建筑电气节能技术-哈工大研究所课件8

建筑电气节能技术第三章.中央空调系统及节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术一.问题的提出二.变流量水系统的基本概念及原理三.中央空调水系统的负荷特性四.变流量水系统的类型五.变流量水系统的控制方案第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出一.问题的提出据新华社成都2009年12月12日电(记者齐中熙)中国房地产研究会副会长顾云昌表示,中国现在每年新建的房屋面积占到世界总量的50%,而建筑能耗占到中国全社会能耗总量的40%。

建筑能耗所占的比例第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出中央空调存在的问题：1.建筑空调都是以最不利工况为设计标准；2.空调系统在大部分时间都是在部分负荷下运行。3.在国内，绝大多数大型建筑空调水系统均为定流量系统容量往往远远大于实际需要，浪费能源。解决方法：根据空调负荷变化对水系统进行变流量节能控制，一种有效的节能手段。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出一个理想的空调水系统它应该具备如下的特点：1)负荷变化时保持冷却水和冷冻水的送回水温差不变；2)水系统运行能耗最小，当负荷减少时，冷水机组运行能耗随之减少，水泵运行能耗也随负荷的减小而相应减少；3)系统简单，一次投资少；4)具备储能功能。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术问题的提出二.变流量水系统的基本概念及原理目的：使冷水所载的冷量及冷却水所带走的热量与不断变化的末端负荷相匹配，从而节约运行费用。图为二级泵系统。冷源所在环路称为一次环路，水泵称为一次泵；空调末端所在环路称为二次环路，水泵称为二次泵。管段A-B称为旁通管，它为一次环路和二次环路共用。

第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理二次泵系统可用热力学第一定律表述为：

3-1热力学第一定律表明，在冷水系统中，可以根据系统的实际冷负荷大小调整冷水流量或冷水系统送回水温差。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理在负荷末端，进行冷水系统设计时，Q、W、Δt己经确定。

Q为系统设计工况下的冷负荷，Δt为按规范确定的温差，一般取5℃。但是当系统实际冷负荷Q变化时，为保证式3-1的平衡，由热力学第一定律，必须改变冷水流量W或温差Δt

的大小。例如当冷负荷在某一时刻为设计值的50%，并且冷水送水温度不变，那么对于冷水系统来说可能会产生三种情况：A.流量W减为设计流量的50%；----变流量系统B.Δt减小；----定流量系统

C.两者同时变化。理想的变水量系统：冷水流量与负荷成线性关系。第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理水泵的流量、扬程、功率与转速的关系表示如下：

