中央空调水系统变流量技术课件.ppt

1、1中央空调冷冻水中央空调冷冻水系统变流量技术系统变流量技术2ASHRAE/IES 标准标准 90.1-1989该标准阐述该标准阐述:新建建筑物的能效设计新建建筑物的能效设计要求要求:“所有配置可调节的或逐级开启和关闭的阀门所有配置可调节的或逐级开启和关闭的阀门的的10马力的马力的泵系统，必须能够适用于设计流量泵系统，必须能够适用于设计流量50%或者以下的工况或者以下的工况”.例外例外指那些层数较少，没有电梯的住宅类建筑物。指那些层数较少，没有电梯的住宅类建筑物。3二次泵系统二次泵系统冷水机组的水泵要与设计水流量相匹配泵的叶轮需要修平，以减少泵在排液时的压力损失，这是节能的关键措施之一。二次泵二

2、次泵可以是定流量的或可以是定流量的或VFD的的一次泵一次泵4变流量泵系统的设计思考变流量泵系统的设计思考 三三个关键的方面需要考虑个关键的方面需要考虑公用管公用管冷水机组的启冷水机组的启/停顺序停顺序控制阀门和执行机构控制阀门和执行机构5l 将最大的冷水机组的流量流过公用管路时，产生的压降设定为公用管路的压力降。l 一般情况下，冷水机组的启/停顺序是由流量最大的泵的流量是否过半来决定的。公用管路的设计思考公用管路的设计思考6二次泵系统在理论和实际应用上都十分简单.它的基本理论就是当两个环路相互连接时,如果公用管路中压降消失消失，那么这两个环路的中的流量会相对独立。相对独立。公用管路的设计思考公

3、用管路的设计思考7#1 公用管公用管二次泵系统应用的关键就是公用管的使用，它将一次环路和二次环路互相连接起来。公用管长度应该比较短比较短来保证较小的压力损失。供水和回水三通之间的距离最大不超过四倍管径。四倍管径。如果公用管压力降足够低的话,一次环路的水不会流入二次环路，直到二次泵打开。“经验之谈经验之谈”公用管路的设计思考公用管路的设计思考8#2 二次泵二次泵在二次环路内安装一个独立的二次泵，建立二次环路水循环。泵的尺寸只需根据所需的流量和环路的阻力降来确定。泵的位置应该使水从公用管流向二次环路，这就造成二次环路的压力升高。相反，如果泵安装在指向公用管的回水管上，二次环路的压力会低于共用管压力

4、。公用管路的设计思考公用管路的设计思考“经验之谈经验之谈”9#3 T形管的原理形管的原理它决定公用管路中的水流量和流向。它基于一次系统和二次系统的流量关系，并且有三种可能性：l一次水流量大于二次水流量l一次水流量等于二次水流量l一次水流量小于二次水流量公用管路的设计思考公用管路的设计思考“经验之谈经验之谈”10#4 流量控制阀流量控制阀 流量控制阀可以防止水流进入二次系统，这种情况是由于公用管内的微小压降或重力作用造成的。由于重力流可以在单管内发生,最好采用两个流量控制阀,一个安装在供水管，一个在回水管。如果二次系统的回水管在下面，那么只需要一个流量控制阀就够了。公用管路的设计思考公用管路的设

5、计思考“经验之谈经验之谈”11变流量泵系统的设计思考变流量泵系统的设计思考三三个关键的方面需要考虑个关键的方面需要考虑公用管公用管冷水机组的启冷水机组的启/停顺序停顺序控制阀门和执行机构控制阀门和执行机构12 分配(二次)流量等于生产(一次)流量。分配(二次)流量小于生产(一次)流量。分配(二次)流量大于生产(一次)流量。系统操作员必须能分清楚三种可能的流量工况：冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考13(例例1:分配流量等于生产流量分配流量等于生产流量)冷水机组出水温度冷水机组出水温度45F，生产流量，生产流量 1500 GPM，调节两通，调节两通阀开度，使供需吻合，阀开度，

6、使供需吻合，1500 GPMx10F/24=625 Tonsl 压力降压力降 100 FT.与二次泵与二次泵的特性曲线相交，回水温度的特性曲线相交，回水温度为为 55 F。l 由于两系统的流量相等并由于两系统的流量相等并且达到热平衡且达到热平衡,因此公用管因此公用管内没有流量。内没有流量。l 接下来的是一次与二次系接下来的是一次与二次系统之间不能达到平衡的情况。统之间不能达到平衡的情况。冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考14(例例 2:分配流量大于生产流量分配流量大于生产流量)冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考当需求流量增大时:结果就是经混合后的供水温度

