%8f%98流量系统水泵控制方法的节能性分析.pdf

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1、5 6 变流量系统暖通空调H V&A C 咖9 年第3 9 卷第6 期一次泵变流量系统水泵控索I j方法的苇能J：生分析武汉市建筑设计院张再鹏陈焰华於仲义武汉科技大学符永正摘要提出了管网控制的概念，并根据水泵控制和旁通控制的组合，给出了7 种管网控制方式。分析了各种管网控制方式的管网特性曲线和节能性，给出了各种管网控制方式适用的场合。关键词水泵控制旁通控制管网控制最不利环路A n a l y s i So ne n e r g ye f f i c i e n C yo fw a f e rp u m pC O n f r o Im e t h o d Si nV a r i a b I ep

2、 r i m a r yf I O WS y S t e m SB yZ h o n qZ o t o e n q，C h e nY o n h u o。Y uZ h o n q y lo n dF uY o n q Z h e n gA b s t r a c tP r e s e n t st h ec o n c e p t i o no fp i p e l i n en e t w o r kc o n t r 0 1 A s s c m b l e ss c V e np i p e l i n en e t w o r kc o n t r o lm o d e sb a s e

3、 do nw a t e rp u m pc o n t r o la n db y p a s sc o n t r 0 1 A n a l y!；e st h e i rc o n t r o lc h a r a c t e r i s t i cc u r V e sa n de n e r g ye f f i c i e n c yp r o p c r t ya n do f f e r st h e i ra p p l i c a b l es i t u a t i o n I e y w o r d sw a t e rp u m pc o n t r o l，b y p

4、 a s sc o n t r o l，p i p en e t w o r kc o n t r o l，i n d e xc i r c u i tW u h a nA r c h i t e C t u r a ID e s i g nl n s t i t u t e，W u h a n，C h i n a张再鹏主要设计业绩卜戒汉洪m 宾馆 代汉：湖宜饿卜静农槊政埘摇佴巾心卜代i 宙湖景殊小I _】(卜j l I：汪籍跃金i H 小1 概述一次泵变流量系统常用的水泵控制方法有温差控制法和压差控制法。温差控制法是根据干管内供回水温差信号控制水泵变频调节的水泵控制方法，压差控制法是根据供同

5、水管道之间的压差信号控制水泵变频调节的水泵控制方法。根据压差控制点位置的不同，压差控制法又分为根据供回水干管之间的压差信号控制的压差控制法(简称干管压差控制法)和根据最不利支路两端的压差信号控制的压差控制法(简称末端压差控制法)。这三种水泉控制方法的节能性比较一直是一次泵变流量系统研究的一个热点，通过对各种控制方法的比较研究，取得了较一致的结论 卜4。图1 是这j 种控制方法的管网特性曲线，横坐标表示冷热源侧提供的流量，纵坐标表示管网阻力。其中曲线1是温差控制法的管网特性曲线。压差没定值为o；曲线2 是末端压差控制法的管网特性曲线，压差设定妒图1 管网特性曲线I张冉鹏，男，1 9 8 1 年4

6、 月牛。硕上，工程师4 3 0 0 1 4 武汉市汉f 1 四唯路8 号武汉市建筑设计院(0 2 7)8 2 7 3 9 2 1 5E m a i l：z z p 2 17 1 6 3 c o m收稿日期：2 0 0 9 一0 3 1 2 万方数据暖通空调H V&A C 咖9 年第3 9 卷第6 期变流量系统5 7 值为H。；曲线3 是干管压差控制法的管网特性曲线，压差设定值为H 2。由于压差设定值对水泵能耗存在影响，压差设定值大，则能耗大，压差设定值小，则能耗小 5 ，因此，曲线3 对应的水泵能耗大于曲线2 对应的水泵能耗，曲线1 对应的水泵能耗最小。但是管网有时还需要考虑旁通控制，例如末端

7、设备主要采用流量可调型阀门的系统。旁通控制法分为压差旁通法和温差旁通法。压差旁通法是指根据供回水管道之间的压差信号，控制流过旁通管的流量来平衡用户侧和冷热源侧流量的旁通控制法。温差旁通法是指根据干管内供回水温差信号，控制流过旁通管的流量来平衡用户侧和冷热源侧流量的旁通控制法。旁通控制对管网特性曲线也存在影响，因此，图1 中的管网特性曲线并不能涵盖所有情况。本文将从旁通控制人手，深入分析各种情况下的管网特性曲线及其节能性。2 管网控制方式在管网中，有控制水泵变频调节的水泵控制，某些系统中还有平衡用户侧和冷热源侧温差的旁通控制，将两者的组合称为管网控制。因为系统中的一个参数只能控制一个子项，因此当

