暖通空調(diào)水系統(tǒng)效率優(yōu)化策略

摘 要:我國(guó)建筑普遍存在供暖及空調(diào)設(shè)備效率較低的問(wèn)題。對(duì)于暖通空調(diào)而言，水系統(tǒng)的效率優(yōu)化關(guān)系到整個(gè)的節(jié)能。文章主要從二次泵效率優(yōu)化以及冷水機(jī)組系統(tǒng)優(yōu)化兩個(gè)方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的分析。

關(guān)鍵詞:空調(diào) 水系統(tǒng) 優(yōu)化

中圖分類號(hào):TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098x(2012)03(a)-0024-01

我國(guó)建筑普遍存在供暖及空調(diào)設(shè)備效率較低的問(wèn)題。一般而言，空調(diào)能耗主要分為流體輸送設(shè)備運(yùn)行時(shí)所消耗的電能以及為了消除建筑物內(nèi)熱、濕負(fù)荷提供的冷、熱源能耗。我們可以試著從這兩個(gè)方面入手來(lái)尋求暖通空調(diào)水系統(tǒng)效率優(yōu)化策略。因此，文章重點(diǎn)分析了變水量空調(diào)系統(tǒng)二次泵效率優(yōu)化以及冷水機(jī)組的系統(tǒng)優(yōu)化。

1 變水量空調(diào)系統(tǒng)二次泵效率優(yōu)化策略

空調(diào)二次泵供水系統(tǒng)的節(jié)能主要采用變流量調(diào)節(jié)技術(shù)?？梢酝ㄟ^(guò)確定二次泵變頻調(diào)速運(yùn)行的高效區(qū)，同時(shí)約束二次泵使其工作在高效區(qū)，運(yùn)行軸功率最小化。二次泵效率優(yōu)化策略是實(shí)時(shí)的。通過(guò)對(duì)定速泵的臺(tái)數(shù)控制及變頻調(diào)速泵的速度調(diào)節(jié)，以簡(jiǎn)單的方法，達(dá)到節(jié)能的目的。暖通空調(diào)循環(huán)水泵通常選用比轉(zhuǎn)數(shù)n，在130～150的離心式清水泵。流量應(yīng)為冷水機(jī)組額定流量的1.1～1.2倍。

循環(huán)水系統(tǒng)二次泵高效區(qū)的確定如下。

二次泵主要用來(lái)克服管道的摩擦阻力，過(guò)濾網(wǎng)、用戶側(cè)控制閥及平衡閥形成的管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)變頻調(diào)節(jié)改變水泵的轉(zhuǎn)速，改變了傳統(tǒng)的模式，節(jié)能的效果大大的增加。循環(huán)水系統(tǒng)二次泵高效區(qū)可以通過(guò)限制流量范圍。水泵調(diào)速運(yùn)行時(shí)，不宜在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行。

圖1中曲線nmin表示最小調(diào)速比Kmin下的Q－H曲線。曲線no代表泵額定轉(zhuǎn)速下的Q－H曲線。A、B兩點(diǎn)代表額定轉(zhuǎn)速下的高效區(qū)臨界點(diǎn)。

循環(huán)水系統(tǒng)二次泵高效區(qū)可以通過(guò)限制流量范圍〔Qmin，Qmax〕得到。水泵調(diào)速運(yùn)行時(shí)，不宜在額定轉(zhuǎn)速以上運(yùn)行，同時(shí)水泵轉(zhuǎn)速不應(yīng)調(diào)得過(guò)低，以防止氣蝕的發(fā)生。這樣，就要同時(shí)約束流量和變頻調(diào)速比的上下限。

