建筑电气节能技术7.ppt
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1、 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所建筑电气节能技术第三章第三章.中央空调系统及节能技术中央空调系统及节能技术第二节第二节 中央空调中央空调变流量控制节能技术变流量控制节能技术一一.问题的提出问题的提出二二.变流量水系统的基本概念及原理变流量水系统的基本概念及原理三三.中央空调水系统的负荷特性中央空调水系统的负荷特性四四.变流量水系统的类型变流量水系统的类型五五.变流量水系统的控制方案变流量水系统的控制方案 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas Toge
2、therBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所第三章第三章.第二节第二节 中央空调变流量控制节能技术中央空调变流量控制节能技术 问题的提出问题的提出一一.问题的提出问题的提出 据新华社成都据新华社成都20092009年年1212月月1212日电日电(记者记者 齐中熙齐中熙)中国房中国房地产研究会副会长顾云昌表示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中国现在每年新建的房屋面积占到世界总量的积占到世界总量的50%,50%,而建筑能耗占到中国全社会能耗总而建筑能耗占到中国全社会能耗总量的量的40%40%。Lab of IB&ALab of IB&ABring I
3、deas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所建筑能耗所占的比例建筑能耗所占的比例第三章第三章.第二节第二节 中央空调变流量控制节能技术中央空调变流量控制节能技术 问题的提出问题的提出 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所中央空调存在的问题:中央空调存在的问题:1.1.建筑空调都是以最不利工况为设计标准;建筑空调都是以最不利工况为设计标准;2.2.空调系统在大部分时间都是在部分负荷下运行。空调系统在大部分时间都是在部分负荷下运行。3.3.在国内
4、,绝大多数大型建筑空调水系统均为定流量系统在国内,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。容量往往远远大于实际需要,浪费能源。解决方法:解决方法:根据空调负荷变化对水系统进行变流量节能控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。制,一种有效的节能手段。第三章第三章.第二节第二节 中央空调变流量控制节能技术中央空调变流量控制节能技术 问题的提出问题的提出 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所一个理想的空调水系统它应该具备如下的特点
5、:一个理想的空调水系统它应该具备如下的特点:1)1)负荷变化时保持冷却水和冷冻水的送回水温差不变;负荷变化时保持冷却水和冷冻水的送回水温差不变;2)2)水系统运行能耗最小,当负荷减少时,冷水机组运行能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;耗随之减少,水泵运行能耗也随负荷的减小而相应减少;3)3)系统简单,一次投资少;系统简单,一次投资少;4)4)具备储能功能。具备储能功能。第三章第三章.第二节第二节 中央空调变流量控制节能技术中央空调变流量控制节能技术 问题的提出问题的提出 Lab of IB&ALab of IB&ABring Id
6、eas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所二二.变流量水系统的基本概念及原理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。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。冷源图为二级泵系统。冷源所在环路称为一次环路,所在环路称为一次环路,水泵称为一次泵;空调末水泵称为一次泵;空调末端所在环路称为二次环路,端所在环路称为二次环路,水泵称为二次泵。水泵称为二次泵。管段管段A-B A-B 称为旁通管,称为旁通管,它为一次环路和二次
7、环路它为一次环路和二次环路共用。共用。第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 基本概念及原理基本概念及原理 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所二次泵系统可用热力学第一定律表述为:二次泵系统可用热力学第一定律表述为:3-13-1 热力学第一定律表明,在冷水系统中,可以根据系统的实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。际冷负荷大小调整冷水流量或冷水系统送回水温差。第三章第三章.第二节中央空调
8、变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 基本概念及原理基本概念及原理 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所在负荷末端,进行冷水系统设计时,在负荷末端,进行冷水系统设计时,Q Q、W W、t t 己经确定。己经确定。Q Q 为系统设计工况下的冷负荷,为系统设计工况下的冷负荷,t t 为按规范确定的温差,一般取为按规范确定的温差,一般取55。但是当系统实际冷负荷但是当系统实际冷负荷Q Q 变化时,为保证式变化时,为保证式3-1 3-1 的平的平衡,由热力学第一定律,必须改变冷水
