一次泵变流量系统的应用研究
|
摘要
随着国家对能源问题的重视和对节能工作的要求越来越高,一次泵变流量系统的研究和应用逐渐受到人们的重视。一次泵变流量系统的推广和应用需要解决好以下三个方面的问题,即:水泵的变流量运行问题、冷水机组的变流量运行问题和水泵与冷水机组同时变流量运行所产生的其它问题。随着水泵变频运行的日益普及和冷水机组变流量运行的实现,前两个问题已基本得到解决,而第三个问题还没有得到很好的解决。本文针对这个问题进行研究,以期推动一次泵变流量系统的研究和应用。
文中分析了一次泵变流量系统中用户侧和冷热源侧流量和温差不一致的原因,提出了采用温差旁通和压差旁通的解决方案,并给出了旁通量的计算方法。
考虑温差平衡因素的影响,指出了一次泵变流量系统中水泵控制和温差平衡不能采用同一种信号控制。从适用性和节能性两个方面分析比较了各种水泵控制方法的特点和可能存在的问题。结合温差平衡措施,分析比较了各种水泵控制方法的节能效益。
针对水泵控制和温差平衡过程中压差恒定点设置的不同,并结合各种水系统形式,计算比较了各种情况下的水力稳定性。指出末端压差控制法的水力稳定性整体上优于干管压差控制法。
考虑水泵效率、电机效率和变频器效率对水泵能耗的影响,计算比较了冷热水泵合并设置和冷热水泵分开设置的能耗,以及满足流量扬程要求时采用热水泵代替冷水泵供冷的节能效果。
研究了一次泵变流量系统水力失调特点,并提出相应的水力平衡方案。
As energy problem become more important, and nation require further intensify energy-saving work, we begin to pay attention to the research and application of variable primary flow system. For its popularization and application, we must solve three main problem: variable flow operation problem of water pump, variable flow operation problem of water chilling unit, and the other problem, when water pump and water chilling unit convert at the same time. As the popularity of converter and the implementation of water chilling unit variable flow operating, we have solved first two problem. But we haven’t solve the third problem perfectly. For its research and application, the paper will research the third question.
Analyses the reason why the flow or temperature of cold source and customer is inconsistent, extract the solving method of using temperature difference by-pass and differential pressure by-pass, and get the method of calculate by-pass flow.
Considering the influence of temperature difference balance, point out that controlling pump and balance temperature difference can’t use the same signal. Analyses and check all pump control methods in aspect of applicability and energy conservation, and get the energy conservation sequence of all the control method, associate it with temperature difference balance way.
Against the difference of differential pressure control point and pipe network form, calculate and check the hydraulic stability. point out that terminal pressure difference control method is more stable than main pipe pressure difference control method.
Considering the influence of water pump efficiency, electric engine efficiency, converter efficiency, calculate and check the energy consumption of cold water and hot water use the same pump or use different pump, and also calculate the energy consumption of using hot water pump supply cold water, when the flow and head satisfy requirement.
Research the characteristic of hydraulic disadjust, and point out hydraulic equilibrium scheme.
文中分析了一次泵变流量系统中用户侧和冷热源侧流量和温差不一致的原因,提出了采用温差旁通和压差旁通的解决方案,并给出了旁通量的计算方法。
考虑温差平衡因素的影响,指出了一次泵变流量系统中水泵控制和温差平衡不能采用同一种信号控制。从适用性和节能性两个方面分析比较了各种水泵控制方法的特点和可能存在的问题。结合温差平衡措施,分析比较了各种水泵控制方法的节能效益。
针对水泵控制和温差平衡过程中压差恒定点设置的不同,并结合各种水系统形式,计算比较了各种情况下的水力稳定性。指出末端压差控制法的水力稳定性整体上优于干管压差控制法。
考虑水泵效率、电机效率和变频器效率对水泵能耗的影响,计算比较了冷热水泵合并设置和冷热水泵分开设置的能耗,以及满足流量扬程要求时采用热水泵代替冷水泵供冷的节能效果。
研究了一次泵变流量系统水力失调特点,并提出相应的水力平衡方案。
As energy problem become more important, and nation require further intensify energy-saving work, we begin to pay attention to the research and application of variable primary flow system. For its popularization and application, we must solve three main problem: variable flow operation problem of water pump, variable flow operation problem of water chilling unit, and the other problem, when water pump and water chilling unit convert at the same time. As the popularity of converter and the implementation of water chilling unit variable flow operating, we have solved first two problem. But we haven’t solve the third problem perfectly. For its research and application, the paper will research the third question.
