《从恒定流量系统转变 到可变流量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《从恒定流量系统转变 到可变流量（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、从恒定流量系统转变到可变流量作者：Tony Egan白皮书阿姆斯特朗霍尔登布鲁克普伦有限公司Wenlock WayManchesterUnited Kingdom, M12 5JL电话： +44 (0) 161-223-2223 传真： +44 (0) 161-220-9660 S.A. Armstrong Limited 2010山阿姆斯特朗有限公司23 Bertrand AvenueToronto, OntarioCanada, M1L 2P3电话： 416-755-2291 传真： 416-759-9101阿姆斯特朗泵公司93 East AvenueNorth Tonawanda, Ne
2、w YorkU.S.A. 14120-6594电话： (716) 693-8813传真： (716) 693-897094.21- 4/29/2010白皮书：从恒定流量系统转换到可变流量第 2 页（共 12 页）如何节约循环加热（冷却）HVAC 系统中的抽运能源循环加热（冷却）HVAC 设备通常尺寸过大，即使对于设计日条件而言也是如此。设计日条件是根据系统热量损失计算结果而必需的设计流量和扬程损失，计算依据的是对于系统配置列出的最高设计和最低温度时期。很多时候设备被设计为过大尺寸是为了减轻因为系统计算错误和/或施工时的建造更改而需要重新设计设备的风险。 恒定流量系统到可变流量系统为了减少电力成
3、本，可能会做出将系统从恒定流量类型改为可变流量类型的决定。在安装三通阀的情况下，没有减少泵流量的机会，因为阀门旁路接口的设计是在负载降低时开放，导致泵流量恒定。如果旁路阀门关闭，三通阀实际上就成了二通阀。如果在温暖的天气下阀门又调节为关闭以降低负载盘管流量，多余流量不会再被分流；因此在控制阀限制流量时环路的不等压头将增加。由于这样的限制会降低系统流量，所需的抽运电力也会降低。变速泵在可变流量系统中的价值为了发挥可变流量系统的全部优点，必须作出两个重要决定。第一个是是否让系统设计适应可变流量，第二个是理解投资于变速泵的重要性。如果只是将系统转变为可变流量，但保留恒速泵，也可以节约抽运能源；通常是
4、 20% 到 30%。但实现这样的能源节约并不容易。由于来自恒速泵的流量受到二通阀的限制，泵和控制阀上的压力会增加。这会导致泵寿命由于轴承负载较高而缩短，可能更重要的是导致受调节空间的温度更难维持。由于控制阀上的压力增大，阀门必须关得更小才能使一定量的水流经负载。在压差增大的情况下，阀门升程的少量变化会引起流量的较大变化；这可能导致设备“搜寻”阀杆位置，因而失去有效控制，使受调节空间的温度波动。CBVCBVCBVCBVCBVCBV白皮书：从恒定流量系统转换到可变流量第 3 页（共 12 页）变速泵与能识别当前系统条件的控制系统相配合，可在部分负载时降低泵速，将系统中的压力降低到一定的值，以最小
5、程度的过度抽运满足当前负载流量需求。这将使抽运能源用量降至最低，延长泵和电机的寿命，并通过降低控制泵上的压差来提高其效能。从恒定流量系统转变为使用变速泵的可变流量系统的优点当加热或冷却系统在采用变速泵的双向控制下运行时，可实现抽运电力消耗的降低降低总运行成本，因此往往可在第一年就收回改造成本。如果在第一年收回投资，则不需要追加投资，改造成本可以从收入预算中支出Armstrong 发布了一个简单易用的机会计算器，可轻松计算投资回报，它可用于向用户/运营商直白地展示新设备节约的成本和收回投资的时间由于水的流速降低，也降低了水生噪声由于产品不再全速运行，可延长产品寿命由于在变速控制下泵是柔和地启动和
