变流量空调冷水系统的分析和比较

时间:2016-03-19 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:一些对公共建筑集中空调系统的能耗调查测试表明,集中空调系统的夏季用电量中,大约25%~30%消耗于冷水泵及冷却水泵的输配上。空调水系统的合理配置对冷水机组的正常、高效运行有较大影响

实际运行中,当负荷侧流量改变时,压差旁通阀的调节过程是通过改变阀门的开度,旁通水量的同时抵消负荷侧阻抗的变化,使管网特性曲线不会过多地偏移设计工况,整个系统一直在A点附近运行,单台水泵流量Q即流经蒸发器的水量保持在一个相对稳定的范围内。当整个系统冷负荷减小一半时,手动或自动关闭1台冷水机组及相应的冷水泵,此时压差旁通阀关小或全部关闭,由于负荷侧电动阀关闭较多,管路特性曲线变陡,如图2中曲线P,整个系统在压差旁通阀的作用下在B点附近运行,运行的1台冷水机组冷水量保持在Q附近。

没有设置压差旁通阀的系统,当2台泵运行时,在部分负荷状态下,管网特性曲线向左偏移,如图2中P′,系统工作状态点偏移到A′,流量减小,制冷机效率降低,当单台机组流量减小到冷水机组允许的最小流量时,冷水机组会自动停机保护。不同的冷水机组允许的最小流量不同,一般在30%~40%之间,由于多台冷水机组并联运行时为台数控制,单台机组流量减小到冷水机组允许的最小流量导致停机的情况不多,所以没有压差旁通阀的系统的主要缺点是部分负荷时制冷效率降低,不节能。

笔者审图及工程回访中发现一些工程在压差旁通阀上并联了一个检修阀门(如图3所示),目的是在检修压差旁通阀时打开这个检修阀旁通水量。

   这种做法是错误的,由于检修阀作用压力很大(是整个负荷侧的阻力),该阀打开后造成系统大量水旁通,负荷侧水量不够,系统阻力减小,工作状态点偏移到A″,流量增大,会对冷水机组蒸发器铜管产生冲蚀,也会造成水泵电动机过载。如果运行人员误操作长期打开这个阀门,会造成蒸发器泄漏及水泵电动机烧坏事故,这比关闭旁通回路的危害要大。

定流量一级泵系统主要的节能手段是根据系统冷负荷对冷水机组及相应的水泵进行台数控制,因此流经压差旁通阀的最大流量(阀门全开时)是系统中最大一台循环水泵的流量,压差旁通阀全开时作用压力为经过计算的设计工况下负荷侧阻力减去其两边检修阀的阻力,因此,压差旁通阀的流通能力为:


式中 K为调节阀的流通能力;Q为系统中最大一台冷水机组对应的循环水泵流量,m/h;Δp为负荷侧计算供回水压差,Pa;Δp为旁通管上其他阀门和管道本身的阻力,Pa。

工程设计中,应根据Q及K值来选择压差旁通阀的口径。不少工程中设计人员没有经过计算,直接按旁通管管径来选择阀门口径,甚至按水泵或冷水机组接管管径来选择阀门口径,造成旁通阀K值选大了,成为快开阀,没起到控制压差的作用。

综上所述,在部分负荷时,冷水机组定流量一级泵系统是通过压差旁通阀旁通水量来适应负荷侧的水量变化,循环水泵提供的一部分能量都消耗在旁通水路上,因此它适用于中小规模、系统流量和阻力都不大,即单台水泵功率小的工程。

二级泵系统

冷水机组定流量、负荷侧变流量一级泵系统的主要缺点是将循环水泵的一部分能量消耗在旁通水路上,相对来讲,负荷侧系统规模越大(即单台水泵功率大)、冷水机组部分负荷运行时间越长,一级泵系统能量浪费越严重。从20世纪90年代开始,由于水泵变频控制器的日益普及,采用变频控制的二级泵系统在我国广泛使用。

图4为将图1的一级泵系统变成二级泵后的系统示意图,其中2台一级泵的总流量无论在设计工况还是部分负荷工况均为Q,扬程均为冷源侧阻力Δp,能耗没有变化;2台二级泵在设计工况总流量为Q,扬程为负荷侧阻力Δp,当系统冷负荷减小时,一些末端装置关闭,末端压差监测值会增大到大于设定值,通过控制令变频器降低二级泵频率,二级泵由于转速降低,流量、扬程减小,能耗降低。

二级泵变频采用末端压差控制较为节能,就是将恒定压差信号点设置在负荷侧最不利末端(见图5,Δp),当系统负荷降低、流量减小时,管道阻力降低,维持最不利末端压差所需的负荷侧作用压差Δp也会低于Δp,水泵为变压差运行,但这需要在系统多个末端设置压力传感器,随时检测比较、控制,投资相对较高。 2/5 首页上一页12345下一页尾页

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