动态水力平衡在变流量空调系统的应用分析

引言

水力失调是空调水系统中普遍存在的严重问题。由于水力失调的存在, 即使采取了合理的控制方式及安装了电动调节阀, 仍会导致流量分配不合理、系统能耗过大等现象。因此, 维持空调系统的水力平衡是系统运行节能必要环境条件。

1 工程介绍

本工程为北京某四星级酒店, 总建筑面积为37449.13平方米, 地下2层为库, 地上10层为客房。空调水系统为一次泵变流量运行, 分为西楼北侧、西楼南侧、东楼北侧、东楼南侧四个环路提供冷量。空调水系统采用两管制, 空调末端采用常规的风机盘管系统。

2 空调系统动态水力分析

本文以西楼南侧空调水分支为例, 在静态水力平衡的基础上采用末端压差控制法对该管网的水力工况进行分析。在各层支路末端设置调节阀和动态压差控制阀D1~D10, 原理图见图2-1。具体分析步骤如下:

(1) 在静态水力平衡的条件下, 对该层空调水系统进行实测, 其相关数据见表2-1。

(2) 依次关闭1~10支路, 实测因支路关闭, 对其余各支路流量、压损的影响, 其相关数据见表2-2。

(3) 通过动态压差平衡阀的调节功能, 依次实测空调水管网平衡结果, 其相关数据见表2-3。

3 流量测量

3.1 水力失调工况流量测量

3.1.1 测量数据

各个环路的流量分配见表3-1。

3.1.2 测量数据分析

由图3-1及表3-1可看出, 管网系统的实际运行流量已经远大于设计流量, 东楼北侧的实际运行流量已经是设计流量的150.3%, 同时各个环路之间的流量百分比也存在一定差异。以上数据说明空调系统的运行处于低效、耗能的工况。

3.2 水力平衡工况流量测量

3.2.1 测量数据

各个环路的流量分配见表3-2。

3.2.2 测量数据分析

由表3-2可看出, 各区域回水流量与设计基本达到一致, 且各环路的流量百分比接近设计百分比。说明系统各环路流量基本达到设计要求。

4 温度测量

4.1 水力失调工况温度测量

在空调系统水力失调情况下从7月1日到20日, 对各路供回水管段进行了连续温度测量。

4.1.1 测量数据

温度数据见表4-1, 4-2。

4.1.2 测量数据分析

由表4-1, 4-2可看出, 各区域回水温度有一定差异。产生以上原因主要如下:西楼北侧空调系统管网最不利环路管网, 为了满足用户需求, 系统需增加水泵的功率, 这样一定程度上增加了其它环路的管路水损和管路流量。但其它环路制冷量的增加只是单纯的返回空调机组, 并没有有效的应用。故需要对管网系统的水力工况进行改造, 才能使系统达到最佳的工况点。

4.2 水力平衡工况温度测量

在空调系统水力失调情况下从8月1日到20日, 对各路供回水管段进行了连续温度测量。

4.2.1 测量数据

温度数据见表4-3, 4-4。

4.2.2 测量数据分析

由表4-3, 4-4可看出, 各区域回水温度有一定基本达到一致。说明系统各环路流量均达到与冷负荷匹配的状态。

5 水泵工况

5.1 水力失调工况水泵测试

5.1.1 测试数据

水泵效率测试结果见表5-1及图5-1。

5.1.2. 测试数据分析

由图5-1及表5-1可看出, 水泵的工作点处于水泵的低效区。水泵的效率为55%, 说明水泵的部分能量消耗在输配管网上, 水泵的频率过高。

5.2 水力平衡工况水泵测试

5.2.1 测试数据

水泵效率测试结果见表5-2及图5-2。

5.2.2. 测试数据分析

由图5-2及表5-2可看出, 水泵的工作点处于水泵的高效区。水泵的效率达到75%。

6 小结

对于动态水力失调的管网, 从表2-2得出, 系统内部分末端的控制阀关闭时, 导致系统内的压力升高, 使得其他盘管的水量增加, 而根据盘管的散热特性, 这种流量的增加并不能带来与之相配的散热量的增加, 而使得这些盘管所配用的调节阀动作幅度小于将盘管水温降限制与设计值所需的动作幅度;此时导致系统处于低温差大流量工况, 而水泵功耗远大于实际所需。在采用末端压差控制方式下, 各个用户的流量得到有效的减小, 如表2-3。故在本工程采用末端压差控制方式, 为系统节能起到了必要的保障。

摘要：本文通过对某工程变流量空调水系统进行水力平衡分析, 得出动态水力平衡有利于系统节能运行。

关键词：空调水系统,水力平衡,变水量