6、停止的，不会有止回阀的震动声在英国，新改造的系统可能帮助大楼获得更高级的能源效益证书资格。如果经过改造的大楼是通过 SBEM 能源模型软件运作的，输入电力将明显降低在北美，新改造的系统将帮助大楼获得理想的 LEED 认证Armstrong 能为工作/备用系统提供独特的无传感器控制装置，它与立式管道泵集成后可使抽运单元根据系统需求作出反应，而不需要耗费资源购买、安装和连接远端安装的系统反馈传感器。泵曲线数据反映在控制软件中，该软件通过监控电机功率和转速，可以精确设定在泵曲线上的运行位置。因此设备对系统条件的反应可以与常规控制装置对远端安装的系统反馈传感器的反应一样精确。白皮书：从恒定流量系统转换
7、到可变流量第 4 页（共 12 页）可变流量系统转变 管线考虑因素许多循环加热（冷却）系统设计者面对的一个难题就是纠正某些大楼业主/运营商的误解，后者认为只要在泵电机上安装可调节频率的驱动器就能将系统转变为变速系统并发挥所有节约能源和成本的潜力。事实上，机房内部和/或外部的系统管线可能需要改造。在以下几节中，将讨论三通阀和散热器恒温阀，以及采用混合阀、风机盘管系统和初级泵的补偿加热系统。还将讨论在二通阀控制系统上安装旁路的需要。可变流量系统转变 散热器系统散热器加热系统很容易改造为可变流量系统。许多散热器已经配备了散热器恒温阀 (TRV)。如果没有，也可以很方便地安装，费用并不高。它们不需要电
8、源，可以轻松设定，提供有效的室温控制功能。TRV 会在房间达到设计温度时截断水流。自动调节的变速泵（例如 Armstrong IVS 无传感器泵）将会识别出水流量的减少并降低速度，从而节约电力和能源成本。可变流量系统转变 - 阀门转变三通阀是常规恒定流量系统中控制加热和冷却的主要设备。三通电动阀通过建筑自动化系统 (BAS) 连接到位于受调节空间中的恒温器，可引导加热水或冷却水流过空气调节装置 (AHU) 中的盘管，或者（如果受调节的空间处于正常运行温度）引导水流经过旁路管线流至回水管。旁路管线通常装有调节阀，设定为使旁路压力降符合 AHU 中盘管的压力降。因此，不论水流被导向何方，对泵来说流
9、量或扬程都没有什么变化，它可继续全速运行。 当今最新式的可变流量节能抽运系统使用二通电动控制阀，而且不装旁路管线。白皮书：从恒定流量系统转换到可变流量第 5 页（共 12 页）将现有的三通阀系统转变为二通阀配置比较简单。封闭旁路管线中的调节阀即可。在旁路封闭的情况下，如果三通阀试图通过旁路让水流绕过负载，它将限制流速。Armstrong IVS 无传感器泵将感应到这种偏离其控制曲线的情况并降低速度，直到与预设的控制曲线、系统阻力曲线和新速度下的本性能曲线汇聚到新的运行点。这样一来就节约了电力和运行成本。水流速度降低，噪音减少，设备的修理间隔也延长了。大多数 AHU 都可以进行这种转变，因为它们
10、通常装有这种三通阀，并且有装配了调节阀且容易检修的旁路管线。向风机盘管 (FCU) 供水的系统则比较麻烦，因为它们常常不配备电动阀。可变流量系统转变 - 风机盘管风机盘管 (FCU) 差不多就是缩小的 AHU。它们通常位于受调节的空间中，一般装在天花板或墙壁空间内。FCU 由管线供应冷却水和加热水，可能有从 HVAC 空气系统接出的管道系统。老式的 FCU 由室内恒温器控制，并通过多速风扇和/或限制送入受调节空间的空气流量的节气阀控制其输出。现代的风机盘管可能配备四通控制阀，这种阀门是旋转类型或垂直作用类型，如图所示。两者都可以提供从水源到回水管的内部旁路。 将这些阀门转变为二通阀并不容易，需
11、要找到可能数量很多的 FCU，将其拆开并更换阀门。 Actionair 白皮书：从恒定流量系统转换到可变流量第 6 页（共 12 页）这份开支可能使投资回收时间非常长。另一种策略是转变为需要的可变流量系统。可变流量系统转变 - FCU 的返回温度的控制一种备选策略是让 FCU 和现有控制装置保持不变，寻找其它控制机会。当 FCU 在旁路上运行时，流出 FCU 的水与流入的水处于相同温度，因为并未达到设定温度，对受调节空间没有热量供应或吸收。这意味着可以通过测量返回温度来控制泵，而且可以降低流速/运行速度，直到返回温度重新达到设计的返回温度范围。为了防止在某些区域抽运满足需求时另一些区域抽运不足
