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1、. 8 2 设计参考暖通空调 H V 2 3 X L - 2 9 0 螺杆式 冷水机组2 台; 初级泵1 5 台， 每台流量6 0 8 n 3 / h , 扬程 1 5 m， 功率3 7 k W; 次级泵8台， 每台流量 1 1 4 0 r n / h ， 扬程4 7 r n ， 功率2 0 0 k W。整个冷水 循环系统采用次级泵变流量、 初级泵定流量， 水系 统图 见图t o 2 运行工况 在冷水二次泵变流量系统中， 次级泵负责将冷 水分配给用户， 初级泵满足一次循环回路中的流量 J恒 定。初级泵回路与次级泵回路通过连通管连接， 这样次级泵不受最小流量的限制， 可采用二通阀加 董宝春 2
2、0 0 0 9 2 ( 0 2 1 ) E - ma i l 收稿日 期: 修回日 期: ， 男， 1 9 8 1 年8 月生， 在读硕士研究生 上海市同济大学暖通空调及燃气研究所 6 5 9 8 2 3 8 2 : d b c 1 6 8 )1 2 6 . c o m 2 0 0 4一1 1一2 5 2 0 0 5一0 6一0 9 暖通空调 H V 工， II 为水泵的流量和扬程之间的关系特性曲线， 电流频率改变引起水泵的转速改变， 其特性曲线也 随着发生变化。 在设计工况下， 系统在设计压力和设计流量下 运行， 运行点就是水泵特性曲 线与管网特性曲线的 交点1 。当空调系统在部分负荷下运行
3、时， 电动二 通阀关小或末端某个空调箱停机， 末端水量由Q l 变至q， 系统阻力增加， 引起管网特性曲线由S , 变化至S 2 ， 如果此时水泵恒速工作， 要使水泵流量 变为Q 2 ， 就必须关小泵后阀门， 使系统阻力从 P 2 增至y 3 ， 水泵在点3 工作。此时系统的流量减少， 要求较小的压力， 但水泵压力不仅没有降低， 反而 升高了， 只有靠关小阀门增加阻力来保证流量。这 样水泵工作点脱离高效区， 造成能源的浪费和运行 维护费用的升高， 是很不合理的。 水泵系统增加变频调速器可使其从恒速状态 转变为变速变流量状态， 从而节省能源并增强了控 制能力， 同时避免了控制阀压力过大的现象。对
4、于 三相异步电动机， 存在关系式阁: 。 一6 0 厂 ( 1 ns.口占q曰 诊芝但瞩变 ZloJ-2 - 3 2 犷玄爪尔琉爪犷偏二扩京下犷该六( 室外温度 / 一 。 -新风冷负荷 一 辛 -围护结构冷负荷 - 长 -内部冷负荷 - 口 卜总冷负荷 图2 不同室外温度与冷负荷的关系( 车身车间) 由图2 可看出室外温度变化时各种负荷的变 化趋势， 其中车间内部冷负荷所占比例很大， 而 8 4 设计参考暖通空调 H V .f 为交流电频率; m 为电动机极对数。即水泵转速与电流频率成正比。 变频器根据系统要求运行， 当末端空调箱的二通阀 关小或末端空调箱停机时， 末端的流量减至Q 2 ，
5、管 网特性曲线变为 S 2 ， 水泵变频后特性曲线由I 变 至II， 水泵流量由Q l 变至Q 2 ， 扬程变为P 2 ， 此时 的工作点为图3 中的点 2 ， 不需要关小阀门来增加 系统阻力， 从而降低了能耗。 3 . 2 二次泵变频控制系统能耗分析 在空调能耗计算中， 温度频率法是一种实用 2 0 0 5 年第3 5 卷第7 期 简化的分析方法， 使用简便， 精度又能满足全年 能耗分析的要求。以车身车间为例估算整个空 调系统的负荷率。取室内设计干球温度为 2 6 ， 相对湿度 5 5 %， 计算不同温度下的负荷率和 水泵功率。在图3中， 点 1 和点 2 并不满足水泵 相似定律， 即水泵消
6、耗的功率不与流量的三次方 成正比， 而是介于一次方和三次方之间 4 1 。为了 便于计算， 仍按三次方关系计算不同负荷率下的 次级泵功率。根据上海的温度频率统计数据川 列出表 2 0 表 2 次级泵变频能耗分析表 干球温度范围/ 2 4 - 2 62 6 - 2 8 2 8 - 3 0 3 0 - 3 2 3 23 4 3 4 49300.100 738092 221887712 404996310 662093498 月卜目 心划01) 月啥0获八h乃n 8836. 8418. 温度年频率/ h 平均冷负荷/ k W 部分负荷水流量比/ % 制冷机和初级泵运行台数 次级泵运行台数 次级泵变频
7、后负荷率/ % 次级泵变频后功率/ k W 次级泵变频总耗电量/ ( k Wh ) 次级泵恒速运行总耗电量/ ( k Wh ) 2 0 - 2 2 6 2 2 6 2 7 . 8 1 0 2 2 - 2 4 6 2 0 12 9 5 . 9 2 1 148 8 0 1 0 2 . 4 8 4 1 1 8 . 5 9 3 1 6 0 . 9 9 8 1 8 8 . 2 9 2 1 5 5 . 7 l o o 2 0 0 1 6 8 8 2 4 0 2 2 7 9 0 0 0 注: l ) 平均冷负荷取中间温度( 如 2 0 -2 2 时取 2 1 ) 的计算冷负荷。 2 ) 耗电量为对应台数和流