7、高于冷水机组出水温度 问题:区域内湿度控制不利 为了补偿过高的供水温度,在选择盘管时必须给与考虑。15(例例2:分配流量大于生产流量分配流量大于生产流量)冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考关于此问题的其它考虑:冷冻水温度可以重新设置，可以设置一个更低的值来补偿负荷增加和二次系统流量的增大。(每降低1度，冷水机组的运行成本就增加1-3%。当使用大型机组时，这么做还是值得的。)后续机组越晚开启，它投入运行后，效果就越明显。如果一小部分负荷需要固定的出水温度，可以考虑与该负荷串联一个小型冷水机组。16(例例3:分配流量小于生产流量分配流量小于生产流量)冷水机组的生产流量是固定的，

8、因此，如果我们启动了第冷水机组的生产流量是固定的，因此，如果我们启动了第二台冷水机组，总的冷冻水流量就变为二台冷水机组，总的冷冻水流量就变为 3000 gpm,负荷是负荷是 875 tons，供水温度，供水温度45 F，回水温度，回水温度 55F。l 二次泵二次泵 流量是流量是2100GPM.l 一次泵一次泵 流量是流量是3000GPM.l 过剩的过剩的900GPM冷冻水和冷冻水和回水混合后温度为回水混合后温度为52 F。冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考17(例例3:分配流量小于生产流量分配流量小于生产流量)冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考供给流量过

9、高产生的问题:所有冷冻水都在进入冷水机组之前混合。所有在线的冷水机组的回水温度都相同。当冷水机组都按这种接管方式排列时，它们都会在同一部分负荷下运行。18供给流量供给流量大于大于需求流量需求流量 由于冷水机组的回水温度是 52F 而不是 55F,因此机组将在70%负荷下运行。当部分冷冻水经公用管输送时，经过冷水机组的流量始终恒定。冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考19之前的例子说明了能量调节2段式：50%(1500gpm)或100%(3000gpm)，这是一次水流量随负荷变化的结果。记住:二次水流量的变化非常接近于线函数,由于随负荷变化，两通阀的开度也进行调节,其流量也随之

10、变化。系统并联的冷水机组越多，能量可调节段数也越多，每段范围也越小。如果我们把不同型号的冷水机组组合在一起，那么增加的可调节的段数也更多，每段范围也更小。冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计思考停顺序的设计思考20当冷冻水流量为线性变化时：提高供水温度只需要很短的时间。冷水机组启/停顺序会很简单，并且可以手动开/关 如果不同尺寸、类型、效率的冷水机组混装在一起，冷水机组的启/停顺序会变得很复杂.设计人员需要考虑冷水机组最佳的组合方式来满足流量需设计人员需要考虑冷水机组最佳的组合方式来满足流量需求，这可以通过计算求，这可以通过计算BTUH的消耗来得到的消耗来得到.冷水机组启冷水机组启/停顺序的设计

11、思考停顺序的设计思考21需要提供相关设备以确定以下参数：需要提供相关设备以确定以下参数：二次供水温度 Ts-s二次回水温度 Ts-r二次水流量,Fs冷水机组顺序控制的测量冷水机组顺序控制的测量22一次供水温度一次供水温度.一次水流量一次水流量(冷冻水流量冷冻水流量)Fp记住记住公用管内流量和流向的公用管内流量和流向的测量结果还不足以确定冷水测量结果还不足以确定冷水机组启机组启/停的停的顺序。顺序。同样对于二次水系统也适用。同样对于二次水系统也适用。一次回水温度一次回水温度.为了确定所需的BTUH,必需的仪表有:通过对实际负荷的测量，可以通过对实际负荷的测量，可以优化冷水机组的组合。优化冷水机组

12、的组合。冷水机组顺序控制的测量冷水机组顺序控制的测量23变流量泵系统的设计思考变流量泵系统的设计思考三三个关键的方面需要考虑个关键的方面需要考虑公用管公用管冷水机组的启冷水机组的启/停顺序停顺序控制阀门和执行机构控制阀门和执行机构24阀门和执行机构的设计思考阀门和执行机构的设计思考25根据调节能力分为几种类型:两位式(开或关)无级调节 一段时间内阀门的开度百分比反映了冷却盘管所需要的冷量 阀门可以分为两通阀和三通阀。两通阀节流 三通换向阀控制阀的基本原理控制阀的基本原理26 不同的阀门有不同的特点.阀门的共性分为:-线性特性,-等百分比特性 -快开 安装在冷却盘管上的控制阀门还有运行特性,这与