3-23-33-4以上3-1，3-2，3-3称水泵的相似定律。可用以下曲线描述：第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术基本概念及原理从相似定律可可以看出，在在理想状况下下，当水泵转转速变化时，水泵功率率将与转速成成三次方变化化。即如果水水泵转速为设计工况下转转速的50%时，其功率率将为设计工工况下的12.5%。因此，变流量（变变频调速）对对水泵的节能能有很大的潜潜力。第三章.第二节中央空空调变流量控控制节能技术术基本概念及原原理，三.中央空调水系系统的负荷特特性（将将讨论节能的的可行性）负荷主要来自自围护结构传传热(包括太阳辐射射)和新风负荷。。第三章.第二节中央空空调变流量控控制节能技术术水系统负荷特特性表3-1，3-2说明：冷水机在设计计时一般留有有20%裕量，即建筑筑物的最大冷冷量是冷水机机容量的80%。因此可以推论论：第三章.第二节中央空空调变流量控控制节能技术术水系统负荷特特性一般流量的调调节范围可控制在在70%3-5(或60%)～100%之间。变流量与定流流量两3-6种系统的水流流量分别可表示为：：3-7第三章.第二节中央空空调变流量控控制节能技术术水系统统负荷荷特性性建筑负负荷的的实际际能耗耗将遵遵守水水泵相相似定定律，，能耗耗只有有设计计工况时时的21.6%～51.2%。所以变变流量量水系系统对对中央央空调调系统统的节节能效效果将将非常常明显显。同时使使用系系数和和参差差系数数按照照0.6-0.8进行计计算，，即：3-8第三章章.第二节节中央央空调调变流流量控控制节节能技技术水系统统负荷荷特性性四.变流量量水系系统的的类型型1.变流量量一次次泵系系统①冷冷源侧侧定流流量，，负荷荷侧变流流量的的一次次泵系系统variableprimaryflow简称：：VPF对制冷冷机与与水泵泵来说说：是先串串后并并方式式。第三章章.第二节节中中央空空调变变流量量控制制节能能技术术变流量量水系系统电动两两通阀阀：只有开开、关关两个个状态态。工作特特点：：A.只有一一组定定速泵泵,靠电磁磁阀调调节流流量;B.旁通管管上多多一个个控制制阀，，当系系统水水量小小于单单台冷冷冻机机最小小允许许流量量时，，旁通通阀打打开，，旁通通一部部分水水量使使冷冻冻机运运行在在最小小允许许流量量之上上。最最小流流量由由流量量计或或压差差传感感器测测得。。第三章章.第二节节中中央空空调变变流量量控制制节能能技术术变流量量水系系统②水泵与与冷水水机组组独立立并联联的方方式工作特特点:A.靠电磁磁阀调调节流流量,B.接管较较为方方便，，机房房布置置整洁洁、有有序。。第三章章.第二节节中中央空空调变变流量量控制制节能能技术术变流量量水系系统2.冷源侧侧定流流量，，负荷荷侧变变流量量二次次泵系系统冷水机组组多数要要求通过过蒸发器器的水流流量为恒恒定流量量，负荷荷侧和冷源源侧分别别设置水水泵工作特点点：1)可得得到用户户需要的的不同水水温；2)系统冷源源为定流流量，而输送送泵和负负荷环路路为变流流量。第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术变流量水水系统3.单环路变变水流量量系统构造前提提：使用用变负荷荷冷水机机，允许许蒸发器器内的水水流量变变化。运行有严严格的要要求：A.负荷不小小于规定定值；B.供回水温温差不大大于预定定值。工作特点点：A.节省了初初投资；；B.冷冻水流流量和冷冷水机容容量都可以有有效配合合各种负负荷；C.便于计算算机控制制第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术变流量水水系统第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术控制方案案五.变流量水水系统的的控制方方案溴化锂直直燃机原原理：溴化锂吸吸收式制制冷机是是以溴化化锂溶液液为吸收收剂，以以水为制冷冷剂，利利用水在在高真空空下蒸发发吸热达达到制冷冷的目的。为使使制冷过过程能连连续不断断地进行行下去，，蒸发后后的冷剂水蒸气气被溴化化锂溶液液所吸收收，溶液液变稀，，这一过过程是在吸收器器中发生生的，然然后以热热能为动动力，将将溶液加加热使其水份分分离出来来，而溶溶液变浓浓，这一一过程是是在发生生器中进行的。。发生器器中得到到的蒸汽汽在冷凝凝器中凝凝结成水水，经节流后再再送至蒸蒸发器中中蒸发。。如此循循环达到到连续制制冷的目的。可可见溴化化锂吸收收式制冷冷机主要要是由：：吸收器器、发生器、冷冷凝器和和蒸发器器四部分分组成的的。举例：某某综合体体1-26楼为宾馆馆客房，，裙楼为为大堂及及商场。。采用3台直燃式式溴化锂锂吸收式式制冷（（热泵））机组。。该系统统冷冻水水系统类类型属于于冷源侧侧定流量量，负荷荷侧变流流量的一一次泵水水系统。。该水系系统在部部分负荷荷运行的的时候，，只能通通过停用用部分冷冷冻水泵泵和冷却却水泵来来实现节节能。以以冷冻水水循环为为例，当当大厦负负荷不足足50%时，可以以停用一一台冷冻冻水泵，，另一台台满负荷荷运行。。当负荷荷大于50%时，两台台水泵则则要同时时满负荷荷运行。。由此可可见，水水泵的负负荷只能能是50%和100%有级可调调，除非非负荷刚刚好处于于50%和100%，否则都都会有相相当部分分能耗的的浪费。。第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术控制方案案图3-24大厦中央空调水系统图将冷冻水水和冷却却水均设设计为变变流量的的控制系系统1.冷冻水侧侧的变流流量控制制方案已知原系系统为冷冷源侧定定流量，，负荷侧侧变流量量的一次次泵系统统。制冷冷机组本本身也具具有的变变负荷运运行能力力，允许许根据负负荷的大大小改变变制冷机机蒸发器器内的流流量，所所以可以以将系统统改造成成为一个个一次泵泵变流量量系统（（VPF）。当末端空空调负荷荷变化时时，电动动二通阀阀调节开开度，改改变冷冻冻水量，，此时一一采用定定的控制制措施，，变频水水泵和冷冷冻机组组荷的改改的水流流量都随随负变而而改变，，通过调调整冷水水流量和和制冷机机容量，，能有效效满足所所有负荷荷工况，，另外在在旁通管管上增设设了旁通通控制阀阀，以维维持运行行冷冻机机的最小小流量。。控制策略略：采取取定温差差控制法法或定压压差控制制法。第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术控制方案案①冷冻水温温差控制法法根据公式式：第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术控制方案案②压差控制制：因为水力力惯性时时间常数数小，压压力变化化会比温温度变化化迅速得得多，故故采用压压差控制制。水系统的的功率、、扬程及及流量满满足下式式：扬程H与供、回回水总管管压差△△P成线性关关系。如如果H不变，则则水泵功功率N只与流量量G的一次方方成正比比，这种种系统节节能不显显著。第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术控制方案案在定压系系统中，，流量从从G0变化到G′时，水泵泵速度只是由由n0到曲线n1，系统压差差H0不变。实际上在在满足流流量的情况下，，水泵速速度是可可以由n0调到n2,此时压差差降低(H0-H1)，整个系系统处在在变压状态态，此时时水泵能能耗将会大幅幅度下降降。如果真正正实现节节能，压压差必须须改变。现讨论论G-H曲线：第三章.第二节中中央空空调变流流量控制制节能技技术控制方案案通过调整整一次泵泵的转速速来使最不利环环路的压压差保持不变变的控制法，，称为最不利环环路压差差控制法法。根据最不不利环路路特性设设定ΔPc，计算算机通过过压差传传感器测到最不不利末端端的压差差ΔP，对两者者的大小小进行比比较，来来调节水泵转速。根根据公式：第三章.第二节中央央空调变流量量控制节能技技术控制方案图3-1