暖通空调水系统效率优化策略

暖通空调水系统效率优化策略
作者：赵春宏
来源：《科技创新导报》2012年第07期
摘要:我国建筑普遍存在供暖及空调设备效率较低的问题。

对于暖通空调而言,水系统的效率优化关系到整个的节能。

文章主要从二次泵效率优化以及冷水机组系统优化两个方面进行了简单的分析。

关键词:空调水系统优化
中图分类号:TU7 文献标识码:A 文章编号:1674-098x(2012)03(a)-0024-01
我国建筑普遍存在供暖及空调设备效率较低的问题。

一般而言,空调能耗主要分为流体输送设备运行时所消耗的电能以及为了消除建筑物内热、湿负荷提供的冷、热源能耗。

我们可以试着从这两个方面入手来寻求暖通空调水系统效率优化策略。

因此,文章重点分析了变水量空调系统二次泵效率优化以及冷水机组的系统优化。

1 变水量空调系统二次泵效率优化策略
空调二次泵供水系统的节能主要采用变流量调节技术。

可以通过确定二次泵变频调速运行的高效区,同时约束二次泵使其工作在高效区,运行轴功率最小化。

二次泵效率优化策略是实时的。

通过对定速泵的台数控制及变频调速泵的速度调节,以简单的方法,达到节能的目的。

暖通空调循环水泵通常选用比转数n,在130～150的离心式清水泵。

流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍。

循环水系统二次泵高效区的确定如下。

二次泵主要用来克服管道的摩擦阻力,过滤网、用户侧控制阀及平衡阀形成的管网系统的阻力。

随着变频调速技术的发展,通过变频调节改变水泵的转速,改变了传统的模式,节能的效果大大的增加。

循环水系统二次泵高效区可以通过限制流量范围。

水泵调速运行时,不宜在额定转速以上运行。

图1中曲线nmin表示最小调速比Kmin下的Q－H曲线。

曲线no代表泵额定转速下的Q －H曲线。

A、B两点代表额定转速下的高效区临界点。

循环水系统二次泵高效区可以通过限制流量范围〔Qmin,Qmax〕得到。

水泵调速运行时,不宜在额定转速以上运行,同时水泵转速不应调得过低,以防止气蚀的发生。

这样,就要同时约束流量和变频调速比的上下限。

2 变水量空调系统冷水机组效率优化策略
冷水机组是建筑空调系统中耗能量最大的部分,因此,降低其能耗对于整体的节能来说是非常重要的。

大型建筑一般采用多台冷水机组并联运行。

通过切换机组运行台数,呈阶梯状的提供能量来满足不同的要求。

近年来,学者对冷水机组负荷的最优配置问题进行了深入的研究,尤其是对模型求解算法上,但模型中并未包括机组的启停状态。

实际情况是,现有建筑空调系统冷水机组多采用多台机组联合运行。

这样机组能耗就与其负荷分配和机组的启停状态有关。

优化各冷水机组负荷分配及启停状态,以此达到节能的目的应该成为我们关注的重点问题。

2.1 性能系数与部分负荷率关系的建立
冷水机组的制冷效果是由机组性能系数COP值来决定的。

COP值越大,制冷效果越好。

多台冷水机组并联运行时,每台冷水机组都有描述自己性能的COP值。

上程师在设计冷水机组时,往往依据的是机组的全负荷性能。

由于空调负荷受室内人员分布情况及室外天气情况等影响,机组大多数情况是工作在部分负荷(PLR)下。

我们可以直接利用机组的部分负荷率PLR来表述机组运行性能系数COP的变化情况。

机组部分负荷率PLR与其运行性能系数COP呈现二次多项式的关系。

COPi＝aiPLRi2+biPLRi＋ci
2.2 系统效率优化策略
我们将机组负荷分配率转化为冷冻水出水温。

并联运行冷水机组采用变流量冷冻水二级供水系统。

冷水侧由三台冷水机组组成,一次水回路和二次水回路之间采用旁通管相连,一二次水回路有三台变频调速的冷冻水泵,一次水回路有三台定转速的冷冻水泵。

冷水机组需要提供的冷负荷由冷冻水供回水温差来表示。

Qload＝m1cp(﹞Tret1－Tsup1)
Qload是冷水机组需提供的冷负荷,m1是一次水回路水流量,cp是水的比热,Tsup1是一次水回路供水温度,Tret1是一次水回路回水温度。

一次水回路和二次水回路提供的冷负荷相同,我们只要知道二次回路水流量就可以得到一次回路的水流量。

下标1,2表示一次回路和二次回路。

通过控制冷冻水出水温度可实现不同额定制冷量的冷水机组负荷分配。

这里我们可以得到每台机组的出水温度和机组负荷分配率间的转化关系。

i表示第i台机组。

3 结论
暖通空调系统的运行普遍存在冷热源和循环水泵负荷率低,能耗高的现象。

本文通过对变水量空调系统二次泵效率优化以及对变水量空调系统冷水机组效率优化,充分利用能源,保证设备节能运行,实现节能改造,大大减少了资金的投入。

当然,本文的研究存在许多的不足之处。

暖通空调系统是一个复杂的系统。

要真正的实现其节能,必须要分析该系统各设备间的制约关系。

必须要综合考虑设备效率、建筑能耗、舒适度之间的关系,只有这样才能真正实现暖通空调的高效节能运行。

参考文献
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