暖通空调水系统工程

2024-05-07

暖通空调水系统工程（精选九篇）

暖通空调水系统工程篇1

虽然某些通用阀门如截止阀、球阀等也具有一定的调节能力,但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量,因此这种调节只能说是定性的和不准确的,常常给工程安装完毕后的调试工作和运行管理带来极大的不便。因此近些年来,在越来越多的暖通空调工程水系统的关键部位(如集水器)、特别是在一些国外设计公司设计的工程项目中,均大量地选用水力平衡阀来对系统的流量分配进行调节。

1 水力平衡和水力失调的概念

1.1 水力平衡是指网路中各个热用户在其它

热用户流量改变时保持本身流量不变的能力,通常用热用户的水力稳定性系数r来表示。

(QJ:用户的设计要求流量,QMAX:用户出现的最大流量)

1.2 在热水供热系统以及空调冷冻水系统中

各热(冷)用户的实际流量与设计要求流量之间的不一致性称为该用户的水力失调。水力失调的程度可以用实际流量与设计要求流量的比值X来衡量,X称水力失调度。

X=QS/QJ(QS:用户的实际流量,QJ:用户的设计要求流量)

2 定流量系统水力平衡分析

定流量水力平衡系统是暖通空调设计中常见的水力系统,在运行过程中系统各处的流量基本保持不变。常用的主要有以下三种形式:

2.1 完全定流量系统

完全定流量系统是指系统中不含任何动态阀门,系统在初调试完成后阀门开度无须作任何变动,系统各处流量始终保持恒定。完全定流量系统主要适用于末端设备无须通过流量来进行调节的系统,如末端风机盘管采用三速开关调节风速和采用变风量空气处理机组的空调系统以及系统要求较低、只需气候补偿器调节供暖水温即可满足基本需要的供暖系统等。

2.2 单管串联(带旁通管)供暖系统

单管串联供暖系统包括垂直双管水平单管串联系统以及垂直单管系统等。这种系统主管的流量基本不变,因此是定流量系统。这种系统主要存在静态水力失调,在水平分支管上由于三通或二通温控阀的调节作用而存在一定的动态水力失调。因此只需在相关部位增设相关的水力平衡设备即可使系统保持水力平衡。具体如下:

a.在系统机房集水器上安装水力平衡阀。

b.在立管回水管上设水力平衡阀。

c.在水平分支管上安装流量调节器保证各分支环路流量恒定。

2.3 末端设备带三通调节阀的空调系统

该系统各分支环路的流量基本不变,是定流量系统。这种系统主要存在静态水力失调,在末端管路上也存在一定的动态水力失调。因此只需在相应部位增加相应的水力平衡设备即可使系统保持水力平衡。具体措施同系统2,只需将措施c的流量调节器安装在末端设备(风机盘管或空气处理机组)水管道即可。

3 变流量水力平衡分析

变流量系统一般既存在静态水力失调,也存在动态水力失调,因此必须采取相应的水力平衡措施来实现系统的水力平衡。

3.1 静态水力平衡的实现

通过在相应的部位安装静态水力平衡设备,使系统达到静态水力平衡。实现静态水力平衡的判断依据是:当系统所有动态水力平衡设备均设定到设计参数位置(设计流量或压差),所有末端设备的温度控制阀门(温控阀、电动二通阀和电动调节阀等)均处于全开位置时(这时系统是完全定流量系统,各处流量均不变),系统所有末端设备的流量均达到设计流量。

3.2 动态水力平衡的实现

通过在相应部位安装动态水力平衡设备,使系统达到动态水力平衡。它包含二方面内容:a.当系统其它环路发生变化时,自身环路关键点压差并不随之发生变化,当自身的动态阀门(如温控阀、电动调节阀)开度不变时,流量保持不变;b.当外界环境负荷变化导致系统自身环路变化时,通过动态水力平衡设备的作用,使关键点压差并不发生变化,此时自身其它并联支路的流量也不发生变化。

4 系统水力平衡调节

水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。

4.1 单个水力平衡阀调节

单个水力平衡阀的调节是简单的,只需连接专用的流量测量仪表,将阀门口径及设计流量输入仪表,根据仪表显示的开度值,旋转水力平衡阀手轮,直至测量流量等于设计流量即可。

4.2 已有精确计算的水力平衡阀的调节

对于某些水系统,在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算,系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。

4.3 一般系统水力平衡阀的联调

对于目前绝大部分的暖通空调水系统,对系统进行调节,应使所有的水力平衡阀同时达到设计流量。

4.3.1 系统水力平衡调节的分析

a.并联水系统流量分配的特点:并联系统各个水力平衡阀的流量与其流量系数KV值成正比,如图1所示,调节阀V1、V2、V3组成的并联系统,则QV1:QV2:QV3=KV1:KV2:KV3(Q为流量,KV为流量系数)。当调节阀V1、V2、V3调定后,KV1、KV2、KV3保持不变,则调节阀V1、V2、V3的流量QV1、QV2、QV3的比值保持不变。

b.串联水系统流量分配的特点:串联系统中各个平衡阀的流量是相同的,如图1所示,调节阀G1和调节阀V1、V2、V3组成一串联系统,则

c.串并联组合系统流量分配的特点:如图1所示,实际上是一个串并联组合系统。其中平衡阀V1、V2、V3组成一并联系统,平衡阀V1、V2、V3又与平衡阀G1组成一串联系统。

4.3.2 水力平衡联调的步骤

该系统水力平衡联调的具体步骤如下:

a.将系统中的断流阀和水力平衡阀全部调至全开位置,对于其它的动态阀门也将其调至最大位置,例如,对于散热器温控阀必须将温控头卸下或将其设定为最大开度位置。

b.对水力平衡阀进行分组及编号:按一级并联阀组1~6、二级并联阀组I、系统主阀G顺序进行,见图2。

c.测量水力平衡阀V1~V18的实际流量Q实,并计算出流量比q=Q实/Q设计。

d.对每一个并联阀组内的水力平衡阀的流量比进行分析,例如,对一级并联阀组1的水力平衡阀V1~V3的流量比进行分析,假设q1

e.按步骤d对一级并联阀组2~6分别进行调节,从而使各一级并联阀组内的水力平衡阀的流量比均相等。

f.测量二级并联阀组I内水力平衡阀G1~G6的实际流量,并计算出流量比Q1-Q6。

g.调节系统主阀G,使G的实际流量等于设计流量。

5 总结

在暖通空调水力工程中,合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调,可以极大地改善系统的水力特性,使系统接近或达到水力平衡,从而既为系统的正常运行提供了保证,同时又节省了能源,使系统经济高效地运行。

摘要：在暖通空调水力工程中,合理地安装水力平衡阀以及采用正确的方法进行系统联调,可以极大地改善系统的水力特性,现针对暖通空调水系统工程进行探讨。

暖通空调水系统工程篇2

主控项目：

1.空调水系统设备、附属设备、管道、配体、阀门的型号、规格、材质及连接形式应符合设计规定。检查产品质量证明文件、材料进场验收记录，观察检查外观质量。2.管道与水泵、制冷机组必须柔性，与其连接的管道应设置独立支架。观察检查。3.管道接口不得设于套管内，竖直套和应高出地面20～50mm，其他部位套管应与面层平齐。套管不得作为管道支撑。保温套管及其周围应用不甘落后燃绝热材料填塞。观察检查。4.补偿器安装位置必须符合设计要求，且应进行预拉（压），并在预拉（压）前固定。固定支架结构形式、固定位置、导向支架设置应符合设计要求。观察检查。5.水系统应在冲洗、排污合格，水质正常扣才能与制冷机组、空调设备贯通。观察检查和检查冲洗记录。

