建筑電氣節(jié)能技術(shù)-哈工大研究所課件8

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(wèn)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(fù)荷特性四.變流量水系統(tǒng)的類(lèi)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(wèn)題的提出一.問(wèn)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(guó)房地產(chǎn)研究會(huì)副會(huì)長(zhǎng)顧云昌表示,中國(guó)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(guó)全社會(huì)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(wèn)題的提出中央空調(diào)存在的問(wèn)題：1.建筑空調(diào)都是以最不利工況為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；2.空調(diào)系統(tǒng)在大部分時(shí)間都是在部分負(fù)荷下運(yùn)行。3.在國(guó)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)際需要，浪費(fèi)能源。解決方法：根據(jù)空調(diào)負(fù)荷變化對(duì)水系統(tǒng)進(jìn)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(wèn)題的提出一個(gè)理想的空調(diào)水系統(tǒng)它應(yīng)該具備如下的特點(diǎn)：1)負(fù)荷變化時(shí)保持冷卻水和冷凍水的送回水溫差不變；2)水系統(tǒng)運(yùn)行能耗最小，當(dāng)負(fù)荷減少時(shí)，冷水機(jī)組運(yùn)行能耗隨之減少，水泵運(yùn)行能耗也隨負(fù)荷的減小而相應(yīng)減少；3)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，一次投資少；4)具備儲(chǔ)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(wèn)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(fù)荷相匹配，從而節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用。圖為二級(jí)泵系統(tǒng)。冷源所在環(huán)路稱(chēng)為一次環(huán)路，水泵稱(chēng)為一次泵；空調(diào)末端所在環(huán)路稱(chēng)為二次環(huán)路，水泵稱(chēng)為二次泵。管段A-B稱(chēng)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(xué)第一定律表述為：

3-1熱力學(xué)第一定律表明，在冷水系統(tǒng)中，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際冷負(fù)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(fù)荷末端，進(jìn)行冷水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，Q、W、Δt己經(jīng)確定。

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

的大小。例如當(dāng)冷負(fù)荷在某一時(shí)刻為設(shè)計(jì)值的50%，并且冷水送水溫度不變，那么對(duì)于冷水系統(tǒng)來(lái)說(shuō)可能會(huì)產(chǎn)生三種情況：A.流量W減為設(shè)計(jì)流量的50%；----變流量系統(tǒng)B.Δt減?。?---定流量系統(tǒng)

