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1、Grundfos FLOW THINKING空调水系统的节能方式和水泵调节Grundfos FLOW THINKING室外温度及相对湿度建筑物负荷 太阳辐射 舒适性冷冻机定容, 高效冷却塔设备间用户端空调系统中存在的挑战管网水力平衡旁通管 vs. 耦合罐二次侧可变速泵Grundfos FLOW THINKING公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）: 施工图设计阶段，必须进行热负荷和逐项逐时的冷负荷计算。 （条款5.1.1,强制规定）采用集中空气调节系统的公共建筑，宜设置分楼层，分市内区域，分用 户或分室的冷热计量装置；建筑群的每栋公共建筑及其冷热源站房，应 设置冷热计量装置。 （条
2、款5.5.12)该规定为空调（供暖）系统根据实际负荷进行动态调整提供了条件，同 时也为水泵的智能化控制提供了依据。空调系统能量节省的条件Grundfos FLOW THINKING空调系统冷冻机 冷却塔冷却顶棚冷却表面二次侧泵热回收风机盘管M耦合罐 MM一次侧泵 定压旁通管 vs 耦合罐Grundfos FLOW THINKING公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）: 冷水机组的冷水供回水设计温差不应小于5C。在技术可靠和经济合理 的前提下宜尽量加大冷水供回水温差。 （条款5.3.18.7）空气调节冷却水系统应满足下列基本控制要求： 冷水机组运行时，冷却水最低回水温度的控制 （条款
3、5.5.6.1)该规定要求应稳定供回水温差， 并在一定条件下加大温差,同时控制冷 水机组的回水温度。 对冷水机组温差的要求Grundfos FLOW THINKING旁通管设计一套现代化的空调系统,其挑战之一就是一次侧定流量和二次侧变流量的连接问题此问题可通过在一、二次侧间安装一根 ”旁通管”解决, 但是实践表明此法存在一定问题 。冷冻机内大流量的改变将影响系统的运行温度，从而影响冷冻机效率。冷冻机一次侧当一次侧流量高于二次侧时, 一次侧回水温度降低t PRt PF当二次侧流量高于一次侧时,二 次侧流体温度 tSF 升高二次侧冷冻机冷冻机 t SRt SFGrundfos FLOW THINK
4、ING旁通管：例 1一次侧流量与二次侧流量相等，旁通管内流量: 0 m3/h.一次侧t PR = 11oCt PF = 6oC二次侧t SR = 11oCt SF = 6oC例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3台冷冻机 (20% + 40% + 40%) Dt 系统 5oC, 最小流量 10% ( 此例为 20%)400 kW800 kW800 kW一次侧流量 68,8 m3/h二次侧流量 68,8 m3/hGrundfos FLOW THINKING旁通管: 例 1一次侧流量 20 %, 二次侧流量 10%. 旁通管内流量: 34,4 m3/h.一次侧t PR =
5、 8,5oCt PF = 6oC二次侧t SR = 11oCt SF = 6oC例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3 台制冷机(20% + 40% + 40%) Dt 系统 5oC, 最小流量 10%400 kW800 kW800 kW一次侧流量 68,8 m3/h二次侧流量 34,4 m3/h旁通管34,4 m3/hGrundfos FLOW THINKING旁通管: 例 2一次侧t PR = 11oCt PF = 6oC二次侧t SR = 11oCt SF = 7,6oC例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3 台冷冻机 (20% + 4