2 變水量空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組效率優(yōu)化策略

冷水機(jī)組是建筑空調(diào)系統(tǒng)中耗能量最大的部分，因此，降低其能耗對(duì)于整體的節(jié)能來(lái)說(shuō)是非常重要的。大型建筑一般采用多臺(tái)冷水機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行。通過(guò)切換機(jī)組運(yùn)行臺(tái)數(shù)，呈階梯狀的提供能量來(lái)滿足不同的要求。近年來(lái)，學(xué)者對(duì)冷水機(jī)組負(fù)荷的最優(yōu)配置問(wèn)題進(jìn)行了深入的研究，尤其是對(duì)模型求解算法上，但模型中并未包括機(jī)組的啟停狀態(tài)。實(shí)際情況是，現(xiàn)有建筑空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組多采用多臺(tái)機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行。這樣機(jī)組能耗就與其負(fù)荷分配和機(jī)組的啟停狀態(tài)有關(guān)。優(yōu)化各冷水機(jī)組負(fù)荷分配及啟停狀態(tài)，以此達(dá)到節(jié)能的目的應(yīng)該成為我們關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。

2.1 性能系數(shù)與部分負(fù)荷率關(guān)系的建立

冷水機(jī)組的制冷效果是由機(jī)組性能系數(shù)COP值來(lái)決定的。COP值越大，制冷效果越好。多臺(tái)冷水機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)冷水機(jī)組都有描述自己性能的COP值。

上程師在設(shè)計(jì)冷水機(jī)組時(shí)，往往依據(jù)的是機(jī)組的全負(fù)荷性能。由于空調(diào)負(fù)荷受室內(nèi)人員分布情況及室外天氣情況等影響，機(jī)組大多數(shù)情況是工作在部分負(fù)荷(PLR)下。我們可以直接利用機(jī)組的部分負(fù)荷率PLR來(lái)表述機(jī)組運(yùn)行性能系數(shù)COP的變化情況。機(jī)組部分負(fù)荷率PLR與其運(yùn)行性能系數(shù)COP呈現(xiàn)二次多項(xiàng)式的關(guān)系。

COPi＝aiPLRi2+biPLRi＋ci

2.2 系統(tǒng)效率優(yōu)化策略

我們將機(jī)組負(fù)荷分配率轉(zhuǎn)化為冷凍水出水溫。并聯(lián)運(yùn)行冷水機(jī)組采用變流量冷凍水二級(jí)供水系統(tǒng)。冷水側(cè)由三臺(tái)冷水機(jī)組組成，一次水回路和二次水回路之間采用旁通管相連，一二次水回路有三臺(tái)變頻調(diào)速的冷凍水泵，一次水回路有三臺(tái)定轉(zhuǎn)速的冷凍水泵。冷水機(jī)組需要提供的冷負(fù)荷由冷凍水供回水溫差來(lái)表示。

Qload＝m1cp(﹞Tret1－Tsup1)

Qload是冷水機(jī)組需提供的冷負(fù)荷，m1是一次水回路水流量，cp是水的比熱，Tsup1是一次水回路供水溫度，Tret1是一次水回路回水溫度。

一次水回路和二次水回路提供的冷負(fù)荷相同，我們只要知道二次回路水流量就可以得到一次回路的水流量。

下標(biāo)1，2表示一次回路和二次回路。

通過(guò)控制冷凍水出水溫度可實(shí)現(xiàn)不同額定制冷量的冷水機(jī)組負(fù)荷分配。這里我們可以得到每臺(tái)機(jī)組的出水溫度和機(jī)組負(fù)荷分配率間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。

i表示第i臺(tái)機(jī)組。

3 結(jié)論

暖通空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行普遍存在冷熱源和循環(huán)水泵負(fù)荷率低，能耗高的現(xiàn)象。本文通過(guò)對(duì)變水量空調(diào)系統(tǒng)二次泵效率優(yōu)化以及對(duì)變水量空調(diào)系統(tǒng)冷水機(jī)組效率優(yōu)化，充分利用能源，保證設(shè)備節(jié)能運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)能改造，大大減少了資金的投入。當(dāng)然，本文的研究存在許多的不足之處。暖通空調(diào)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。要真正的實(shí)現(xiàn)其節(jié)能，必須要分析該系統(tǒng)各設(shè)備間的制約關(guān)系。必須要綜合考慮設(shè)備效率、建筑能耗、舒適度之間的關(guān)系，只有這樣才能真正實(shí)現(xiàn)暖通空調(diào)的高效節(jié)能運(yùn)行。

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