Analyses the reason why the flow or temperature of cold source and customer is inconsistent, extract the solving method of using temperature difference by-pass and differential pressure by-pass, and get the method of calculate by-pass flow.
Considering the influence of temperature difference balance, point out that controlling pump and balance temperature difference can’t use the same signal. Analyses and check all pump control methods in aspect of applicability and energy conservation, and get the energy conservation sequence of all the control method, associate it with temperature difference balance way.
Against the difference of differential pressure control point and pipe network form, calculate and check the hydraulic stability. point out that terminal pressure difference control method is more stable than main pipe pressure difference control method.
Considering the influence of water pump efficiency, electric engine efficiency, converter efficiency, calculate and check the energy consumption of cold water and hot water use the same pump or use different pump, and also calculate the energy consumption of using hot water pump supply cold water, when the flow and head satisfy requirement.
Research the characteristic of hydraulic disadjust, and point out hydraulic equilibrium scheme.
引文
[1] 国务院关于加强节能工作的决定.http://www.cbee.cn/
[2] 江亿.我国建筑能耗趋势与节能重点. http://www.chinajsb.cn
[3] 龙惟定,周辉.对建筑节能的几点思考. http://www.dalunwen.com/
[4] 中华人民共和国建设部《建设部建筑节能“九五”计划和 2010 年规划》
[5] 江亿,林波荣,曾剑龙,等.住宅节能.北京:中国建筑工业出版社,2006
[6] 汪训昌.空调冷水系统的沿革与变流量一次泵水系统的实践.暖通空调.2006,36(7):32-40
[7] 孙一坚.空调水系统变流量节能控制. 暖通空调,2001,31(6):5-7
[8] 孟彬彬,朱颖心,林波荣.部分负荷下一次泵水系统变流量性能研究.暖通空调,2002,32(6):108-110
[9] 李彬,肖勇全,李德英,等.变流量空调水系统的节能探讨.暖通空调,2006,36(1):132-136
[10] 张谋雄.冷水机组变流量的性能.暖通空调,2000,30(6):56-58
[11] 李志生,张国强,刘建龙,等.基于冷水量变化的冷水机组性能测试与故障诊断. 暖通空调,2006,36(8):108-112
[12] 房立存,钱兴华,江玮,等.螺杆式冷水机组能量的变频调节.暖通空调,2003,33(1):112-113
[13] 孙一坚.空调水系统变流量节能控制(续 1):水流量变化对空调系统运行的影响.暖通空调,2004,34(7):60-62
[14] 黄文厚,李娥飞,潘云钢.一次泵系统冷水机组变流量控制方案.暖通空调,2004,34(4):65-69
[15] 胥海伦.单式泵变流量系统旁通流量的影响因素. 制冷与空调,2002,2:15-18
[16] 蔡亚桥.改变动力流量调节方式的节能研究.硕士学位论文.