C.兩者同時(shí)變化。理想的變水量系統(tǒng)：冷水流量與負(fù)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(yáng)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(chēng)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可以看出，在在理想狀況下下，當(dāng)水泵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，水泵功率率將與轉(zhuǎn)速成成三次方變化化。即如果水水泵轉(zhuǎn)速為設(shè)計(jì)工況下轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速的50%時(shí)，其功率率將為設(shè)計(jì)工工況下的12.5%。因此，變流量（變變頻調(diào)速）對(duì)對(duì)水泵的節(jié)能能有很大的潛潛力。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控控制節(jié)能技術(shù)術(shù)基本概念及原原理，三.中央空調(diào)水系系統(tǒng)的負(fù)荷特特性（將將討論節(jié)能的的可行性）負(fù)荷主要來(lái)自自圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳傳熱(包括太陽(yáng)輻射射)和新風(fēng)負(fù)荷。。第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控控制節(jié)能技術(shù)術(shù)水系統(tǒng)負(fù)荷特特性表3-1，3-2說(shuō)明：冷水機(jī)在設(shè)計(jì)計(jì)時(shí)一般留有有20%裕量，即建筑筑物的最大冷冷量是冷水機(jī)機(jī)容量的80%。因此可以推論論：第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控控制節(jié)能技術(shù)術(shù)水系統(tǒng)負(fù)荷特特性一般流量的調(diào)調(diào)節(jié)范圍可控制在在70%3-5(或60%)～100%之間。變流量與定流流量?jī)?-6種系統(tǒng)的水流流量分別可表示為：：3-7第三章.第二節(jié)中央空空調(diào)變流量控控制節(jié)能技術(shù)術(shù)水系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷荷特性性建筑負(fù)負(fù)荷的的實(shí)際際能耗耗將遵遵守水水泵相相似定定律，，能耗耗只有有設(shè)計(jì)計(jì)工況時(shí)時(shí)的21.6%～51.2%。所以變變流量量水系系統(tǒng)對(duì)對(duì)中央央空調(diào)調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)的節(jié)節(jié)能效效果將將非常常明顯顯。同時(shí)使使用系系數(shù)和和參差差系數(shù)數(shù)按照照0.6-0.8進(jìn)行計(jì)計(jì)算，，即：3-8第三章章.第二節(jié)節(jié)中央央空調(diào)調(diào)變流流量控控制節(jié)節(jié)能技技術(shù)水系統(tǒng)統(tǒng)負(fù)荷荷特性性四.變流量量水系系統(tǒng)的的類(lèi)型型1.變流量量一次次泵系系統(tǒng)①冷冷源側(cè)側(cè)定流流量，，負(fù)荷荷側(cè)變流流量的的一次次泵系系統(tǒng)variableprimaryflow簡(jiǎn)稱(chēng)：：VPF對(duì)制冷冷機(jī)與與水泵泵來(lái)說(shuō)說(shuō)：是先串串后并并方式式。第三章章.第二節(jié)節(jié)中中央空空調(diào)變變流量量控制制節(jié)能能技術(shù)術(shù)變流量量水系系統(tǒng)電動(dòng)兩兩通閥閥：只有開(kāi)開(kāi)、關(guān)關(guān)兩個(gè)個(gè)狀態(tài)態(tài)。工作特特點(diǎn)：：A.只有一一組定定速泵泵,靠電磁磁閥調(diào)調(diào)節(jié)流流量;B.旁通管管上多多一個(gè)個(gè)控制制閥，，當(dāng)系系統(tǒng)水水量小小于單單臺(tái)冷冷凍機(jī)機(jī)最小小允許許流量量時(shí)，，旁通通閥打打開(kāi)，，旁通通一部部分水水量使使冷凍凍機(jī)運(yùn)運(yùn)行在在最小小允許許流量量之上上。最最小流流量由由流量量計(jì)或或壓差差傳感感器測(cè)測(cè)得。。第三章章.第二節(jié)節(jié)中中央空空調(diào)變變流量量控制制節(jié)能能技術(shù)術(shù)變流量量水系系統(tǒng)②水泵與與冷水水機(jī)組組獨(dú)立立并聯(lián)聯(lián)的方方式工作特特點(diǎn):A.靠電磁磁閥調(diào)調(diào)節(jié)流流量,B.接管較較為方方便，，機(jī)房房布置置整潔潔、有有序。。第三章章.第二節(jié)節(jié)中中央空空調(diào)變變流量量控制制節(jié)能能技術(shù)術(shù)變流量量水系系統(tǒng)2.冷源側(cè)側(cè)定流流量，，負(fù)荷荷側(cè)變變流量量二次次泵系系統(tǒng)冷水機(jī)組組多數(shù)要要求通過(guò)過(guò)蒸發(fā)器器的水流流量為恒恒定流量量，負(fù)荷荷側(cè)和冷源源側(cè)分別別設(shè)置水水泵工作特點(diǎn)點(diǎn)：1)可得得到用戶(hù)戶(hù)需要的的不同水水溫；2)系統(tǒng)冷源源為定流流量，而輸送送泵和負(fù)負(fù)荷環(huán)路路為變流流量。第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)變流量水水系統(tǒng)3.單環(huán)路變變水流量量系統(tǒng)構(gòu)造前提提：使用用變負(fù)荷荷冷水機(jī)機(jī)，允許許蒸發(fā)器器內(nèi)的水水流量變變化。運(yùn)行有嚴(yán)嚴(yán)格的要要求：A.負(fù)荷不小小于規(guī)定定值；B.供回水溫溫差不大大于預(yù)定定值。工作特點(diǎn)點(diǎn)：A.節(jié)省了初初投資；；B.冷凍水流流量和冷冷水機(jī)容容量都可以有有效配合合各種負(fù)負(fù)荷；C.