压 定压方式膨胀水箱四管制系统冷 热水膨胀水箱需分开设置气体定压罐补水泵 压力可能波动 异程式系统 18 3 两管制与四管制系统 传统的两管制系统夏季管中走冷水冬季管中走热水过渡季切换同程式系统各用户水路长度相同异程式系统各用户水路长度不同 同程式系统 19 4 开式系统与闭式系统 开式系统有两个以上的自由液面 其中一个为定压面 两个液面之间需要水泵维持高差喷水室系统均为开式系统开式系统水泵的扬程至少 不超过一个自由液面为闭式系统表面式换热器系统一般为闭式系统自由液面为定压面无自由液面则需要水泵定压100米高层建筑 冷冻水泵是否需要100m扬程 20 开式系统 21 开式系统还是闭式系统 22 开式 闭式系统的能耗比较 23 5 一次泵冷冻水系统 特征用一级冷冻水泵克服冷水机组 输配管路以及末端设备的全部阻力 变流量VWV系统 定流量CWV系统 24 一次泵定流量系统 CWV 用户采用三通阀调节所需流量 用户侧不改变总供水流量总流量取决于冷水机组运行的台数部分负荷时 水泵电耗相对较稳定 系统能耗较高 FCU 集水缸 分水缸 冷水机组 AHU AHU 25 一次泵变流量系统 VWV 用户采用二通阀调节所需流量 on off调节 电磁阀 或连续调节 电动阀 总流量取决于冷水机组运行的台数总流量 用户侧流量部分从分水缸与集水缸之间的旁通管旁通 旁通管压差控制阀控制旁通开度 最大旁通量 冷水机组运行台数控制旁通管压差信号控制回水温度控制单台冷水机组流量控制部分产品不允许变流量 部分有流量下限要求 40 60 怎么控为好 26 如果泵与冷水机组不对应并联锁 运行时会怎么样 27 一次泵VWV系统泵的工作点 28 6 二次泵系统 特点一次泵负担冷水机组部分的阻力 二次泵负担用户侧的阻力 变流量VWV系统 定流量CWV系统 29 二次泵定流量 CWV 系统 适用末端采用三通阀或无阀 末端不改变流量用户侧各支路扬程差别大 二次泵扬程各不相同 差别不大时有必要吗 优点多数二次泵不需满足最不利回路扬程二次回路可独立运行 某支路不需要供冷时 可以去掉整个支路的流量控制方法满负荷时 一次 二次流量相同 旁通阀关闭部分负荷时可以停部分一次泵 冷水机组 一次 二次流量可不同 旁通阀开启 改变用户侧供水温度冷水机组可由回水温度控制 30 二次泵变流量 VWV 系统 适用末端采用二通阀控制 末端变流量二次侧负荷变化大优点二次回路流量随负荷改变 节能潜力大于CWV系统二次回路流量大幅度改变的同时能够保证冷水机组的水量满足要求冷水机组 水泵控制旁通管没有阀 一次 二次流量不同可通过旁通管调节 流向固定吗 冷水机组 一次泵可根据回水温度控制二次泵可根据供回水管压差 温差进行变频二次泵并联时可变台数控制 31 二次泵变水量 VWV 系统的一些实例 二次泵并联 适用于各二次回路扬程相近的系统 可通过 台数 变频 单台时 控制 应该全开或不加阀 32 变水量系统的控制 用户流量的控制用户侧压差控制 保证用户侧进出口压差不变 以保证各用户的水力平衡用户侧供回水温差控制 如果回水温度过低 说明流量太大冷水机组控制冷水机组出水温度保持不变在部分负荷时改变冷机运行台数冷水机组与一次泵联锁运行 保证冷机流量 避免停运的冷水机组旁通一机对一泵 可不加联锁电磁阀水泵并联互为备用时 必须在冷水机组支路加与冷水机组连锁的阀门 33 二次泵节省输配能耗吗 一次泵系统与二次泵系统 哪种方式更为节能 二次泵节能的原因根据用户侧的负荷要求改变二次泵的流量与扬程 一般反映在供回水温差比较大 4 以上 节省了输送电耗各二次回路扬程差别大时 不需要所有的泵都满足最不利回路的要求二次泵不节能的一些原因举例两级泵的总扬程往往大于一次泵系统的扬程 每级泵前后都要加 软接头 除污器 截止阀 止逆阀 部分负荷时停运的冷水机组旁通 导致供水温度过高 二次泵流量降不下来末端没有二通阀或采用了三通阀 支路扬程差别不大二次泵控制策略不好 流量不能适应用户侧的负荷变化 34 1 2 14 9 11 5 14 电动旁通阀Bypassvalve 水泵Pump 冷水机組Chiller 冷冻水阀常开Valvealwaysopen 一些典型的不好的冷冻水系统设计 2 冷水机组停机 但冷冻水阀不关 导致水量旁通如果停一台泵 2 冷水机组的水量变小 COP显著降低 出力不够如果不停泵 水泵能耗过大 供水温度升高 35 水泵选型偏大 电动机会烧毁 为什么水泵选型偏大电动机会烧毁 电流过大不得不采用的措施关小泵前后阀门和各支路阀门把叶轮切削小 效率更低 但电机不会被烧毁更换更大额定电流的电机多开水泵 减小每台水泵的流量与电流 扬程 m 流量 t h 实际运行工况点34kW 61A 48 设计工况点20 22 kW 40A 70 37 5 30 138 200 合理的工况点 14 1 36 二次泵扬程偏大 一般大楼用户侧阻力为5 20m左右 而该系统为了消除二次泵的过大的扬程 二次泵出口的阀门开度仅为10 左右 50 以上二次泵的电耗浪费在了阀门上 10 开度 消耗50 的水泵电耗 0 31MPa 37 三 冷却水系统 冷却水泵 冷水机组冷凝器 冷却塔等 38 冷却水系统的基本组成 冷却水泵冷却塔管道阀门 39 主要思考的问题 冷却水系统的形式 有何特点 冷却水系统的调节是否应该加旁通 冷却水泵的扬程确定方法 设置冷却水槽时 槽体的位置对扬程的影响冷却水泵设置在冷水机组前端 还是后端 40 冷却水系统的两种形式 一塔一泵 冷却泵与冷却塔一一对应设置 联锁启停冷却塔并联后与冷水机组串连 41 冷却塔示例 42 不同冷却水系统形式的特点 冷水机组和冷却泵必须连锁 原理同冷冻水系统一塔一泵调节简单多塔多泵 先并联后串连可以用多台冷却塔 不开或少开风机以节约能源 但要注意一台泵工作时 可能出现流量过大 烧毁泵电机小流量时 启动两台泵开一台泵时 调节水阀 增大阻力 减小泵流量 43 冷却水系统温度调节 风机变频调节风量 冷水机组 44 冷却水系统温度调节 混水调节水温 45 冷却水泵的扬程 冷却水泵扬程管路沿程阻力 局部阻力冷凝器阻力 约5 10mH2O 喷嘴出口余压 约3mH2O 水柱静压喷嘴与冷却塔水盘液面之间的高