6.阀门安装位置、高度、进出口方向必须符合设计要求，连接牢固紧密。保温管上阀门连接牢固紧密。按图纸核对并观察检查。

7.工作压力大于1.0Mpa及主干和严密性试验。试验要求按第9.2.4-3条执行。检查试验观察记录。

8.管道安装完毕后应按设计要求进行水压试验，水压试验可采取分区、分层和系统进行。试压要求按第9.2.3条执行。

9.隐蔽管道必须按第3.0.11条规定执行。

10.焊接钢管、镀锌钢管严禁采用热煨头。观察检查施工记录。

一般项目：

1.管道焊接材料品种、规格、性能应符合设计要求。焊口组对和坡口形式符合表9.3.2规定。焊缝表面干净，外观质量不低于GB50236第11.3.3第Ⅲ级规定。观察检查。2.螺纹连接牢固，螺纹应清洁规整，根部外露2-3扣，注意保护镀锌层，破损处应防腐。尺量和观察检查。

3.法兰连接法兰面与管道中心垂直且同心，对接应平行，连接螺纹长度一致，螺母在同侧，均匀拧紧，衬垫按设计要求。观察和尺量检查。

4.钢制管道安装按第9.3.5条执行，允许偏差见本表。观察和尺量检查。5.钢塑复合管与管道配件连接深度和扭矩符合表9.3.6-1条规定。

6.沟槽式连接时，沟槽与橡胶密封圈和卡箍套必须为配套合格产品，支吊架间距应符合表

9.3.6-2规定。5.6应检查产品合格证明文件，观察和尺量检查。

7.管道支、吊架型式、位置、间距、标高应符合设计或有关技术标准要求。若设计无规定，则按第9.3.8条规定执行。

空调水系统节能设计探讨篇3

【关键词】中央空调；水系统；冷水机组；冷冻水泵；冷却水泵；冷却塔；节能

一、引言

在能源不足困扰着世界的今天，节能已经成为我国的基本国策。节能要我们每位公民首先具有节能意识，而且节能首先要从我做起。作为一个中央空调设计者，我们要做的就是在中央空调设计中践行国家的节能政策，设计出更加舒适、实用且更加节能的系统。

在中央空调系统能耗中最大的是冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵以及冷却塔等设备，大概占到了空调的总体耗能的百分七十至八十。由此可见，空调水系统的节能设计是整个中央空调系统节能设计的重中之重。本文就从空调水系统的四大能耗部件开始进行空调水系统的节能分析，望同行探讨。

二、空调水系统中各部件能耗分析

笔者所设计的X高层办公楼为例，该办公楼水系统的主要设备数量及功率如下表

由上表可知，整个水系统的输入功率为1870.5KW，其中，冷水机组输入功率为1406KW，占整个水系统输入功率75.17%；冷冻水泵输入功率为210KW，占整个水系统输入功率11.23%；冷却水泵输入功率为202KW，占整个水系统输入功率10.80%；冷却水塔输入功率为52.5KW，占整个水系统输入功率2.81%。知道了整个水系统中各个部件的能耗比我们才能更有针对性的去做节能设计。下面笔者就从此展开来谈谈中央空调水系统的节能设计。

三、冷水机组的节能设计

从上面的例子不难看出在整个水系统中冷水机组的能耗占比最大，达到75.17%。要想降低整个水系统的能耗，首先就要从降低冷水机组的能耗入手。如何降低冷水机组的能耗呢，随着科技的发展，冷水机组制造厂家已经能生产出制冷性能非常优异的冷水机组。冷水机组本身的节能问题我们在这里不做深入讨论，在这里主要谈谈如何选择冷水机组，以使其能更好的跟整个空调系统相匹配，进而使冷水机组在满负荷运行及部分负荷运行时均能发挥出优异的制冷性能。下面就从冷水机组台数的选择方面讨论一下，不同台数组合情况下的耗能情况。

这里以X工程为例，该工程冷负荷为1200KW。选冷水机组时有如下三种组合方式：（当然还有更多的组合方式，笔者只以这三种典型的方式为例）

方案一：选一台制冷量为1200KW的主机；

方案二：选两台制冷量为600KW的主机；

方案三：选两台制冷量为500KW加一台制冷量为200KW的主机；下面三

张图是对应以上这三种方案冷水机组输入功率随着冷负荷变化而变化的示意图。图中阴影部分为后两种方案相对于第一种方案的节能效果。从图中我们可以很容易的看出这三种组合方式在耗能方面的表现。进而确定第三种方案是比较节能的，因此建议在设计中应该尽量选用。

正如笔者之前所强调的，在实际设计中有很多种方案，不同的方案有不同的特点，同时也有不同的节能效果。在实际工程中，我们要经过计算比较来选择合适的机组及其组合方式，而不能拘于形式。力求使冷水机组的功率输入与负荷成线性关系，笔者认为这样更有利于节能。

四、冷冻水泵及冷却水泵的节能设计

水泵的能耗占整个水系统能耗的20.03%，其能耗比例也相当的客观。要减少水泵的能耗，根据水泵能耗计算公式，笔者认为除了水泵本身要采用节能产品外还应该从以下两个方面入手，第一，减少水系统的输送水量，即减少水泵的流量；如何减少水泵的输送水量呢？可以采用提高冷冻水供回水溫差的方法来减少水系统的水量。传统的中央空调冷冻水系统供回水温度分别为7℃和12℃，供回水温差为5℃。实际工程中可以考虑把供回水温差提高到10℃，即供回水温度分别为7℃和17℃，这种系统也就是所谓的大温差供冷系统。该系统在实际工程中已经屡有应用，实际使用情况良好，节能效果十分明显，值得推广。

第二，减少整个水系统的阻力，即减少水泵的扬程。首先，在设计过程中，水泵选型计算时应适当放大管径，笔者建议在选择管道水流速度时按规范规定的较小值选择，这样会使整个系统的管道阻力大为减小。其次选择阀件时，要选择局部阻力小的阀件比如说尽量选用闸阀，而不选用截止阀；选择止回阀时不选用阻力较高的升降式止回阀等。再次，选择控制阀时有些设计师过分强调阀权度，使系统中控制阀全开时的阻力等于甚至大于所控制末端的阻力，这无形中增加了是泵的扬程，因此建议控制阀全开的阻力为所控制的末端阻力的50%左右。的这样可以使整个水系统阻力减小，从而使选择的水泵扬程减小。笔者认为这种做法也有一定的节能效果。

冷却水泵的选择，首先，要选择适当的位置布置冷却塔，放置位置不能太高以减少冷却水泵的扬程；其次，避免选择塔体扬程太高的冷却塔。这样均能有效的减少冷却水泵的扬程，对冷却水泵的节能运行很有益处。

五、冷却水塔的节能设计

冷却塔是制冷系统中冷却水与空气热进行热交换的地方，其任务是通过热交换降低冷却水温度，而这一热交换过程非常复杂，影响因素众多。在冷却塔中的水与空气交换热量，主要是水蒸发吸热，进而降低冷却水的水温。因此空气的湿球温度是影响冷却塔冷却效能的一个重要因素。

实际上，影响冷却效果的因素多种多样，有研究表明，冷却塔水量、风量都会影响冷却塔出水温度，两者对冷却塔出水温度的影响存在一定的不同。其中水量的影响较大。但风量却与冷却塔本身的能耗息息相关，要合理控制冷却水塔的风机风量，以利于节能。必要时可以关闭冷却塔风机。

五、结语

综上，从当前情况分析，中央空调水系统的耗能情况非常严重，因此空调设计人员一定要在设计之初就对整个系统的节能加以重视。也只有在源头上开始考虑节能、实施相关节能措施，才能在以后的运行中实现节能。以上的观点纯属一家之言，希望广大同行批评指正。

参考文献：

[1] 张谋雄.冷水机组变流量的性能[J].暖通空调.2011，30（6）：56～58.