[17] 伍小亭,芦岩.循环水泵变频调速运行实例研究. 暖通空调,2006,36(8):25-32
[18] 李苏泷.一次泵系统冷水变流量节能控制研究.暖通空调,2006,36(7):72-75
[19] 柏晨,柏峻.空调冷冻水系统末端定压差法中控制带的研究.建筑热能通风空调,2005,24(3):36-39
[20] 黄奕沄,张玲.压差控制水泵变频调节的工作特性探讨. 暖通空调,2006,36(4):75-78
[21] 江亿.管网可调性和稳定性的定量分析. 暖通空调,1997,27(3):1-7
[22] 秦绪忠,江亿.供热空调水系统的稳定性分析. 暖通空调,2002,32(1):12-16
[23] 符永正.同程系统与异程系统的水力稳定性比较.2005 湖北暖通空调制冷及热能动力学术年会论文集:24-29
[24] 沈翔,王建民.也谈空调冷热水循环泵变频节能问题——兼论《空调变频水泵节能问题探讨》和《空调冷热水循环泵变转速节能控制方法》两文. 暖通空调,2006,36(4):47-49
[25] 汪训昌.定流量阀在变流量水系统中的应用——兼评平衡阀应用于变流量空调系统中所产生的问题.制冷与空调,2001,1(6):52-54
[26] Trane.特灵空调:系统应用——“一次泵变流量”系统应用篇[R].APP-APG004-ZH,2004
[27] Faye C.McQuiston,Jerald D.Parker,Jeffrey D.Spitler..著.供热、通风及空气调节——分析与设计.俞炳丰.译.北京:化学工业出版社,2005
[28] Thomas B Hartman. Design issues of variable chilled-water flow through chillers. ASHRAE Trans, 1996,102:679-683
[29] 施俊良.调节阀的选择.北京:中国建筑工业出版社,1986
[30] Robert Petitjean,等.著.水力管网全面平衡技术.郎四维,冯铁栓.译.北京:中国建筑工业出版社,1991
[31] Avery G. Designing& commissioning variable flow hydronic systems[J]. ASHRAE Journal, 1993(7):45-49
[32] Rishel J. Control of variable speed pumps for HVAC water systems[G]ASHRAE Trans, 2003,109:380-389
[33] 朱伟峰,江亿.电磁阀通断控制的风机盘管水系统整体水力和热力特性分析.暖通空调,2003,33(4):36-43
[34] 孙一坚,潘尤贵.空调水系统变流量节能控制(续 2):变频调速水泵的合理应用.暖通空调,2005,35(10):90-92
[35] 王凡,徐玉党.中央空调水系统变流量分析及其改进.建筑热能通风空调,2006,25(1):49-52
[36] 徐亦波.空调冷热水循环泵变转速节能控制方法[J].暖通空调,2004,34(9):32-35
[37] 符永正,吴克启.背压对泵与风机变速调节节能效益的影响.暖通空调,2004,34(3):70-72
[38] Steven T T. Primary-only vs primary-secondary variable flow systems[J]. ASHRAE Journal, 2002,44(2):25-29
[39] Schwedler M, Bradley B. Variable-primary-flow systems revisited[R]. Trane Engineers Newsletter,2002, 31(4)
[40] William P B, Eric Peyer. Varying views on variable-primary flow chilled-water systems[J]. HPAC Engineering,73(3):5-9
[41] William P B, Eric P. Variable-primary flow chilled water system: potential benefits and application issues[R]. Final Report to ARTI of ARI, ArlingtonVA, 2004
[42] 石兆玉.供热系统运行调节与控制.北京:清华大学出版社,1994
[43] Luther K.Variable volume pumping fundamentals. Heating Piping Air Conditioning,1998(8)
[44] Luther K.Variable volume pumping fundamentals. Heating Piping Air Conditioning,1998(10)
[45] 李建兴,涂光备,涂岱.二次泵系统的设计及控制方法探讨. 暖通空调,2005,35(6):91-94
[46] 王厉,李念平,龙舜心,等.压差控制法用于变水量空调系统.中国给水排水,2003,19(3):66-68
[47] 付祥钊,王岳人,王元,等.流体输配管网.北京:中国建筑工业出版社,2001
[48] 符永正,吴克启,蔡亚桥.基于敏感度的闭式水系统稳定性评价方法.华中科技大学学报,2005,33(4):76-78
[49] 李彬,肖勇全,马秀力.变流量空调水系统稳定性的分析及试验研究.制冷与空调,2005,1:7-12
[50] 陈焰华,武笃福.冷水机组水系统的配置及设计.暖通空调,2003,33(6):67-69
[51] 伍小亭.空调设计中的一些基本问题值得重视.全国暖通空调制冷 2000 年学术年会资料集:368-374
[52] Michel A. Bernier, Bernard Bourret. Pumping Energy and Variable Frequency Drivers. ASHRAE Journal, 1999, 12:37-40.