9、流量衡,由热力学第一定律,必须改变冷水流量W W 或温差或温差t t 的的大小。例如当冷负荷在某一时刻为设计值的大小。例如当冷负荷在某一时刻为设计值的50%50%,并且冷水,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: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.A.流量流量W W 减为设计流量的减为设计流量的50%50%;-变流量系统变流量系统 B.B.t t 减小;减小;-定流量系统定流量系统 C.C.两者同时变化。两者同时变化。理想的变水量系统理想的变水量系统:冷水流量与负荷成线性关系。:冷水流量与负荷成线性关系。第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技
10、术第二节中央空调变流量控制节能技术 基本概念及原理基本概念及原理 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 基本概念及原理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:水泵的流量、扬程、功率与转速的关系表示如下:3-23-2 3-3 3-3 3-4 3-4 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所
11、以上以上3-13-1,3-23-2,3-33-3称水泵的相似定律。可用以下曲线描述:称水泵的相似定律。可用以下曲线描述:第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 基本概念及原理基本概念及原理 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所 从相似定律可以看出,在理想状况下,当水泵转速变化从相似定律可以看出,在理想状况下,当水泵转速变化时,水泵功率将与转速成三次方变化。即如果水泵转速为时,水泵功率将与转速成三次方变化。即如果水泵转速为设计工况下转速的设计工况下
12、转速的50%50%时,其功率将为设计工况下的时,其功率将为设计工况下的12.5%12.5%。因此。因此,变流量(变频调速)对水泵的节能有很大的潜力。,变流量(变频调速)对水泵的节能有很大的潜力。第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 基本概念及原理基本概念及原理 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所,三三.中央空调水系统的负荷特性中央空调水系统的负荷特性 (将讨论节能的可行性)(将讨论节能的可行性)负荷主要来自围护结构传热负荷主要来自围护结构传热
13、(包括太阳辐射包括太阳辐射)和新风负荷。和新风负荷。第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 水系统负荷特性水系统负荷特性 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所表表3-13-1,3-23-2说明:说明:冷水机在设计时一般留有冷水机在设计时一般留有20%20%裕量,即建筑物的最大冷量是裕量,即建筑物的最大冷量是冷水机容量的冷水机容量的80%80%。因此可以推论:因此可以推论:第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技
14、术 水系统负荷特性水系统负荷特性 Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所 一般流量的调节一般流量的调节范围可控制在范围可控制在70%3-570%3-5(或或60%)60%)100%100%之间。之间。变流量与定流量两变流量与定流量两 3-63-6种系统的水流量分种系统的水流量分别可表示为:别可表示为:3-7 3-7 第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 水系统负荷特性水系统负荷特性 Lab of IB&ALab of IB&ABring Idea
15、s TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所 建筑负荷的实际能耗将遵守水泵相似定律,能耗只有设计建筑负荷的实际能耗将遵守水泵相似定律,能耗只有设计工况时的工况时的21.6%21.6%51.2%51.2%。所以变流量水系统对中央空调系统的节能效果将非常明显。所以变流量水系统对中央空调系统的节能效果将非常明显。同时使用系数和参差系数按照同时使用系数和参差系数按照0.6-0.8 0.6-0.8 进行计算,进行计算,即:即:3-83-8第三章第三章.第二节中央空调变流量控制节能技术第二节中央空调变流量控制节能技术 水系统负荷特性水系统负荷特性 Lab of IB&
16、ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所四四.变流量水系统的类型变流量水系统的类型1.1.变流量一次泵系统变流量一次泵系统 冷源侧定流量,负荷冷源侧定流量,负荷侧变流量的一次泵系统侧变流量的一次泵系统variable primary flowvariable primary flow 简称:简称:VPFVPF对制冷机与水泵来说:对制冷机与水泵来说:是先串后并方式。是先串后并方式。第三章第三章.第二节第二节 中央空调变流量控制节能技术中央空调变流量控制节能技术 变流量水系统变流量水系统电动两通阀:电动两通阀:只
17、有开、关两个状态。只有开、关两个状态。Lab of IB&ALab of IB&ABring Ideas TogetherBring Ideas Together智能建筑及自动化研究所工作特点:工作特点:A.A.只有一组定速泵只有一组定速泵,靠电磁阀调节流量靠电磁阀调节流量;B.B.旁通管上多一个控制阀,当系统水量小于单台冷冻旁通管上多一个控制阀,当系统水量小于单台冷冻机最小允许流量时,旁通阀打开,旁通一部分水量使冷机最小允许流量时,旁通阀打开,旁通一部分水量使冷冻机运行在最小允许流量之上。最小流量由流量计或压冻机运行在最小允许流量之上。最小流量由流量计或压差传感器测得。差传感器测得。第三章第
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