[2] 赵荣义.简明空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社.2013

[3] 江亿.用变速泵和变速风机代替调节用风阀和水阀[J].暖通空调.2012，27（2）：66～71.

[4] 王玉峰邵宗义.空调冷水机组的性能及经济性分析

浅析空调水系统压力分布篇4

1 空调水系统的阻力的组成

这里所谈的闭式空调冷水系统的阻力组成, 如图1所示。

图1中, 1为冷水机组阻力, 由机组制造厂提供, 一般为60~100 kPa。2为管路阻力, 其中单位长度的摩擦阻力即比摩阻取决于技术经济比较。若取值大则管径小, 初投资省, 但水泵运行能耗大;若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩阻宜控制在150~200 Pa/m范围内, 管径较大时, 取值可小些。3为空调末端装置阻力, 是由制造厂经过盘管配置计算后提供的, 一般在20~50 kPa范围内。4为调节阀阻力。空调房间通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度S>0.3, 于是, 二通调节阀的允许压力降一般不小于40 kPa。

根据以上所述, 可以估计一栋约100 m高的高层建筑空调水系统的压力损失, 即循环水泵所需的扬程。

(1) 冷水机组阻力:取80kPa (8 m水柱) 。

(2) 管路阻力:取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50 kPa;取输配侧管路长度300 m与比摩阻200 Pa/m, 则摩擦阻力为300×200=60 kPa;如考虑输配侧的局部阻力位摩擦阻力的50%, 则局部阻力为60×0.5=30 kPa;系统管路的总阻力为50+60+30=140 kPa (14 m水柱) 。

(3) 空调末端装置阻力:组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大, 故取前者的阻力位45 kPa (4.5 m水柱) 。

(4) 二通调节阀的阻力:取40 kPa (4.0 m水柱) 。

于是, 水系统的各部分阻力之和为:80+140+45+40=305 kPa (30.5 m水柱) 。

(5) 水泵扬程:取10%的安全系数, 则扬程H=30.5×1.1=33.55 m。

根据以上估算, 可以基本掌握同类规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围, 防止因未经计算, 而将系统压力损失估计过大, 水泵扬程选得过大, 导致能量浪费。

2 空调水系统的定压点及压力

定压点确定的最主要原则是:保证系统内任何一点不出现负压或者热水的汽化。在空调水系统中, 定压点的最低运行压力应保证水系统最高点的压力为5 kPa以上。以图3来说明, 其中A点为系统最高点。

一般来说, 采用 (a) 的方式是最常见的, 其特点是稳定可靠, 这时对最低定压压力的要求为:PAmin=5 kPa。 (b) 的方式也是常用方式之一, 这时对最低定压压力的要求为:PBmin=H+5+△HAB (kPa) , 式中△HAB为设计状态下, 从A点到水泵吸入口B点的水流阻力, kPa;H为系统最大高差 (折算为压力单位kPa) 。

3 空调水系统的压力分布分析

了解空调水系统在停运与运行时系统各点的压力分布, 对保证设备与管路安全, 系统正常使用是非常重要的。如下a、b说明图2中水系统中各典型压力点的静压力值 (以m计) 。

(1) 水泵不运行时:PA=h1;PB=h1+h2;PC=h1+h2;PD=h1+h2;PE=h1。

(2) 水泵运行时:PA=h1;PB=h1+h2-AB段阻力;PD=PC-C D段阻力;PE=PD-h2-D E段阻力。

由以上, 可以得到如下认识。

(1) 膨胀水箱 (EXT) 接入点A处 (定压点) 的静压值, 不管水泵是否在运行, 总是等于膨胀水箱水面与A点之间的高度h1 (m) 。

(2) 水泵不运行时, 系统中任一点的静压力等于该店与膨胀水箱水面之间的高度差。

(3) 水泵运行时, 定压点A处与水泵吸入口之间管路 (A-B-C) 上任一点的静压值, 等于该点的静水高度值减去从A点到该店管路的压力损失值;水泵出口处与A点之间管路 (C-D-E-A) 上任一点的静压值, 等于水泵扬程与该点静水高度值之和减去从A点到该点管路的压力损失值。

(4) 如果将冷水机组置于水泵的吸入管路中, 机组的承压值就与水泵的扬程无关。正因为如此, 在高层建筑的水系统中, 常将机组置于水泵的吸入管中, 以减小机组的承压值。

4 结语

空调水系统的压力分析, 主要是能使设计中能更详细了解整个水系统的压力分布情况, 解决设备和构件的承压问题, 空调冷水机组的蒸发器、冷凝器的承压能力有一定要求, 不同厂家略有不同。所以设计中必须清楚知道各个部分的压力分布情况, 才能使所做的设计更加合理, 更加优化。

摘要：本文通过空调水系统阻力的组成、定压点及空调水系统的压力分布的阐述, 说明了空调水系统压力分布的情况以及设计中应注意的关键。

关键词：空调水系统,阻力组成,定压点,压力分布

参考文献

[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].2版.北京:中国建筑工业出版社, 2008.

暖通空调水系统工程篇5

1 水力平衡技术和方案分析

自力式压差控制阀:无需外加能量即可工作的自力式压差控制阀,已经广泛应用于暖通空调系统中,通过保证系统各支路处资用压差恒定,以实现系统各末端水力平衡;该方案适用于末端设备可以根据需要调节其流量,可以吸收系统上下游由于流量改变而引起的压力波动,维持被控支路处资用压差恒定,使其内部各支路间的调节干扰显著的减弱。

自力式流量控制阀:无需外加能量即可在工作压差范围内,自动调节控制环路流量,保证系统支路的流量恒定;该方案适用于末端设备为流量恒定的系统,当装设自力式流量平衡阀以后,可以吸收管网流量变化而引起的压力波动,流量平衡调节阀门开大或关小,保持被控支路流量恒定。

静态平衡阀:一般用于解决不同环路之间的静态水力平衡,不具有自力式阀门那样自动地随系统工况变化而改变其开度的功能,静态平衡阀就等于一个可以改变局部阻力的节流孔板,准确调节流量满足用户要求,该方案适用于各末端设备流量在不同工况按同比例变化的系统,即使不在设计工况下运行时,水量也按照与设计工况一致的比例进行重新分配。

2 空调水系统水力平衡设计

2.1 商业开发空调系统案例

该商业为一层,建筑面积12 000 m2,总冷负荷1 870kW,夏季供冷工况,冷媒参数温度12/7℃。空调系统为风机盘管加新风系统,末端设备选用的是吊顶式风机盘管,同时含有新风机组两台,空调水系统平面示意见图1,从冷热源总干管分出A、B两路,A、B两路各分为1、2、3、4大支路,大支路各分为a、b、c、d小支路。

2.2 制定平衡设计方案

该系统的各末端风机盘管都设带三速开关的温控器,进而由温度控制器控制空调回水管处的电动二通阀;新风处理机组分组设置电动二通阀,因此末端用户为变流量系统,前文分析的一类和三类方案适合该类系统。考虑“节能/投资比”比较分析二种方案:如果是设置电动三通阀就是定流量系统,那么前文分析的二类和三类方案适合,此处不再论述。

方案a:只在干管A、B处设置静态水力平衡阀和自力式压差控制阀;

方案b:在A、B和其大支管1—4处设置静态水力平衡阀和自力式压差控制阀。

按a类方案设计后示意见图1,按b类方案设计后见图2。

2.3 方案比较分析

(1)如果不设置平衡措施时,该系统的水压图状况见图3,可以看出为使末端B路满足要求,导致A支路处资用压头ΔHA阀比其需要的压头大20%,同时为了使支路环路4处满足要求,1、2、3处资用压头ΔH1、△H2、△H3,比其需要的压头分别大40%、30%、15%,都会使其处于大流量下运行,能耗增加。