8、系统采用温差信号控制水泵时，只能采用压差信号平衡流量；当系统采用压差信号控制水泵时，只能采用温差信号平衡流量。总之，无论是用压差信号控制水泵，还是用压差信号平衡流量，系统中必然存在控制某两点间压差恒定的技术措施。压差控制法分为干管压差控制法和末端压差控制法，压差旁通也可以分为干管压差旁通和末端压差旁通，只是旁通管设置的位置不同而已。干管压差旁通的旁通管设置在供回水干管之间，而末端压差旁通的旁通管设置在最不利支路两端。因此在有旁通控制的管网中依然存在H。和H z 两种不同的压差设定值。根据水泵控制和旁通控制的组合，管网的控制方式有：1)无旁通的温差控制法，简称为控制方式1；2)无旁通的末端压差控

9、制法，简称为控制方式2；3)无旁通的干管压差控制法，简称为控制方式3；4)末端压差旁通的温差控制法，简称为控制方式4；5)干管压差旁通的温差控制法，简称为控制方式5；6)温差旁通的末端压差控制法，简称为控制方式6；7)温差旁通的干管压差控制法，简称为控制方式7。3 管网特性曲线及节能性比较无旁通的管网特性曲线如图1 所示，在此不再赘述，下面介绍有旁通的各种控制方式的管网特性曲线。3 1 控制方式4 和控制方式6控制方式4，6 的原理图分别如图2，3 所示，由于压差控制点都在最不利支路两端，因此管网的压差设定值都为H。，管网特性曲线较接近图1 中的曲线2。但是与控制方式2 相比，在同一部分负荷时

10、，这三种控制方式对应的管网阻力有所不同。8田2 控制方式4 控制原理图圈3 控制方式6 控制原理图管网阻力不同，是因为三者的流量在管网中流经的路线有所不同。在控制方式4 中，除末端需要的流量流经相应的管段外，旁通流量要流经各段干管，增大了干管的阻力损失。在控制方式6 中，除末端需要的流量流经相应的管段外，旁通流量直接从干管上的旁通管流过，旁通管之后的各段干管的流量没有增加，因此干管的阻力损失较小。在控制方式2 中，系统本无旁通流量，但是由于在同一部分负荷时，控制方式2，4，6 的总流量相同，因此可以将控制方式2 中的流量看成末端需要的流量+旁通流量。除末端需要的流量流经相应的管段外，旁通流量也

11、流经相应的干管和支管，因此干管的阻 万方数据5 8 变流量系统暖通空调H 执C 加0 9 年第3 9 卷第6 期力有所增加，但没有控制方式4 增加明显。控制方式4 和控制方式6 的管网特性曲线分别对应图4中的曲线4 和曲线6。田4 臂网特性曲线3 2 控制方式5 和控制方式7控制方式5，7 的原理图分别如图5，6 所示，由于压差控制点都在供回水干管之间，因此管网的压差设定值都为H z，管网特性曲线较接近图1 中的曲线3。但是与控制方式3 相比，在同一部分负荷时，这三种控制方式对应的管网阻力有所不同。图5 控制方式5 控制原理图图6 控制方式7 控制原理圈分析方法同上，也可以将控制方式3 看成是

12、有旁通流量的系统，只是旁通流量流经相应的干管和支管而已。因此，在控制方式3 中，干管的阻力有所增加，能耗较大。而控制方式5 和控制方式7 的旁通流量直接从干管上的旁通管流过，旁通管之后的各段干管的流量没有增加，因此干管的阻力损失较小，能耗较小。控制方式5 和控制方式7 的旁通流量经过的路径相同，因此两者的能耗相同。这两种控制方式的管网特性曲线对应图4 中的曲线5，7。3 3 管网控制方式的节能性从图4 中的曲线可以明显看出，7 种管网控制方式的节能性大小顺序为：控制方式1，控制方式6，控制方式2，控制方式4，控制方式5 和控制方式7，控制方式3。4 管网控制方式的选择选择管网控制方式，不能仅仅