13、盘管的特性正好相反。控制阀的基本原理控制阀的基本原理27等百分比控制阀等百分比控制阀等百分比控制阀通常用于冷却和加热盘管中，能提供很好的流动特性。等百分比阀门控制精度很高，常用于变化较大的压力、流量、负荷和其它变量的控制。当与冷却盘管的传热特性相结合时,如果采用等百分比控制阀门时，调节阀杆的位置，传热性能几乎是线性变化的。28等百分比控制阀一般只用作两通阀三通阀用在末端产品上，线性阀门用于旁通系统。阀门开启50%时，可以提供50%的冷量。等百分比控制阀等百分比控制阀控制阀门基本知识控制阀门基本知识29 控制阀门是变流量水系统内的重要组成部分控制阀门的作用是根据建筑物负荷的变化，合理调整通过盘管

14、的水流量。阀门的选择十分重要:-尺寸过小的阀门会造成能力不足 -尺寸过大的阀门不易控制 阀门的设计思考阀门的设计思考30控制阀一般根据所需的流量系数控制阀一般根据所需的流量系数(Cv)来选择来选择Cv 的定义是在1 PSI的压降下，每分钟流过阀门的的压降下，每分钟流过阀门的60F的水的美国加仑数。公式:G=Cv(Delta“P”)G=流量，单位为美国加仑Cv 是阀门流量系数Delta“P”是通过阀门的压降阀门的设计思考阀门的设计思考:尺寸尺寸控制阀尺寸选择控制阀尺寸选择31了解在任何流量情况下，最大的压差是选择阀门的主要标准，原因有两个:选择合适的执行机构避免阀门噪音和气穴现象阀门的设计思考阀

15、门的设计思考:尺寸尺寸32阀门的设计思考阀门的设计思考:阀权度阀权度当阀门关闭时，压力降增大此时，阀门上的压降等于供、回水管路的压差:最大压差当阀门完全打开时，压力降达到最低值 最小压差阀权度是最小压差和最大压差的比值.可调节阀门的压降一定要大于系统的压降，最好超过 50%。阀权度33目的是提供与盘管的性能相对应的相对应的阀门操作性能维持阀权度为0.5是非常重要的.阀门的设计思考阀门的设计思考:阀权度阀权度阀权度34阀门的设计思考阀门的设计思考:阀权度阀权度35 可调范围是阀门可以控制的流量范围可调范围越大，阀门在低负荷时控制性能越好典型的阀门控制范围是 15:1到50:1 阀门的设计思考阀门

16、的设计思考:可调范围可调范围可调范围36阀门的噪音和气穴现象阀门的噪音和气穴现象 由于流体速度过大会引起阀门的噪音过高和阀门气穴现象。当水流过阀门时，它会被加速.当水流速度增加时，它的静压下降，当压力低于蒸发压力时，就会有气泡产生。在阀门的下游，速度降低，静压升高，气泡破碎 于是，产生了噪声，并且造成阀体、节流装置及下游管路的过度磨损。37 变流量泵系统中很少使用三通阀。三通阀旁通多余的冷冻水，这就导致很多问题：旁通的冷冻水降低回水温度。增加流量。三通阀将导致:启动额外的冷水机组和泵，用来提供旁通流量,而不是控制冷负荷。三通阀三通阀38 三通阀可以被用来维持最小流量，确保水泵安全。根据水力协会

17、和ITT流体处理的经验，建议最小流量的最佳值为：最高效率点流量的20%。为了限制径向和轴向负荷以及轴偏移，建议最小流量的最佳值为：最高效率流量的25%。三通阀三通阀39水力协会和ITT流体处理也建议限制流经泵的水流温升不要高于15F(不要与系统的温升混淆).当水泵在低流量运行时,产生温升的水量很少。如果流过泵的水流量过小，那么泵的效率损失都转化为温升。温升会使液体闪发出气体，最终造成气穴现象。三通阀三通阀40驱动器驱动器 在变流量系统中:驱动器必须在泵达到最大压力时能够关闭阀门在闭环变流量系统中:所有的负荷可以减少,造成泵与运行曲线不符。这使泵产生的压头增大。阀门驱动器必须可以在压力增大时，依旧可以调节阀门开度更糟糕的情况就是：阀还要承受水泵关闭时的“冲击水压”(水锤现象)。不恰当的阀门驱动器会使一些水流漏过阀门或盘管，进入回水总管，这使回水温度提高。41结论结论 如果认真考虑这些基本原则,就可以达到节能效果，也可以实现设计温差。由于负荷变化，系统性能也会变化，管路和盘管甚至也会老化。当盘管变脏，系统的温差会受到影响。有经验的操作者和合理的维护保养计划必不可少。温度调节装置不当和供应空气的温度下降会造成效率下降。唯一能使暖通系统高效运行的方法就是以合适的方法维护。