(2)如果按方案a设计后,该系统的水压图状况见图4,可看出在使B路满足要求的同时,通过静态平衡阀调节ΔH阀,使A路资用压头也满足要求;同时当末端用户负荷减小,而关小二通阀,系统水压图将会发生变化见图5,由图可以看出,干管上压力损失将会减少,提供给用户A、B的资用压头将会增加,引起用户流量相对增加,那么二通阀又会关小,使二通阀无法正常运转;然而自力式压差控制阀可以根据需要自动关小,增大消耗的压头△H自,使,相反阀门可以自动开大,减少其消耗的压头。

(3)如果按方案b设计后,该系统的水压图状况见图6,可看出在使4路满足要求的同时,通过静态平衡阀调节ΔH阀,使1、2、3路资用压头也满足要求,同时当末端用户负荷减小,关小二通阀,系统水压图将会发生变化见图7,由图可以看出,干管上压力损失将会减少,提供给用户1、2、3、4的资用压头将会增加,引起用户流量相对增加,同样自力式压差控制阀可以根据需要自动关小,增大消耗的压头,使,相反阀门可以自动开大,减少其消耗的压头。

3 节能性与经济性分析

3.1 节能性分析

以方案b为例进行分析,该系统进行完平衡设计以后,因为水力失调而引起的能耗将会降低,当不设平衡设施时流量G1为382 t/h,按方案b设计的计算流量G2为321 t/h,按方案a设计的计算流量G2为352 t/h,实际供冷量通过式(1)计算得出:

加平衡设施后的节能量通过式(2)计算得出:

整个供冷期的节能量ΔQ=ΔQ×N×18×0.517=

按方案a与方案b设计的节能量见表1。可以得出解决平衡问题后节能显著。如果是全年运行的系统其节能量会更加可观。

3.2 经济性分析

为了消除水力失调,降低能耗,投资也会相应增加。平衡设计的同时需权衡投资的经济性与运营期回收时间问题,按以上二种改造方案进行设计所需的投资费用主要是阀门的购置费用,方案a和b的投资费用见表1。

经过对方案a和方案b节能量与投资的权衡比较,如果全年运行,考虑冬季供热节能后,投资都可以在一年内回收,方案b的节能率更高,对于本商业开发的空调水系统平衡分析,采用方案b更为合适。

4 结论

经过对该站房商业开发的空调水系统平衡设计和分析,得出如下结论:

注:阀门设备价格按进口阀门和国产阀门的中间值,标准煤价格按当前市场价折算。

(1)自力式压差控制阀、自力式流量控制阀和静态平衡阀,各自具有不同的功能和使用范围,需要根据管网的具体情况选择采用哪种方案,本文分析的只是其中一种形式。

(2)在铁路站房商业开发过程中,空调水系统管网设置平衡措施时,需要考虑干管、大支管和小支管与末端设备的关系,一般设在大支管处;通过设置平衡措施,节能效果很显著,投资回收期短,是铁路投资业主乐于采纳的方案。

(3)早期建设的一些国铁站房,随着经济发展也进行物业开发改造,这些空调系统节能潜力更大,但是其改造投资较大,可以考虑与能源合同管理服务公司合作解决既有站房商业空调系统节能改造。

参考文献

[1]于浩.我国高速铁路车站商业开发与管理模式探讨[J].铁路运输与经济,201 2(8).

[2]黄维,徐伟.平衡阀和定流量阀在水系统中的不同应用[J].暖通空调,1999,29(5):103-106.

[3]王飞,王慧萍.浅析自力式流量平衡阀的节能效应[J].山西能源与节能,2008(4):10-12.

空调水系统变频调试技术应用研究篇6

根据相关统计结果显示, 在建筑使用的过程中, 空调系统的耗能情况占建筑使用总耗能的一半以上, 而当空调系统处于非正常工作状态时, 其所消耗的电能将超过建筑使用耗能的七成。在空调系统运行的过程中, 其辅助设备的耗能情况相对较为严重。研究结果表明, 在空调的诸多辅助系统当中, 风机以及水泵的耗能将达到空调系统总耗能的五分之一。造成该现象的原因在于传统空调系统中运用的是定流量的运行模式, 这就使得在空调系统处于低负荷的情况下, 其运行情况较为不理想, 对电能造成极大的浪费。因此, 降低空调系统运行过程中水系统的耗能情况, 具有极为重要的现实意义。

2 空调水系统变频调试技术的综述

空调水系统变频的实质是在原有的基础之上, 对空调中的冷却以及冷冻水泵进行相关改造处理。通过运用变频技术, 把传统水系统的运行模式转变为变流量的模式, 从而使得在空调运行的过程中, 其负荷能够满足实际情况。

传统对空调水系统采用定流量运行模式的原因在于冷却器中水流速度的变化将引起放热情况发生变化, 对水系统的传热功能造成一定程度的影响。同时, 当管道内的水流速较低时, 将会使得部分化学物质附着于管道壁内, 对管道产生腐蚀。而运用空调水系统变频调试技术的原理在于当空调系统处于非正常负荷的工作情况时, 能够对水流量进行有效的控制, 从而能够保持空调系统稳定的运行, 最终达到降低水泵耗能情况的目的。根据相关计算公式可知, 水泵的流量将随着其转速的提升而提高, 而水泵的输入功率与转速的三次方有着直接的联系。因而在对其转速进行降低之后, 其流量也会出现相应的减少现象, 其功率也将大幅降低。

在对空调水系统进行变频调试的过程中, 其较好的配置方式为一次泵水系统。在传统的空调水系统设置的过程中, 通常在其尾部添加电动装置, 通过对阀门的调解控制水流量的大小。该类方式在一定程度上对空调的水流量进行控制, 然而却大幅提升了空调系统的负荷, 从而使得空调水系统的耗能量大大提升。

空调的水系统包括两个方面的内容, 其一为冷却水系统, 其二为冷冻水系统。在冷却水系统当中, 其主要由冷却泵、塔以及相应的管道组成的。而冷冻水系统则包含泵以及相关管道两个组成部分。在冷冻系统的出口以及冷却系统的两端均设置有温度控制仪器, 从而能够对水温进行有效的控制。在对空调水系统进行变频调试之后, 其将水温传达到变频器之内, 之后将相关信号传达到PLC之中, 对泵的开启以及关闭进行控制。变频器所传达出的信号将会对电机产生较大的影响, 其主要影响方面为其转速, 从而能够达到对水流量进行有效控制。在变频器之内, 能够将上限以及下限进行设定, 当水温的温差相对较大时, 则变频器的工作频率相对较大, 其电动机工作的转速也相应的得以提升;而当水温的变化相对较小时, 则变频器的工作频率也相对减小, 电动机的转速也相应减小。

3 空调水系统变频调试技术的应用

现阶段, 对于运用二次泵对水系统进行控制的系统当中, 其变频器的数量相对较多, 因而在对空调系统进行改造的过程中, 能够对其实施多台变频器进行控制的改造方案。对于高层建筑而言, 当其空调水系统采用包括同一个冷热源进行控制高、低两个区域组成部分时, 在对其空调水系统进行改造的过程中, 通常运用多台变频器进行控制。

然而在对空调水系统进行改造的过程中, 运用多台控制器对其进行控制之后, 所降低的能耗情况相对较为有限, 同时在对其进行相应处理之后, 其空调的工作状态往往不能够达到最佳的情况。然而运用空调水系统变频调试技术进行改造之后, 能够从根本上将这一问题进行解决, 能够达到较好的降低能耗的目的, 相关企业对空调改造方面的投资也能够在较短的时间内收到较高的回报。同时, 运用空调水系统变频处理之后, 其能够实现机器的软启动, 对其工作设备运行过程中的噪声情况进行有效的控制, 能够提升相关设备的使用年限。目前, 在对空调系统进行改造的过程中, 采用二次泵的工程数量呈上升趋势。