13、简单地看其节能性。这7 种控制方式中，有的需要设置旁通控制，有的不需要设置，先要针对具体的工程确定是否需要设置旁通控制，然后再选择相对节能的管网控制方式。是否需要设置旁通管，以及如何设置旁通管，主要受5 种因素的影响，分别是换热器静特性、通断控制型阀门特性、动态水力失调、变风速调节法和动态平衡电动两通阀特性 6 。下面分别说明7 种控制方式的适用条件。4 1 控制方式6 和控制方式2控制方式6 适用于部分负荷时用户侧的供回水温差有增大趋势的场合。适用控制方式6 的系统：采用较多流量可调型阀门的系统。该系统可以同时采用通断控制型阀门和动态平衡电动两通阀，因为这两者对温差变化趋势无影响。该系统可以

14、进行动态水力平衡，进行动态水力平衡不仅可以强化温差增大的趋势，还可以提高末端的调节性能。当系统满足公式Q z 安 兰等Q，(其中Q 1，J Z-1 lQ 2 分别为采用流量可调型阀门和通断控制型阀门的末端设备总设计流量；，为设计工况下的供回水温差；&。为温差设定值；以为热水加热器和干式表冷器的静特性计算参数)6 时，温差在冷水机组允许的范围内变化，系统可以取消温差旁通，控制方式6 就变成了控制方式2。旁通管取消后，水泵的流量相应地减小了，按说系统应该更节能，可这与前面的结论正好相反。其实，控制方式6 适用于Q 1 所占比例较大的系统，控制方式2 适用于Q 2 所占比例较大的系统。同一部分负荷下

15、，Q 1 减小的速度比Q 2 快，因此控制方式6 的能耗比控制方式2 小。由此可见，系统能耗与末端设备采用什么阀门有一定关系。控制方式6 也适用于Q 2 所占比例较大的系统，此时，用户侧的供回水温差小于设定值，温差旁通没有工作，该控制方式其实就是控制方式2。4 2 控制方式1 和控制方式4 万方数据暖通空调H V&A C 咖9 年第3 9 卷第6 期变流量系统5 9 控制方式1 和控制方式4 适用于部分负荷时，干管的供回水温差有减小趋势的场合。控制方式4 适用于所有系统，因为有旁通，所以在部分负荷时，干管的供回水温差必然减小。该系统的缺点是：旁通流量流过各段干管，增加了干管的阻力，尤其对于全部

16、采用流量可调型阀门的系统，旁通流量甚至达到了设计流量的4 4 6 。设计空调干管时，必须考虑旁通流量对干管的影响。对于干管较长的系统，不适合采用这种控制方式。适用控制方式1 的系统：Q 2 所占比例较大，且存在动态水力失调的系统。该系统不能采用太多的流量可调型阀门，否则换热器静特性会减弱温差减小的趋势。该系统不能进行动态水力平衡，因为只有动态水力失调才能出现温差减小的趋势。该控制方式的缺点是：末端的调节性能较差。4 3 控制方式3、控制方式5 和控制方式7控制方式7 适用于部分负荷时，用户侧的供回水温差有增大趋势的场合。因此适用控制方式6的系统也适用控制方式7，即适用于采用较多流量可调型阀门的

17、系统。与控制方式6 相比，控制方式7 的能耗更大。适用控制方式2 的系统也同样适用控制方式3，控制方式3 的节能性不如控制方式2。适用控制方式4 的系统也同样适用控制方式5，控制方式5 的节能性不如控制方式4。综上所述，控制方式3，5，7 的节能性较差，不宜采用；控制方式1 适用于采用通断控制型阀门的末端设备总设计流量所占比例较大的系统，其调节性能较差；控制方式4 适用于所有系统，但是于管较长时，不宜采用；控制方式2 适用于采用通断控制型阀门的末端设备总设计流量所占比例较大的系统，其节能性不如控制方式1，但是调节性能较好；控制方式6 适用于所有系统，其节能性与调节+-+-+-+-+-+-卜征订