便于計(jì)算算機(jī)控制制第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)變流量水水系統(tǒng)第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)控制方案案五.變流量水水系統(tǒng)的的控制方方案溴化鋰直直燃機(jī)原原理：溴化鋰吸吸收式制制冷機(jī)是是以溴化化鋰溶液液為吸收收劑，以以水為制冷冷劑，利利用水在在高真空空下蒸發(fā)發(fā)吸熱達(dá)達(dá)到制冷冷的目的。為使使制冷過(guò)過(guò)程能連連續(xù)不斷斷地進(jìn)行行下去，，蒸發(fā)后后的冷劑水蒸氣氣被溴化化鋰溶液液所吸收收，溶液液變稀，，這一過(guò)過(guò)程是在吸收器器中發(fā)生生的，然然后以熱熱能為動(dòng)動(dòng)力，將將溶液加加熱使其水份分分離出來(lái)來(lái)，而溶溶液變濃濃，這一一過(guò)程是是在發(fā)生生器中進(jìn)行的。。發(fā)生器器中得到到的蒸汽汽在冷凝凝器中凝凝結(jié)成水水，經(jīng)節(jié)流后再再送至蒸蒸發(fā)器中中蒸發(fā)。。如此循循環(huán)達(dá)到到連續(xù)制制冷的目的?？煽梢?jiàn)溴化化鋰吸收收式制冷冷機(jī)主要要是由：：吸收器器、發(fā)生器、冷冷凝器和和蒸發(fā)器器四部分分組成的的。舉例：某某綜合體體1-26樓為賓館館客房，，裙樓為為大堂及及商場(chǎng)。。采用3臺(tái)直燃式式溴化鋰鋰吸收式式制冷（（熱泵））機(jī)組。。該系統(tǒng)統(tǒng)冷凍水水系統(tǒng)類(lèi)類(lèi)型屬于于冷源側(cè)側(cè)定流量量，負(fù)荷荷側(cè)變流流量的一一次泵水水系統(tǒng)。。該水系系統(tǒng)在部部分負(fù)荷荷運(yùn)行的的時(shí)候，，只能通通過(guò)停用用部分冷冷凍水泵泵和冷卻卻水泵來(lái)來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)節(jié)能。以以冷凍水水循環(huán)為為例，當(dāng)當(dāng)大廈負(fù)負(fù)荷不足足50%時(shí)，可以以停用一一臺(tái)冷凍凍水泵，，另一臺(tái)臺(tái)滿(mǎn)負(fù)荷荷運(yùn)行。。當(dāng)負(fù)荷荷大于50%時(shí)，兩臺(tái)臺(tái)水泵則則要同時(shí)時(shí)滿(mǎn)負(fù)荷荷運(yùn)行。。由此可可見(jiàn)，水水泵的負(fù)負(fù)荷只能能是50%和100%有級(jí)可調(diào)調(diào)，除非非負(fù)荷剛剛好處于于50%和100%，否則都都會(huì)有相相當(dāng)部分分能耗的的浪費(fèi)。。第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)控制方案案圖3-24大廈中央空調(diào)水系統(tǒng)圖將冷凍水水和冷卻卻水均設(shè)設(shè)計(jì)為變變流量的的控制系系統(tǒng)1.冷凍水側(cè)側(cè)的變流流量控制制方案已知原系系統(tǒng)為冷冷源側(cè)定定流量，，負(fù)荷側(cè)側(cè)變流量量的一次次泵系統(tǒng)統(tǒng)。制冷冷機(jī)組本本身也具具有的變變負(fù)荷運(yùn)運(yùn)行能力力，允許許根據(jù)負(fù)負(fù)荷的大大小改變變制冷機(jī)機(jī)蒸發(fā)器器內(nèi)的流流量，所所以可以以將系統(tǒng)統(tǒng)改造成成為一個(gè)個(gè)一次泵泵變流量量系統(tǒng)（（VPF）。當(dāng)末端空空調(diào)負(fù)荷荷變化時(shí)時(shí)，電動(dòng)動(dòng)二通閥閥調(diào)節(jié)開(kāi)開(kāi)度，改改變冷凍凍水量，，此時(shí)一一采用定定的控制制措施，，變頻水水泵和冷冷凍機(jī)組組荷的改改的水流流量都隨隨負(fù)變而而改變，，通過(guò)調(diào)調(diào)整冷水水流量和和制冷機(jī)機(jī)容量，，能有效效滿(mǎn)足所所有負(fù)荷荷工況，，另外在在旁通管管上增設(shè)設(shè)了旁通通控制閥閥，以維維持運(yùn)行行冷凍機(jī)機(jī)的最小小流量。?？刂撇呗月裕翰扇∪《夭畈羁刂品ǚɑ蚨▔簤翰羁刂浦品?。第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)控制方案案①冷凍水溫溫差控制法法根據(jù)公式式：第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)控制方案案②壓差控制制：因?yàn)樗αT性時(shí)時(shí)間常數(shù)數(shù)小，壓壓力變化化會(huì)比溫溫度變化化迅速得得多，故故采用壓壓差控制制。水系統(tǒng)的的功率、、揚(yáng)程及及流量滿(mǎn)滿(mǎn)足下式式：揚(yáng)程H與供、回回水總管管壓差△△P成線性關(guān)關(guān)系。如如果H不變，則則水泵功功率N只與流量量G的一次方方成正比比，這種種系統(tǒng)節(jié)節(jié)能不顯顯著。第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)控制方案案在定壓系系統(tǒng)中，，流量從從G0變化到G′時(shí)，水泵泵速度只是由由n0到曲線n1，系統(tǒng)壓差差H0不變。實(shí)際上在在滿(mǎn)足流流量的情況下，，水泵速速度是可可以由n0調(diào)到n2,此時(shí)壓差差降低(H0-H1)，整個(gè)系系統(tǒng)處在在變壓狀態(tài)態(tài)，此時(shí)時(shí)水泵能能耗將會(huì)大幅幅度下降降。如果真正正實(shí)現(xiàn)節(jié)節(jié)能，壓壓差必須須改變?，F(xiàn)討論論G-H曲線：第三章.第二節(jié)中中央空空調(diào)變流流量控制制節(jié)能技技術(shù)控制方案案通過(guò)調(diào)整整一次泵泵的轉(zhuǎn)速速來(lái)使最不利環(huán)環(huán)路的壓壓差保持不變變的控制法，，稱(chēng)為最不利環(huán)環(huán)路壓差差控制法法。根據(jù)最不不利環(huán)路路特性設(shè)設(shè)定ΔPc，計(jì)算算機(jī)通過(guò)過(guò)壓差傳傳感器測(cè)到最不不利末端端的壓差差ΔP，對(duì)兩者者的大小小進(jìn)行比比較，來(lái)來(lái)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3-1