在对空调系统进行二次泵改造的过程中, 其一次泵以及低水区泵所使用泵的型号与普通空调系统的泵基本一致, 主要原因在于能够使得空调系统中的水流量保持稳定的流速, 最终能够使得空调系统处于安全运行的环境之下。在改造的过程中, 往往将冷媒水的管道之间添加控制阀门, 当其管道中水流量产生较大的变化时, 两个管道之间的压差也将产生相应的变化, 从而对水流量的稳定提供有力的保障。

在一次泵空调水系统中运用变频技术, 能够为泵的合理选用提供有力的保障。在传统空调系统设计的过程中, 在对泵进行选择时, 通常会在设计值的基础之上提升10个百分点进行选型, 以达到保证系统正常运行的目的。然而在实际运行过程当中, 其工作阻力相对较小时, 其流量的变化程度相对较大, 往往会出现超符合运行的情况。传统的处理过程中, 通常在泵的两端添加阀门进行控制, 然而在该类方式运用之后, 将会使得空调的运行不能达到正常运行的状态, 使得其工作效率大幅降低。而在使用变频技术进行改造之后, 能够使得空调系统在水流量不理想的情况之下依然具有较高的工作效率。

当空调系统的负荷情况不理想时, 加之水流量出现较大程度的变化, 则将导致水泵的工作效率大大降低, 从而增加了水泵的电能消耗。而在对空调水系统进行变频处理之后, 当其负荷情况出现变化时, 其机械设备的工作状态将几乎不受到影响。

在我国部分地域, 冬夏两季空调系统的运行情况差异较为显著。在传统空调设计的过程中, 其在冬季运行时, 水的温度差异通常控制在9℃左右, 而在夏季其水的温度差异一般控制在5℃左右, 这就将导致空调系统在冬夏两季运行的过程中, 其水量之间的差异相对较大。因而在传统设计时, 分别在冬夏两季选用不同的水泵进行工作, 从而能够达到降低成本的目的。当在对空调水系统运用变频技术进行改造之后, 其不再需要针对夏冬两季空调运行的不同情况采用两种泵进行工作, 一般只需要运用一个水泵就能够使得空调在不同季节进行高效率的工作。这就不仅大大降低了空调主机所占用的面积, 而且还能够达到降低生产成本的目的。

结语

根据空调水系统的变频技术, 对传统的空调水系统进行有效的改造, 能够达到使得空调系统的运行效率大大提升, 对相关设备起到较好的保护作用, 有效的延长了相关设备的使用年限。在进行相关改造的过程中, 应严格依据工程实际对相关参数指标进行准确计算, 从而能够满足现今人们对室温控制方面的需求。随着我国科学技术的不断提升, 空调水系统变频调试技术也将成为降低能耗的主要措施之一。

摘要：在空调系统日常运行的过程中水系统是其中的一项重要环节。相对而言, 在空调系统处于正常工作状态时, 水系统所消耗的电能相对较大。本文对水系统变频方面的相关概念进行介绍, 并对目前水系统变频应用方面的相关问题进行分析。

关键词：空调水系统,变频调试技术,应用

参考文献

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西安地铁二号线空调水群控系统设计篇7

西安市城市快速轨道交通二号线规划线路为北起北客站至韦曲南, 沿西安市南北向主客流走廊布设, 线路全长32.402 km, 共设21座地下车站, 其中每座车站外加控制中心与车辆段均设置了一套空调水群控系统, 用来对车站冷水机房内的冷却水和冷冻水流量、压力、温度等工艺参数及设备状态进行采集, 对主要设备进行控制, 并实现与BAS系统网络通讯。

1 空调水群控系统结构

在每个车站, 空调水群控系统均由PLC控制柜、冷冻水泵控制柜、冷却水泵控制柜、冷却水塔控制柜和网络设备组成, 用来对冷水机房内的冷却水和冷冻水流量、压力、温度等工艺参数及设备状态进行采集, 对主要设备进行控制, 并实现与BAS系统网络通讯。

对冷冻水泵及冷冻水阀门、冷却水泵及冷却水阀门、冷却水塔风机及水塔供水阀门分别设置电控柜, 柜内配置有断路器、接触器、热继电器、变频器等电动机控制回路。在每台电控柜上设置一块斯菲尔多功能电量测量装置, 该装置采用Profibus_DP通讯协议与实现与PLC通讯, 实现对冷水机组、水泵、冷却塔用电量的检测。

PLC柜设置一套西门子S7-300 PLC, 采用Profibus_DP总线组建群控系统内部网络, 实现群控PLC (S7-300) 、群控人机界面、冷水机组PLC (S7-200) 、电力仪表之间的通讯, 并通过网关与车站BAS系统Control Net总线进行通讯。

2 控制方式

空调冷水系统受中央级控制、车站级控制、就地级控制三级控制, 就地级控制具有优先权。

中央控制、车站控制:对群控系统来说属于“远方” (BAS) 控制, 群控系统接收BAS系统发来的启停控制信号, 完成冷水机组的启停, 完成冷却泵、冷却塔、冷冻泵的联动连锁。确保在不同运行工况时, 对空调冷水系统的运行状态作控制和显示。正常工况下, 显示空调冷水系统运行状态和工艺参数;事故工况下, 根据要求对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、阀门等工艺设备进行开/关控制。

就地控制:在冷水机房群控系统控制柜处进行操作, 供设备安装、调试、检修时在现场使用。就地控制分为:手动、自动两种控制方式。手动控制由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔控制柜实现;自动控制由群控系统PLC实现。

3 系统功能

3.1 系统控制范围及受控对象

空调水群控系统控制范围:必要参数状态显示、设备状态及控制, 整个制冷系统协调、稳定、可靠、经济工作所需的全部功能。

主要受控设备为冷水机组 (两台) 、冷冻水泵、冷冻水阀、冷却水泵、冷却水阀、冷却水塔、冷却塔电动蝶阀, 及其现场冷冻冷却管路的各类传感器和压差旁通阀等。

3.2 控制功能实现

群控系统通过对冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、系统管路调节阀进行控制, 使空调冷水系统在任何负荷情况下能达到设计参数并以最可靠的工况运行, 保证空调的使用效果。控制目的是在满足末端空调系统要求的前提下, 使整个系统达到最经济的运行状态, 使系统的运行费用最低, 并提高系统的自动化水平、管理效率, 从而降低管理人员劳动强度。

3.2.1 数据采集功能

1) 系统工艺设备启动、正常运行、停止、故障状态等开关量采集。温度、压力、流量等非电量工艺参数数据采集。

2) 电压、电流、电度等电气量通讯量数据采集。

3) 冷水机组通讯量数据采集。

3.2.2 数据通讯

1) 系统将冷水系统的状态在Profi Bus主站中实时读取。数据内容包括:冷水机组状态数据, 冷却水泵及阀的运行状态及数据, 冷冻水泵及阀的运行状态及数据, 冷却塔风机及阀的运行状态及数据。

2) 空调水群控控制器在读取每套冷水系统 (1台冷水机组+1台冷冻水泵+1台冷却水泵+1个冷冻水阀+1个冷却水阀+1个冷却塔风机+1个冷却塔水阀) 的数据的同时, 还要接受上一层通讯系统读取数据的请求, 将读得的冷水系统的所有数据都传给上一层的控制系统 (BAS) , 采用的协议是Control Net。

3) 当群控器与任意一个Profi Bus子站 (冷水机组) 通讯故障或自身有一定故障时, 通讯条件允许的情况下应将通讯故障通知上一级的监控系统。

一号机组监视界面如图1所示。

3.2.3 基本控制功能

1) 冷水机组的自适应控制功能

冷水机组开启关闭按照以下工艺完成:

开冷却水泵→开冷却塔→开冷冻水泵→开冷水机组;