6、0% + 40%) Dt 系统 5oC, 最小流量 10%400 kW800 kW800 kW一次侧 68,8 m3/h二次侧 103,2 m3/h一次侧流量 20 %, 二次侧流量 30%. 旁通管内流量: 34,4 m3/h.旁通管34,4 m3/hGrundfos FLOW THINKING耦合罐在一次侧和二次侧间安装耦合罐使得一次侧、二次侧之间流量不同时,仍保持温度恒定 成为可能。耦合罐可控制冷冻机的起/停 ，其大小决定了起停的时间间隔，小型罐提供较短的时 间间隔，大型罐提供较大的时间间隔。冷冻机一次侧 t PRt PFt SRt SF二次侧冷冻机冷冻机温度降低 冷冻机停止温度升高 冷
7、冻机启动tt放气阀Grundfos FLOW THINKING耦合罐的尺寸需要条件: Q Pmin: 一次侧最小流量 m3/H (此流量与最小冷冻机决定) Q Smin: 二次侧最小流量 m3/H(给予负荷侧)冷冻机最小运行时间 最小运行时间以分钟计 min ( 此时间由冷冻机型号决定) = 耦合罐容量 m3Q Pmin - Q Smin (60/min)耦合罐容量的计算公式系统负荷图冷冻机运行图Grundfos FLOW THINKING耦合罐: 例 例:6000 m2 建筑, 制冷效果 0,03 kW/m2, 3 台冷冻机(20% + 40% + 40%) Dt 系统 5oC, 最小流量
8、10%一次侧t PR=11oCt SRt SF二次侧400 kW800 kWtt800 kW68,8 m3/h344 m3/h34,4 m3/h344 m3/ht PR=6oC一次侧流量变化范围 68,8 - 344 m3/h, 二次侧流量变化范围 34,4 - 344 m3/h. 温度不 变放气阀Grundfos FLOW THINKING耦合罐尺寸Example: Q Pmin: 冷冻机制冷量:400 kW Dt系统 :5oC Q : (400 x 0.86)/568,8 m3/hQ Smin:最大流量的10% 效果: 2000 kW Dt 系统 :5oC Q : (2000 x 0.86
9、)/5344 m3/h 最小. Q (344 x 0,1):34,4 m3/h 冷冻机最小运行时间 6 分= 3,4 m368,8 34,4 (60/6)System load profileChiller operation profile耦合罐容量计算Grundfos FLOW THINKING空调系统冷冻机冷却塔冷却顶棚冷却表面二次侧泵热回收风机盘管M耦合罐MM一次侧泵定压 一次侧定流量Grundfos FLOW THINKING一次侧泵 (一台冷冻机)一次侧通过安装节流阀调整其流量.t PRt PF冷冻机ttHQ系统特性 不安装节流阀节流阀系统特性 安装节流阀计算工作点无节流阀工作点有
10、节流阀工作点放气阀Grundfos FLOW THINKING一次侧 (一台冷冻机)一次侧用可调速泵调整流量t PRt PF冷冻机ttHQ系统特性 无节流阀变速泵计算工作点放气阀Grundfos FLOW THINKING含有多台冷冻机的不可控系统一次侧t PRt PF温度降低 停止冷冻机 温度升高 启动冷冻机ttHQ冷冻机1的系统特性 （冷冻机2、3停止时）计算工作点 (Q1)冷冻机2冷冻机 3冷冻机1的系统特性 （冷冻机2、3启动时）流量过高时的工作点 (Q2)Q2Q1冷冻机 1固定转速泵. 使用阀门调节流量.Grundfos FLOW THINKING含有多台冷冻机的定流量系统一次侧t
11、PRt PF温度降低 停止冷冻机温度升高 启动冷冻机ttHQ冷冻机1的系统特性 当冷冻机2和3停止时所有冷冻机无阀门时的工作点冷冻机1的系统特性 当冷冻机2和3启动时一台冷冻机无阀门时的工作点 Q1冷冻机 3冷冻机 2冷冻机1可调速泵 根据测得的冷冻机两侧压差P 改变速度 (定流量控制)有阀门时的工作点Grundfos FLOW THINKING空调系统冷冻机冷却塔冷却顶棚冷却表面二次泵热回收风机盘管M耦合罐 MM一次泵定压 全空调系统/空气盘管 /混合回路控制Grundfos FLOW THINKING公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）: 条款5.3.2 房间面积或空间较大，人