12、，需要在大楼周围的回水管道上使用多个传感器，使所有区域都得到调节。目前 Armstrong IPS 系统可满足最多 18 个区域的泵控制需求。Armstrong 正在继续为此应用开发控制包。可变流量系统转变 初级泵初级泵通常以恒定速度运行，产生经过制冷机或锅炉的恒定水流，向低损失的再循环水箱供水。次级泵从这一低损失水箱抽水，并通过加热或冷却大楼负载热交换器循环。由于锅炉和制冷剂对于流量的需求很少，次级泵提供了节能的最大机会。另一方面，许多初级泵为了降低其所供应系统的阻力而采用了过大尺寸。因此许多泵都受到节流，浪费了电力和金钱。一种解决方案是在电机上安装驱动器，开放节流阀并人工降低泵速，直至达到
13、设计流速。这样不需要自动控制装置。速度降低了，能源节省了，系统寿命也延长了。如果节流阀噪声很大，此举还能降低噪声。许多现代制冷机可以接受经过其热交换器的可变流量。在对初级泵进行任何改造前应请求制冷剂或锅炉制造商提供起码的流量数据和控制建议。Armstrong 可以为现有 Armstrong VIL 泵提供 IVS 无传感器旋转总成，使用户真正有可能以极少投资实现初级泵节能。 白皮书：从恒定流量系统转换到可变流量第 7 页（共 12 页）可变流量系统转变 - 旁路从三通控制转变为二通阀控制的可变流量 HVAC 系统在所有二通阀关闭时可能遇到某些问题：1) 如果在阀门关闭后泵继续以最小速度运行，该
14、泵可能过热。这可能引起密封过早失效或在冷水突然进入热的铸铁壳中时导致热冲击破裂问题2) 水箱和远端立管中受调节的水此时静止不动，可能恢复到环境温度。这意味着如果某个空间需要加热或冷却，加热或冷却效果将延迟出现，因为要等新加热或冷却的水从机房的锅炉或制冷机经过立管并沿地板流到终端。这可能令用户感到不满，从而产生投诉3) 对于二通电动阀控制系统的一个解决方案是安装带有控制阀的远端安装旁路管线。这种管线如果设计和控制得当，将在水箱中维持最低流速，使系统管道保持在正确温度，延长泵和泵密封件的寿命4) 需要的旁路流量通常是单泵设计流速的 5% 到 10%。但是，由于泵将以维持最低系统压力所需的最低速度运
15、行，应该根据变速泵曲线上的最低速度最高效率点 (BEP) 计算此流量5) 在以下几节将讨论提供合适旁路的几种方法：可变流量系统转变 - 旁路控制 IArmstrong 推荐的一种旁路控制简便方法是：在将三通阀系统转变为二通配置时，只要让每个立管上的最远端三通阀旁路管线保持开放。如果区域中只有少量负载，则将最远端三通阀旁路调节阀关闭 50%，这样就不会有太多未经使用就返回制冷剂或锅炉的受调节水，从而避免浪费能源。如此一来，只有在远端负载得到满足时才会分流水流，由于远端负载通常是系统中得到供给最少的，因此可能在所有负载都得到满足时才需要旁路分流。以下各节讨论其他旁路机会：白皮书：从恒定流量系统转换
16、到可变流量第 8 页（共 12 页）可变流量系统转变 - 旁路控制 II此示例显示在压差控制器位于泵上时，如何安装旁路阀并为变速泵控制该阀。途中的泵被控制为对机房中的泵产生局部恒定压力。这种设计不能产生最大的节能价值，但很容易说明旁路的运行。系统示意图下面的图表显示了系统各处的压力变化。压力在泵周围最高（在图表左侧），然后随着水流经过系统供水管线而降低。压力在水流经过转位段（在右侧）时再次下降，并在水流经过回水管返回泵时继续降低。当系统中所有二通阀开放时，水流速度最大，摩擦/压力损失也最大，因此转位段的压差最低。但是在低负载时，所有二通阀关闭，供水和回水管中的摩擦损失降低，使转位段处的压差增加。压力控制阀可以利用这一压力变化开放，让水流经过位于系统末端的旁路管线理解压差控制器的位置和低流量时分配管线中摩擦损失显著降低的概念是理解旁路控制第 II、III 和 IV 节的基础。可变流量系统转变 - 旁路控制 III图中所示的装置有一个装在转位环路上