关冷水机组→关冷却塔→关冷却水泵→关 (延时5分钟) 冷冻水泵。

为达到节能的目的, 系统能适应车站负荷的大小, 开启相应的冷机, 当车站负荷较大时, 现在运行的冷机无法达到系统控制目标时, 需要增加一台冷机, 反之, 则减少一台机组。以增加冷机为例, 软件实现如图2所示。

2) 水泵的选择控制

在现场, 冷冻水与冷却水均配置三台水泵, 两台工作一台备用。为有效并合理利用, 采用如图3所示控制策略, 以冷却水泵为例。

3) 冷却水塔的控制

对冷却水控制的基本要求是保证经过冷却塔处理的冷却水温度符合冷冻机的要求。按冷却水供水温度决定是否开启冷却塔风机, 同时进行冷却塔风机运转台数的控制, 当冷却水供水水温低于预设温度值时, 可以不必开启冷却塔, 仅靠自然冷却即可;高于预设值值时, 冷却塔开启。如果当前开启一台冷却塔风机, 冷却水供水水温仍然高于预设值时加大风量 (即增加冷却塔风机运行台数) , 反之则减少风量, 以便降低能耗。

因此, 在系统中, 群控控制器对冷却塔控制包括对冷却水供水温度的监测, 对冷却塔风机及对应电动蝶阀的控制。

在人机界面上, 操作人员可以根据实际情况修改预设值。

4) 冷冻水压差的控制

群控PLC根据检测到的冷冻水供回水压差, 自动调节旁通调节阀, 维持供水压差恒定。具体要求为:需在一定条件下 (冷冻水总管路的压差升高到一定数值) , 尽快调节压差旁通阀的开度, 以让该压差达到一个预先设定的数值。

调节原则为:如果压差偏大, 应将阀门开大以减小压差;反之应将阀门关小增大压差直至阀门全关。

在所有过程中应将阀门开度的百分数实时写入各冷水机组PLC控制器。并将压差值实时写入各冷水机组PLC控制器, 用于机组控制水泵变频器的参考变量。

3.2.4 报警复位及目标温度设定

1) 群控器接受到报警复位命令时, 在机组处于远程控制状态下需将此命令发送到已经处于报警状态的机组, 且报警命令的持续时间要大于3秒。

2) 当机组处于远程控制状态中, 群控器有重新设置机组“出水温度”的操作时, 群控器要将最新的设定值写人每台冷水机组中。

3.2.5 空调水一次泵变流量控制

1) 一次泵变流量控制方案特点

空调系统的冷冻水一次泵, 传统上都采用固定转速水泵, 仅在负荷侧作变流量控制。两者之间的流量差值和系统压力, 靠压差旁通控制来平衡, 在正常运转时旁通管内不可避免会有旁通水流, 就是说全速运转的冷冻水泵有一部分作功消耗于旁通循环中, 同时水泵扬程所产生的供回总管之间的较高压力, 使大量的水流动能消耗在克服管路阻力上。而空调水的变一次流量控制系统是近年才开始出现的先进控制方案。该方案控制系统冷冻水的供应量 (总流量) 始终保持在刚好满足系统负荷要求的水平, 并确保系统供回总管之间最不利负荷处的压力差稳定于某个预设定值, 这一点需要靠高品质的变频调速控制冷冻水泵来完成。

一次泵变流量控制, 其特点是利用最新的测控技术和冷冻机在低水流量能力上的改进, 在冷冻机的蒸发器管路配置变频调速水泵, 使得流过冷冻机的冷冻水量可以按负荷的需要调节, 它比传统的二级泵系统设备配置少, 但有更好的节能效果。变一次流量控制系统能够很好地跟踪系统荷的动态变化, 较好地满足系统的负荷需求, 把能源消耗控制在较低的水平。

2) 控制方案的实现

本系统为实现变流量控制, 采用一次泵变流量控制但同时也保留了传统模式工作作为备用模式的方案, 在设备全部正常时, 变频调速冷冻水泵闭环控制投运, 系统作变一次流量控制;万一变频调速闭环控制不能投运时, 系统也可非常方便地切换成传统工作模式, 即冷冻水泵恒定转速, 同时投入压差旁通控制, 系统仍能正常运行, 只是后者的节能效果比前者差为此, 每一台冷冻泵配置一次泵变流量控制依然以系统供回水总管处的设计压差 (人机界面可设置) 为压差预设值, 以变频调速冷冻水泵作为执行机构, 对冷冻水供水进行调节控制, 控制目标是使过程变量趋近于预设定值, 如图4所示;当冷冻水的系统负荷流量大于一台冷冻机蒸发器最低许可流量值时, 流量旁通控制阀门是关闭的;当只有一台机组在运行, 且冷冻水的系统负荷流量低于一台冷冻机蒸发器最低许可流量值时, 需要启动分、集水器之间的旁通流量控制, 控制目标是使这台正在运转的冷冻机蒸发器的水流量大于等于最低许可流量值。

在此控制方案中, 确保冷冻机蒸发器最低水流量是一项非常重要的措施, 否则有可能破坏冷机的正常工作状态, 甚至损坏冷机。一次泵变流量控制的旁通阀控制实际上是专为这个保护而设置的。对系统工作模式来说, 这个旁通阀不需要很大, 它的流通能力只要保证大机组冷冻机蒸发器的最低水流量即可。

4 结束语

本文设计的空调水群控系统已成功运用于西安地铁二号线, 运行结果表明, 该系统完全满足其设计要求, 具有操作方便、可靠性强、数据完整、监控及时等突出优点。

而本文所述的一次泵变流量控制也试用于北苑站与会展中心站, 经现场实际检验, 运行稳定可靠, 且能达到很好的节约能源的目的。

参考文献

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[4]赵明生.电气工程师手册[M].北京, 机械工业出版社, 2000.

[5]胡寿松.自动控制原理[M].北京, 科学出版社, 2007.

暖通空调水系统工程篇8

空调水系统包括冷 (热) 媒水系统和冷却水系统两部分。

冷媒水是指夏季由冷水机组向空调末端设备供给的冷冻水 (一般供水7℃, 回水12℃) ;热媒水是指在冬季由换热站向空调末端设备供给的热水 (一般供水60℃, 回水50℃) 。

常规的空调冷 (热) 媒水系统是由制冷主机蒸发器 (热源) 、冷 (热) 水泵、末端设备等组成的循环水系统。

常规的空调冷却水系统是由冷却塔、制冷机组冷凝器、冷却水泵等组成的循环水系统 (一般冷却塔供水32℃, 回水37℃) 。

一般情况下, 空调水系统中包含制冷机组 (热源) 、冷冻水泵 (热水泵) 、冷却水泵、冷却塔、末端设备、分集水器、补水箱、补水泵、定压水箱 (定压罐) 、水处理装置、管网、阀门及其附件等。

2 常规空调冷冻水系统的分类

2.1 按照冷媒水的循环方式分类

2.1.1 开式循环系统

末端管路与大气相通。图 (2-1) 为简单的开式循环水系统原理图。

2.1.2 闭式循环系统

冷媒水在系统内进行密闭循环, 不与大气相接触。

图 (2-2) 为简单的闭式循环水系统原理图。

开式系统所用的循环泵除了克服环路阻力外还要提供几何提升高度和末端的专用压头, 所以其扬程很高, 循环水易受污染, 管路和设备易受腐蚀且容易产生水击等现象, 当高层建筑的地下室设有蓄冷水池, 才可能应用此系统, 目前很少应用。