18、性能均较好。当应用于采用通断控制型阀门的末端设备总设计流量所占比例较大的系统中时，控制方式6 其实就是控制方式2。5 结论压差控制法和温差控制法的管网特性曲线需要考虑旁通控制的影响，水泵控制和旁通控制综合考虑后，构成了7 种管网控制方式。7 种管网控制方式的节能性大小顺序为：无旁通的温差控制法、温差旁通的末端压差控制法、无旁通的末端压差控制法、末端压差旁通的温差控制法、干管压差旁通的温差控制法和温差旁通的干管压差控制法、无旁通的干管压差控制法。无旁通的温差控制法适用于采用通断控制型阀门的末端设备总设计流量所占比例较大的系统，其节能性最好，调节性能较差；温差旁通的末端压差控制法适用于所有系统，节

19、能性稍差，调节性能好；无旁通的末端压差控制法适用于采用通断控制型阀门的末端设备总设计流量所占比例较大的系统，节能性稍差，调节性能好；末端压差旁通的温差控制法适用于所有系统，干管较长时，不宜采用；其他3 种控制方式的节能性最差，不宜采用。参考文献：1 孙一坚空调水系统变流量节能控制(续1)：水流量变化对空调系统运行的影响 J 暖通空调，2 0 0 4，3 4(7)：6 0 一6 2 2 孙一坚，潘尤贵空调水系统变流量节能控制(续2)：变频调速水泵的合理应用 J 暖通空调，2 0 0 5，3 5(1 0)：9 0 一9 2 3 伍小亭，芦岩循环水泵变频调速运行实例研究 J 暖通空调，2 0 0 6

20、，3 6(8)：2 5 3 2 4 李苏泷一次泵系统冷水变流量节能控制研究 J 暖通窄调。2 0 0 6，3 6(7)：7 2 7 5 5 符永正，吴克启背压对泵与风机变速调节节能效益的影响 J 暖通空调，2 0 0 4，3 4(3)：7 0 一7 2 6 张再鹏，陈焰华，符永正一次泵变流量系统的旁通方法研究 J 暖通空调，2 0 0 9，3 9(6)：5 卜5 5全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试模拟题(2 0 0 9 版)为配合全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试，帮助广大考生复习备考，暖通空调杂志社特邀国内知名专家、教授，根据全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专

21、业考试复习教材(第2 版)、2 0 0 9 年复习大纲和相关规范(包括新增加的标准规范)，在2 0 0 8 年版的基础上作了适当订正、删减和增补，编写了2 0 0 9 年版模拟题。新版模拟题已于2 0 0 9 年6 月初出版，定价1 5 0 元本。欲购者请与暖通空调杂志社发行部金庆平联系，电话：(0 1 0)6 8 3 6 2 7 5 5，地址：北京市西直门外车公庄大街1 9 号，邮编：1 0 0 0 4 4。或登录暖通空凋在线网站(帆e h v a c r c o m)暖通书城购买。(本刊)万方数据一次泵变流量系统水泵控制方法的节能性分析一次泵变流量系统水泵控制方法的节能性分析作者：张再鹏，

22、陈焰华，於仲义，符永正，Zhang Zaipeng，Chen Yanhua，Yu Zhongyi，Fu Yongzheng作者单位：张再鹏,陈焰华,於仲义,Zhang Zaipeng,Chen Yanhua,Yu Zhongyi(武汉市建筑设计院的)，符永正,Fu Yongzheng(武汉科技大学)刊名：暖通空调英文刊名：HEATING VENTILATING&AIR CONDITIONING年，卷(期)：2009,39(6)被引用次数：2次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.张再鹏;陈焰华;符永正 一次泵变流量系统的旁通方法研究期刊论文-暖通空调 2009(06)2.符永正;吴克启 背压对

23、泵与风机变速调节节能效益的影响期刊论文-暖通空调 2004(03)3.李苏泷 一次泵系统冷水变流量节能控制研究期刊论文-暖通空调 2006(07)4.伍小亭;芦岩 循环水泵变频调速运行实例研究期刊论文-暖通空调 2006(08)5.孙一坚;潘尤贵 空调水系统变流量节能控制(续2):变频调速水泵的合理应用期刊论文-暖通空调 2005(10)6.孙一坚 空调水系统变流量节能控制(续1):水流量变化对空调系统运行的影响期刊论文-暖通空调 2004(07)引证文献(2条)引证文献(2条)1.董哲生 与一次泵变流量系统水泵控制方法的节能性分析一文作者商榷期刊论文-暖通空调 2010(11)2.张再鹏.陈焰华.符永正 变流量空调系统的水力平衡问题探讨期刊论文-暖通空调 2009(6)本文链接：http:/