8、量下水泵功率与时间的乘积。 3 ) 恒速运行是指整个空调季次级泵不变频， 始终在额定功率下运行。 从表 2 可以看出， 在部分负荷下变频次级泵总级泵， 其功率也随之降低， 而较远车间空调箱配置 耗电量为不变频时的 7 4 ( 不包括初级泵耗电 量) ， 虽然二次泵变频控制系统的初投资较大， 但其 运行费用会降低。 另外， 在图1 中， 次级泵是并联在一起的， 每台 泵的扬程都必须大于额定工况下最不利环路的阻 力， 近端用户只能靠增加阻力( 选小管径或关小阀 门) 使系统阻力平衡， 造成不必要的能源浪费。如 果对各用户的次级供水泵分开布置( 如图5 ) ， 并采 初级泵 _ _ _ ， _ _
9、_ _ _ _ _ - _ 一 _i _ _ _ 1本| 图 5 次级泵分开布置供水系统 取变频控制， 将更有利于初投资的减少和节能。比 如离制冷站较近的冲压车间和油漆车间空调箱在 满足流量的前提下配置扬程较小( 不足 4 7 m) 的次 扬程大的水泵。这样使资源的配置更加优化和合 理， 降低了初投资和运行费用。 3 . 3 一次泵变流量系统 为了保护蒸发器， 传统的制冷机设计尽量使通 过蒸发器的水流量保持恒定。如果水流量下降太 快， 超过制冷机安全范围内的反应能力时， 就会导致 非正常关机， 甚至可能会导致蒸发器结冰、 管道损坏 以及设备停止运行。 所以传统设计大都是初级泵定 流量、 次级泵
10、变流量设计， 即二次泵变流量系统。随 着控制技术的发展， 设置前馈反应控制、 有即时反应 能力的控制系统可以使蒸发器在水流量变化( 不低 于其最小流量) 时， 也能正常工作。所以人们开始重 视一次泵变流量系统( 图6 ) 。根据某些空调生产厂 家的选型数据， 对于螺杆机， 制冷机最小流量应是设 计流量的5 0 %-6 0 %; 对于离心机， 最小流量应是设 计流量的2 5 %-3 5 %; 而对于嗅化锉吸收式制冷机， 其制冷温度只要在。 以 上圈， 冻结的危险就很小， 所以其最小冷水流量会更小。 很显然， 采用一次泵变流量系统， 无论初投资 还是运行费用都是更加节省的， 因为减少了冷水泵 暖通
11、空调 H V 、 七月、 出布 、 匕二、 忿刁亡编亡 月、 ( 上接第3 1 页) 2 4 L e e S , C h o i S U S , L i S , e t a l . Me a s u r i n g t h e r m a l t r a n s f e r b e t w e e n a i r a n d d e s i c c a n t f i l m i n a n i n c l i n e d c o n d u c t i v i t y o f f l u i d s c o n t a i n i n g o x i d e n a n o p a r t
12、i c l e s . p a r a l l e l a n d c o u n t e r f l o w c h a n n e l s . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f He a t T r a n s f e r - - T r a n s a c t i o n s o f t h e J o u r n a l o f He a t a n d Ma s s T r a n s f e r , 2 0 0 4 , 4 7 ( 8 一9 ) : A S ME, 1 9 9 9 , 1 2 1 ( 2 ) : 2 8 0 一2
13、 8 9 1 7 4 5 一1 7 6 0 2 5 A l i A , V a f a i K , K h a l e d A R A . A n a l y s i s o f h e a t a n d 2 7 A l i A, V a f a i K, K h a l e d A R A . C o m p a r a t i v e s t u d y m a s s t r a n s f e r b e t w e e n a i r a n d f a l l i n g f i l m i n a c r o s s b e t w e e n p a r a l l e l
14、a n d c o u n t e r f l o w c o n f i g u r a t i o n s f l o w c o n f i g u r a t i o n . I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f H e a t a n d b e t w e e n a i r a n d f a l l i n g f i l m d e s i c c a n t i n t h e p r e s e n c e o f Ma s s T r a n s f e r , 2 0 0 4 , 4 7 ( 4 ) : 7 4 3 一 7 5 5 n a n o p a r t i c l e s u s p e n s i o n s . I n t e r n a t i o n a l j o u r n a l o f 2 6 A l i A, V a f a i K . A n i n v e s t i g a t i o n o f h e a t a n d m a s s E n e r g y R e s e a r c h , 2 0 0 3 , 2 7 ( 8 ) : 7 2 5 一7 4 5