闭式系统所用的循环泵的扬程比较低, 循环水不易受污染, 且管路的腐蚀程度轻。

2.2 按供回水制式分类

2.2.1 双管制供水方式

供冷、供热合用同一套管路系统。简单的双管制供水方式见图 (2-3) 。

2.2.2 三管制供水方式

供冷、供热系统供水管单独设置, 回水管共用。简单的三管制供水方式见图 (2-4) 。

2.2.3 四管制供水方式

供冷、供热管网系统独立设置。简单的四管制供水方式见图 (2-5) 。

2.3 按照供、回水管路的布置方式分类

2.3.1 同程式系统

供、回水干管中的水流方向相同 (顺流) , 经过每一环路的管路总长度相等。同程式系统又分为垂直同程式系统与水平同程式系统。

2.3.2 异程式系统

供、回水干管中的水流方向相反 (逆流) , 经过每一环路的管路总长度不相等。

同程式布置———水量分配和调节都比较方便, 容易达到水力平衡, 但大部分情况下需要设回程管, 管路长, 初始投资稍高, 要占用一定的建筑空间。

异程式布置———水量分配和调节都比较麻烦, 不容易达到水力平衡, 常常需要安装平衡阀, 管道长度较短, 初始投资稍少。

2.4 按照运行调节方式分类

2.4.1 一次泵系统蒸发器侧定流量, 用户侧变流量系统

系统中蒸发器侧循环水量保持不变, 但负荷侧通过控制电动两通阀的开启来改变末端冷冻水流量, 此系统必须在分集水器之间设置压差控制器。图 (2-6) 为一次泵系统蒸发器侧定流量, 用户侧变流量的末端控制示意图。

2.4.2 二次泵系统蒸发器侧定流量, 用户侧变流量

蒸发器侧冷冻水流量保持不变, 二次泵通过变频等措施调节末端的流量。此系统供回水总管路需设置旁通阀。图 (2-7) 为二次泵系统蒸发器侧定流量, 用户侧变流量系统原理图。

2.4.3 一次泵变流量系统

制冷主机蒸发器侧变流量, 用户侧也变流量。此系统中冷冻水泵可以通过改变转速而改变流量。

3 空调水系统竖向分区

3.1 空调水系统竖向分区原则

空调水系统是否要分区, 主要由空调末端设备和制冷设备的允许承压来考虑。当建筑总高度H≤100 m时, 冷媒水系统可以不采用竖向分区, 当建筑总高度H≥100 m时, 冷媒水系统一般都需要采用竖向分区。

3.2 空调水系统竖向分区方案

(1) 将冷水机组设在塔楼以外的裙房顶层。设两个系统分别向塔楼和裙房供水, 另一台向低区供水。冷却塔设在裙房的屋顶上。如图 (3-1) 。

将冷水机组设在中部设备层, 一台向高区供水, 另一台向低区供水, 如 (3-2) 。

(2) 冷水机组设在塔楼的顶层, 冷水机组处于循环泵的压出段, 向下供水。如图 (3-3) 。

将冷水机组设在地下设备层, 而在中部设备层布置 (水—水) 板式换热器, 使高区和低区的静压分段来承受, 上下自成系统。利用供水7℃、回水12℃的一次冷媒水, 通过板式换热器交换成供水8.5℃、回水13.5℃的二次冷媒水, 供应高区的末端设备使用。需注意, 在冷负荷相同的条件下, 高区的风机盘管机组的型号要比低区的约加大一号。如图 (3-4) 。

(3) 当建筑总高度在100～120 m时, 对高区的若干层可采用自带冷 (热) 源的空调器, 而将冷水机组设在地下设备层 (深圳妇儿医院新住院部采用的为此类系统) 。

4 空调水系统的定压方式

在闭式循环的水系统中, 需要给系统定压, 其目的是保证系统管道及设备内充满水, 以避免空气被吸入系统中。为此, 必须保证管道中任何一点的压力都要高于大气压力。目前, 空调水系统的定压方式主要有两种, 一是高位开式膨胀水箱方式, 二是气压罐方式 (俗称落地式膨胀水箱) 。

在工程中, 应优先采用高位开式膨胀水箱, 因为它运行时无需消耗电能, 工作稳定可靠。图 (4-1) 为膨胀水箱结构示意图, 图 (4-2) 为气压罐结构示意图:

1.气压罐;2.补水泵;3.配电箱;4.安全阀;5.压力控制器;6.自动排气罐;7.出水口;8.吸水口;9.底座;10.吊装环。

5 空调水系统运行故障

实际运行中空调水系统故障 (这里把浪费能耗也定义为一种故障) 较多, 常见的有:制冷主机COP值过低、冷冻水泵、冷却水泵输送系数过低、冷却塔效率过低、管网水力失调、主机喘振 (离心机组) 、水泵电机超载、水泵扬程不足、空调机组表冷器堵塞、阀门失灵、水管堵塞等故障。

5.1 影响制冷主机COP的因素

一般情况下影响制冷主机能效比因素有:冷机负荷率、冷却塔效率、蒸发器/冷凝器换热温差、制冷剂泄漏等。

而最常见的影响因素为:冷机负荷率、冷却塔效率。

目前解决制冷机COP偏低的措施有:

(1) 加装冷凝器清洗系统, 以减少冷凝器的阻力 (实例:深圳人才大厦的空调机组加装冷凝器清洗系统后制冷主机节能达16%) ;

(2) 采用深度负压型冷却塔, 可降低冷却塔出水温度, 提供制冷主机的效率;

(3) 定期对冷却水系统进行水质处理;

(4) 定期更换冷却塔风机皮带轮上的橡胶带;

(5) 对于使用时间超过15年的系统可更换主机以提高制冷效率;

(6) 更换高效制冷剂。

5.2 影响冷冻水泵 (冷却水泵) 输送系数的因素

一般情况下影响冷冻 (却) 水泵输送系统因素有:冷冻 (却) 水供回水温差、冷冻 (却) 水泵扬程、冷冻 (却) 水泵效率等。

最常见的影响因素是冷冻 (却) 水供回水温差, 冷冻 (却) 水供回水温差较小的主要原因是:冷冻 (却) 水泵定流量运行, 部分负荷下无法调整转速。

目前解决冷冻 (却) 水泵输送系数偏小的措施有:

(1) 用小泵替代大泵;

(2) 加装水泵变速控制系统。

5.3 影响冷却塔效率的因素

一般情况下影响冷却塔效率的因素有:冷却塔控制策略、冷却塔风机效率、冷却塔风水比、冷却塔回流比例等。

其中最常见的因素为:冷却塔控制策略、冷却塔风机效率。

冷却塔风机在设计时是按照最大负荷选型的, 而实际建筑大部分时间都处于部分负荷状态。现阶段很多冷却塔的控制策略都是根据冷却水回水温度控制冷却塔 (风机) 的开启台数, 而水侧不控制。这样, 风机不运转的冷却塔水侧旁通运行, 结果这种控制策略使得冷却塔效率降低。

目前解决冷却塔效率偏低的措施有:

(1) 定期检查冷却塔的运行情况, 尽量减少皮带打滑、风机丢转等现象的发生 (深圳泰格公寓冷却塔风机皮带松动, 造成风机效率很低, 功率因数只有0.2左右) ;

(2) 加装冷却塔风机变频控制系统;

(3) 对冷却塔风机的电机做保护措施;

(4) 优化冷却塔运行策略 (可以同时控制其风机的运行与水量的变化) 。

5.4 管网水力失调

在建筑物暖通空调水系统中, 水力失调是最常见的。由于水力失调导致系统流量分配不合理, 某些区域流量过剩, 某些区域流量不足, 造成某些区域冬天不热、夏天不冷的情况, 系统输送冷、热量不合理, 从而引起能量的浪费, 或者为解决这个问题, 提高水泵扬程, 但仍会产生热 (冷) 不均及更大的电能浪费, 因此, 必须采用相应的调节阀门对系统流量分配进行调节。

措施:可以通过在空调水系统回水支管上安装静态平衡阀来解决水力平衡的问题。

摘要：简单介绍水系统的组成、分类、竖向分区等内容, 并对水系统运行的常见故障进行了阐述, 对空调水系统的基本概念以及空调水系统故障诊断有一定的指导作用。

关键词：空调水系统,空调水系统分类,空调水系统竖向分区,空调水系统运行故障

参考文献

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[5]薛志峰.既有建筑节能诊断与改造.中国建筑工业出版社, 2007.

