空调冷水一次泵变流量系统设计探讨_于晓明

空调冷水一次泵变流量

系统设计探讨

山东省建筑设计研究院　于晓明☆　赵建博　石　颖　李向东

山东大学　刘庆堂

摘要　介绍了空调冷水一次泵变流量系统的工作原理、组成、优点及适用性。阐述了冷水机组的选择、冷水机组的启停控制、冷水泵的选择及控制、旁通管及旁通控制阀的配置、压差及流量传感器的选择等5个方面的设计要点。

关键词　一次泵　变流量系统　适用性

Discussion on the design of variable primary

flow chilled water systems

B y YuXi a omi n g★,Zh a oJ i a n b o,S h iYi n g,L iXi a n g d o n ga n d L i u Q i n g t a n g

Abstract　Pr esents the oper a tion pr inciple,composition,advant ages and applic ability of the syste m. Expounds the design points fr om f ive aspe cts,including the chiller unit selection,chille r unit sequencing, chilled water pump selection and contr ol,bypass pipe and valve configur a tion,pressur e-drop and flow sensor sele ction.

Keyword s　pr im ary pump,var iable flow system,applicability

★Sh andong Provincial Arc hitectural Design In stitute,Jin an,Ch ina

0　引言

随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高,空调得到越来越多的应用,但是空调的普及使得空调能耗在生产和生活总能耗中所占的比例越来越大。空调系统能耗约占整个建筑能耗的35%以上,其中空调冷水和冷却水系统能耗约占空调总能耗的30%。工程实践表明,导致集中空调系统电耗高的主要原因是目前我国大型建筑空调冷水系统多为定流量系统,系统运行中普遍存在“大流量,小温差”的问题,由此造成冷水循环泵扬程过大、电耗过高。空调冷水一次泵变流量系统通过改变输送管网内的冷水流量满足用户负荷要求,可有效降低系统输送能耗,具有较大节能潜力,因此得到了越来越广泛的应用。本文将就空调冷水一次泵变流量系统的设计要点进行探讨,以供同行在工程设计中参考。

1　空调冷水一次泵变流量系统的原理及组成

1.1　原理

空调冷水一次泵变流量系统的工作原理:一方面是在负荷侧通过调节电动两通调节阀的开度改变流经末端设备的冷水流量,以适应末端用户空调负荷的变化;另一方面是在冷源侧采用可变流量的冷水机组和变频调速冷水泵,使蒸发器侧流量随负荷侧流量的变化而改变,从而最大限度地降低冷水循环泵的能耗。同时,要确保通过冷水机组蒸发器的水流量在安全流量范围内变化,维持冷水机组的蒸发温度和蒸发压力相对稳定,保证冷水机组能效比相对变化不大。

1.2　组成

空调冷水一次泵变流量系统的典型配置如图1所示。在冷源侧配置变频泵,每台冷水机组的进(出)水管上设置慢开慢关型隔断阀,冷水泵与冷水

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暖通空调HV&AC　2010年第40卷第4期 设计参考

①☆于晓明,男,1963年5月生,大学,工学学士,研究员,专业总

工程师

250001　济南市经四路小纬四路2号山东省建筑设计研究院

(0531)87913093

E-mail:yyuumm@

收稿日期:2009-07-07

修回日期:2009-11-30

图1　空调冷水一次泵变流量系统

机组不必一一对应设置,且二者启停应分开控制;在空调冷水供回水总管之间设置旁通管,旁通管上设置旁通控制阀(电动调节阀),当负荷侧冷水量小

于单台冷水机组许可的最小流量时,旁通管上的电动调节阀打开,使流经冷水机组蒸发器的最小流量为负荷侧冷水量与旁通管流量之和,最小流量由流量计或压差传感器测得。另外,系统末端需安装电动两通调节阀。

2　空调冷水一次泵变流量系统的优点及适用性2.1　优点

空调冷水一次泵变流量系统与传统的空调冷水一次泵系统及二次泵系统相比较,具有以下优点:

1)由于取消了二次泵系统中的二级泵与相应零配件、减振器、启动器、电线、控制器等,因而减小了空调冷水系统的机房面积及初投资。

2)降低了系统中循环水泵的电耗。原因之一:一、二次泵系统中的一级泵通常是大流量、低扬程,其固有的效率较低,而一次泵变流量系统中的一级泵均是大流量、高扬程的水泵,其固有的效率要高于同等流量低扬程的水泵;原因之二:无二次泵系统中二级泵消耗在附加零配件与装置(阀门、除污器、变径管、集水器等)上的阻力损失[2]

。

3)一、二次泵系统中的一级泵是定流量泵,必须像冷水机组一样分级投入运行,而且其电耗是恒定不变的;而一次泵变流量系统中只配备变流量泵,能根据末端负荷的变化,通过改变水泵的转速

调节负荷侧和冷水机组蒸发器侧的流量,最大限度

地降低变频调速水泵的电耗[2]。

4)能够消除一次泵和二次泵系统的“低温差

综合症”,使冷水机组高效运行[7]。

5)能够充分利用冷水机组的超额冷量,减少并联的冷水机组和冷却水泵的全年运行时间和能耗[7]

。2.2　适用性

通常,冷源侧定流量、负荷侧变流量的一次泵系统(见图2)适用于水温要求一致,且各区域管路

图2　空调冷水一次泵系统

压力损失相差不大的中小型工程。冷源侧和负荷

侧分别设置一级泵和二级泵(变频泵)的二次泵变流量系统(见图3)适用于负荷侧系统较大、阻力较高的工程,且当各区域管路阻力相差悬殊(超过50kPa )或水温要求不同时,宜按区域分别设置二级泵。而对于冷源侧和负荷侧均变流量的一次泵(变频)变流量水系统(见图1),则适用于以下空调系

图3　空调冷水二次泵系统

·68·设计参考 暖通空调HV &AC 2010年第40卷第4期