[53] 樊金花.关于空调水系统循环水泵夏冬季合用的探讨.山西建筑,2004,30(12):99-100
[54] 王晓松.暖通空调变流量水力系统的全面平衡.暖通空调,2005,35(7):77-81
[55] 符永正,刘万岭,迟小光.自力式调节阀适用条件分析.区域供热,2002,4:12-16
[56] 费人杰.动态流量平衡阀的应用.制冷,1999,18(2):69-71
[57] 王成,郝岩峰,施舜天.动态流量平衡阀在暖通工程中的应用.制冷空调与电力机械,2003,2:42-46
[58] 邢秀强,崔云川.平衡阀应用在空调水系统中需要注意的问题.建筑热能通风空调,2001,1:64-65
[58] 陈清,陈振双,涂光备.动态流量平衡阀的原理及其应用.煤气与热力,2000,20(6):443-445
[59] 朱伟峰,江亿.一次泵冷冻水系统直接应用变频的模拟分析及工程应用.制冷与空调,2003,3(1):25-31
[60] 黄维,徐伟,邹瑜,等.平衡阀与定流量阀在水系统平衡中的不同应用.暖通空调,1999,29(5):69-71
[61] 郭健翔,周扬民,仪垂杰,等.自力式流量控制阀可变过流面的设计.暖通空调,2005,35(1):59-60
[2] 江亿.我国建筑能耗趋势与节能重点. http://www.chinajsb.cn
[3] 龙惟定,周辉.对建筑节能的几点思考. http://www.dalunwen.com/
[4] 中华人民共和国建设部《建设部建筑节能“九五”计划和 2010 年规划》
[5] 江亿,林波荣,曾剑龙,等.住宅节能.北京:中国建筑工业出版社,2006
[6] 汪训昌.空调冷水系统的沿革与变流量一次泵水系统的实践.暖通空调.2006,36(7):32-40
[7] 孙一坚.空调水系统变流量节能控制. 暖通空调,2001,31(6):5-7
[8] 孟彬彬,朱颖心,林波荣.部分负荷下一次泵水系统变流量性能研究.暖通空调,2002,32(6):108-110
[9] 李彬,肖勇全,李德英,等.变流量空调水系统的节能探讨.暖通空调,2006,36(1):132-136
[10] 张谋雄.冷水机组变流量的性能.暖通空调,2000,30(6):56-58
[11] 李志生,张国强,刘建龙,等.基于冷水量变化的冷水机组性能测试与故障诊断. 暖通空调,2006,36(8):108-112
[12] 房立存,钱兴华,江玮,等.螺杆式冷水机组能量的变频调节.暖通空调,2003,33(1):112-113
[13] 孙一坚.空调水系统变流量节能控制(续 1):水流量变化对空调系统运行的影响.暖通空调,2004,34(7):60-62
[14] 黄文厚,李娥飞,潘云钢.一次泵系统冷水机组变流量控制方案.暖通空调,2004,34(4):65-69
[15] 胥海伦.单式泵变流量系统旁通流量的影响因素. 制冷与空调,2002,2:15-18
[16] 蔡亚桥.改变动力流量调节方式的节能研究.硕士学位论文.