暖通空调水系统工程篇9

变频技术因为能在中央空调的水系统中节省大量能源, 因此现在的许多已经在进行技术上的改造了, 本文笔者就以技术人员的身份对酒店空调水系统的节能做叙述, 并通过实例改造说明节能的效果, 要是先节能, 就应该从技术改造开始。

1 酒店空调水系统利用变频技术对冷源的改造

冷源机房是酒店空调系统的核心, 冷源机房如果原则的容量大, 要通过空调台数控制温度是不能满足安全运行和高效运行的, 因此对冷源的改造有以下技术可供选择:制冷机组变频控制、水蓄冷、增加低容机组、扩大空调区域等。这些技术的具体应用下面逐一的介绍。

1.1 变频技术改造制冷机组。

酒店空调系统这冷机组的性能指数COP是衡量空调制冷机组制冷的一个系数, 目前我国的大多酒店的制冷性能系数COP是低于国家强制标准的。我所安装的“安达酒店”在其办公楼安装了5台500RT离心式水冷却机组, 其压缩功率是340KW。这5台制冷机组的运行情况很糟糕, 通常只有一台能正常工作, 夏天最热的时候也只有3台在工作, 我用专业的一起测试的结果是制冷机组的COP在3.75~4.16之间, 大大低于国家的强制性建筑标准, 更低于设计时候的COP系数。而在和“安达”酒店对面的“红悦”酒店中央空调的制冷机组为工频离心式制冷机组, 共有4×400USRT的机组, 负荷最大时运行2台, 安装设计时候的能耗比值为5.41。通过仪器检测, 4台制冷机组的运行参数有很大的差异, 1#制冷机组符合为41%~76%, COP指在3.33~4.27之间, 低于国家建设标准。其中的3#、4#机的负荷率以及COP都远低于国家强制公共建筑标准。

1.2 对制冷系统中主机COP的机能改造。

酒店空调系统冷水机组99%以上的时间运行是根据运行的负荷工况来确定的。制冷机的导流业开度调节能很好地控制制冷机组冷气量的输出, 输出效率符合通常在70%~80%左右, 负荷率80%时对应的COP为5.885, 负荷率100%时对应的COP为5.33, 负荷率40%时COP为5.1, 随着负荷降低, 单位冷量能耗增加较显著。

从上图可以看出, 变频制冷机组运行最高的效率点可以在部分负荷下, 40%~50%左右运行。

从图1中可看出, 变频运行的制冷机, 其最高效率点可以在部分负荷下, 如40%~50%负荷左右, 50%负荷对应的COP为11.95。机组变频控制还能提高机组的功率因数, 优化机组启动性能, 避开喘振点, 提高机组可靠性。

我们在“天达”酒店安装的是2台650离心式的制冷机组, 2009年10月投入使用, 冷水机组使用于酒店的客房, 并且24小时不间断的工作, 工作满负荷运行稳定, 冷水系统共同水温度标准, 夏天的时候2台全部运行, 冬天单台循环使用。A组机在2010年3月被改造为变频冷水机组。经过一整年的运行和监测, 在采用了变频技术之后, 无论该台机组的运行是满负荷或者低于标准负荷运行, 节能效果都比原来的工频节能30%以上。我们在2010年7月3日~7月4日整个24小时的连续实验性监测中监测到2台机组的运行负荷在60%~67%。每天省电量为1589KWH, 节能率为原来的25%。该机组工频运行的COP为7.03, 变频时COP为10.05, 即机组工频运行时的COP低, 机组的节能效果好。如果按照每年的慢运行6个月2台机组全开的时间计算, 每年为酒店节能的电费大约为25万, 但通过实际的运行, 加上管理的合理, 全年节省的运行费用为21万元, 因此主机制冷变频的改造不论是技能和节约方面都是优于工频的。对酒店的中央空调系统进行变频冷水改造是节能的一个重要途径。下面是一个对比数据, 能更加明确的看出来节能的效果。

A主机变频改造技术的经济效益和节能效益

2 酒店内空调系统的水蓄冷改造

变频技术用于改造制冷机组后, 空调的水蓄冷机组也要进行改造。利用节能技术对原有的常规冷水机组, 改造为水蓄冷系统。这样的改造可以利用原有的消防水池、原有蓄水设备作为冷水的储蓄系统, 增加放冷泵、冲冷泵、板式换热设备, 通过这一系列的改造之后, 节能效果能大大的提升。水蓄冷技术改造后设备运行有如下特点:

2.1 整套中央空调设备安全运行系数提高, 不会出现“大马拉小车”的偷懒现象。

2.2 节能效果显著, 整个系统的高负荷运行时间大幅度的增加, 制冷效果可以提高5%~9%。

2.3 经济效益显著, 酒店投资回本时间缩短, 水蓄冷不仅能给用户创造效益, 更多的是为社会的节能减排做了贡献, 创造的经济效益能用于其它的节能改造, 节能资金的灵活性提高。

2.4 社会经济效益显著, 酒店中央空调系统运行平稳, 对电网的负荷起到了安全调节作用, 节约了社会公共资源的浪费。

3 空调循环泵的技术改造

变频技术对制冷主机组进行技术改造后, 空调的水循环节能明显的提高了, 但对空调的水泵改造也能提升节能的效果。对空调循环泵进行改造只是基于计算机网络的智能变频控制技术。它的主要优点有:实时跟踪空调负荷, 减少冷冻水、冷却水用量, 减少能耗与运行费用;减少空调水系统设备的振动和磨损, 延长设备的使用寿命;可以实现对水泵电机的“软启动”、“软停机”, 减少电流对电机的冲击;提高电机的效率, 改善其运行条件;降低电机和冷却塔的噪声。

4 变频技术在酒店空调水系统中节能技术改造效果分析

在对酒店的整个空调系统进行了改造之后, 通过“安达酒店”的节能效果比较, 我们能得出的结论就是:变频技术对酒店的节能能起到关键的作用。具体以“安达酒店”数据说明。

4.1 节能效果明显。安达酒店在采用了变频技术后, 制冷系统的总节约电量是以前的26%。冰冻水泵等采用了变频技术后节约的用电量, 机组的制冷效能也提高了, 2台机组的效能比提高了12.79%;其余三台机组能效比提高了10.51%。下列数据足以证明其节能效果 (注:室外温度为33℃)

4.2 经济效益大幅提高。酒店空调系统没有采用变频技术前的年用电费用为90万左右, 改造之后第一年的节省率为23.78%, 按此比例, 每年至少节约20万元左右。酒店的投资回收期将缩短3到5年。

4.3 整套空调系统的安全运行指数提高, 减少了维修和更换。

4.4 由于变频冷却系统的整体运行安全和制冷性能提高, 增大了供水回流后的水温差, 工频运行水温和变频运行之后的水温差约1℃, 提高了机组运行的安全性。

4.5 过水流量的减少, 使得制冷时间更长, 更加节能。

4.6 酒店客房内温度的控制更加精确, 节能效果显著, 顾客满意度高。

5 总结

通过对酒店空调系统进行变频技术改造后, 节能效果是明显的, 通过多项改造技术表明:中央空调水系统的各项节能率为20.5%~31%, 由此可见, 变频技术在酒店空调水系统中节能潜力是一个值得推广的技术。

摘要：变频技术在酒店中央空调系统应用已很广泛了, 变频空调中央空调水系统的节能技术一般有主机变频、空调泵变频、水蓄冷、高效泵。本文就从这几个方面对酒店空调水系统节能做一些分析。

关键词：变频技术,酒店空调水系统,节能,分析