12、员较多或有必要集中进行温湿度 控制的空气调节区，其空气调节风系统宜采用全空气空气调节系统 ，不宜采用风机盘管系统。条款5.3.4 下列全空气空气调节系统宜采用变风量空气调节系统： 1.同一个空气调节风系统中，各空调区的冷热负荷差异和变化大，低 负荷运行时间较长，且需要分别控制各空调区温度； 2.建筑内区全年需要送冷风。全空调系统的设计条件Grundfos FLOW THINKING通过流量控制 ”两通阀”调整热工况冷却表面的控制tt3t4M暖空气气候 控制控制阀运行参数数值描述运行状态Q1主供给侧流量变化t1进水温度.恒定t2回水温度.变化t3室内温度 恒定t4室外温度.变化t1t2被冷却 空
13、气Q1空气系统的水Grundfos FLOW THINKING通过流量控制 ”三通阀”调整热工况冷却表面的控制t暖空气气候 控制 控制阀Q1运行参数数值种类运行状态Q1主供给侧流量恒定Q2二次侧流量变化t1进水温度.恒定t2回水温度.变化t3入室温度 恒定t4室外温度.变化t1t2被冷却 空气Q2t3t4ABAMB空气系统的水Grundfos FLOW THINKING通过温度控制 ”两通阀”调整热工况冷却表面的控制tM暖空气气候 控制控制阀Q1运行参数数值描述运行状态Q1主供给侧流量变化Q2二次侧流量恒定t1进水温度.变化t2回水温度.变化 t3入室温度 恒定t4室外温度变化t1t2被冷却
14、空气Q2循环泵t3t4空气系统的水Grundfos FLOW THINKING通过温度控制 ”三通阀”调整热工况冷却表面的控制t暖空气气候 控制控制阀Q1运行温度数值种类运行状态Q1主供给侧流量变化Q2二次侧流量恒定t1进水温度.变化t2回水温度变化t3入室温度 恒定t4室外温度.变化t1t2被冷却 空气Q2循环泵t3t4AABMB空气系统的水Grundfos FLOW THINKING可能造成换热表面顶部空气温度过高 .换热表面自上而下仅存在小温差流量控制 2 或 3 通阀温度控制 2 或3 通阀冷却表面的控制 处于中低负荷状态时,流量控制可能造成换热表面上下过高的温差. 使用温度控制可以降
15、低这种风险。Grundfos FLOW THINKING公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）: 使用时间，温度，湿度等要求条件不同的空气调节区，不应划分在同一 个空气调节风系统中。（条款5.3.1）该规定要求对参数条件要求差异较大的区域，实行分区控制。 不同参数要求条件下的空调系统Grundfos FLOW THINKING空调系统冷冻机 冷却塔冷却顶棚冷却表面二次侧泵热回收风机盘管M耦合罐 MM一次侧泵 定压 三次泵可改善系统平衡Grundfos FLOW THINKINGDp 二次泵Dp: 控制阀空气 机组空气 机组空气 机组风机 盘管风机 盘管耦合 罐 MMMM距离/压力图D
16、p 二次泵Dp: 管路 控制阀 风机盘管 etc.空气 机组空气 机组空气 机组风机 盘管风机 盘管距离/压力图仅使用二次侧泵的系统使用三次侧泵的系统耦合 罐QHQmax.Max. DpQHQmax.Max. DpDp: 连接点Dp: 连接点M三次泵Grundfos FLOW THINKING使用三次泵的优点1. 较小的二次泵, 电动机和驱动2. 相对二次泵+平衡阀系统，更宜实现变频和节能设计。3. 降低各连接点的压差4. 降低运行成本5. 较高的灵活性以适应系统的改造6. 使每个压差传感器准确定位7. 降低二次泵选型过大的风险Grundfos FLOW THINKING空调系统冷冻机冷却塔冷却顶棚冷却表面二次侧泵热回收风机盘管MMM一次侧泵耦合罐定压 二次侧泵的配置及控制Grundfos FLOW THINKING公共建筑节能设计规范（GB50189-2005）: 系统较大，阻力较高，各环路负荷特性或压力损失相差悬殊时，应采用 二次泵系统；二次泵宜根据流量需求的变化采用变速变流量调