[17] 伍小亭,芦岩.循环水泵变频调速运行实例研究. 暖通空调,2006,36(8):25-32
[18] 李苏泷.一次泵系统冷水变流量节能控制研究.暖通空调,2006,36(7):72-75
[19] 柏晨,柏峻.空调冷冻水系统末端定压差法中控制带的研究.建筑热能通风空调,2005,24(3):36-39
[20] 黄奕沄,张玲.压差控制水泵变频调节的工作特性探讨. 暖通空调,2006,36(4):75-78
[21] 江亿.管网可调性和稳定性的定量分析. 暖通空调,1997,27(3):1-7
[22] 秦绪忠,江亿.供热空调水系统的稳定性分析. 暖通空调,2002,32(1):12-16
[23] 符永正.同程系统与异程系统的水力稳定性比较.2005 湖北暖通空调制冷及热能动力学术年会论文集:24-29
[24] 沈翔,王建民.也谈空调冷热水循环泵变频节能问题——兼论《空调变频水泵节能问题探讨》和《空调冷热水循环泵变转速节能控制方法》两文. 暖通空调,2006,36(4):47-49
[25] 汪训昌.定流量阀在变流量水系统中的应用——兼评平衡阀应用于变流量空调系统中所产生的问题.制冷与空调,2001,1(6):52-54
[26] Trane.特灵空调:系统应用——“一次泵变流量”系统应用篇[R].APP-APG004-ZH,2004
[27] Faye C.McQuiston,Jerald D.Parker,Jeffrey D.Spitler..著.供热、通风及空气调节——分析与设计.俞炳丰.译.北京:化学工业出版社,2005
[28] Thomas B Hartman. Design issues of variable chilled-water flow through chillers. ASHRAE Trans, 1996,102:679-683
[29] 施俊良.调节阀的选择.北京:中国建筑工业出版社,1986
[30] Robert Petitjean,等.著.水力管网全面平衡技术.郎四维,冯铁栓.译.北京:中国建筑工业出版社,1991
[31] Avery G. Designing& commissioning variable flow hydronic systems[J]. ASHRAE Journal, 1993(7):45-49
[32] Rishel J. Control of variable speed pumps for HVAC water systems[G]ASHRAE Trans, 2003,109:380-389
[33] 朱伟峰,江亿.电磁阀通断控制的风机盘管水系统整体水力和热力特性分析.暖通空调,2003,33(4):36-43
[34] 孙一坚,潘尤贵.空调水系统变流量节能控制(续 2):变频调速水泵的合理应用.暖通空调,2005,35(10):90-92
[35] 王凡,徐玉党.中央空调水系统变流量分析及其改进.建筑热能通风空调,2006,25(1):49-52
[36] 徐亦波.空调冷热水循环泵变转速节能控制方法[J].暖通空调,2004,34(9):32-35
[37] 符永正,吴克启.背压对泵与风机变速调节节能效益的影响.暖通空调,2004,34(3):70-72
[38] Steven T T. Primary-only vs primary-secondary variable flow systems[J]. ASHRAE Journal, 2002,44(2):25-29
[39] Schwedler M, Bradley B. Variable-primary-flow systems revisited[R]. Trane Engineers Newsletter,2002, 31(4)
[40] William P B, Eric Peyer. Varying views on variable-primary flow chilled-water systems[J]. HPAC Engineering,73(3):5-9
[41] William P B, Eric P. Variable-primary flow chilled water system: potential benefits and application issues[R]. Final Report to ARTI of ARI, ArlingtonVA, 2004
[42] 石兆玉.供热系统运行调节与控制.北京:清华大学出版社,1994
[43] Luther K.Variable volume pumping fundamentals. Heating Piping Air Conditioning,1998(8)
[44] Luther K.Variable volume pumping fundamentals. Heating Piping Air Conditioning,1998(10)
[45] 李建兴,涂光备,涂岱.二次泵系统的设计及控制方法探讨. 暖通空调,2005,35(6):91-94
[46] 王厉,李念平,龙舜心,等.压差控制法用于变水量空调系统.中国给水排水,2003,19(3):66-68
[47] 付祥钊,王岳人,王元,等.流体输配管网.北京:中国建筑工业出版社,2001
[48] 符永正,吴克启,蔡亚桥.基于敏感度的闭式水系统稳定性评价方法.华中科技大学学报,2005,33(4):76-78
[49] 李彬,肖勇全,马秀力.变流量空调水系统稳定性的分析及试验研究.制冷与空调,2005,1:7-12
[50] 陈焰华,武笃福.冷水机组水系统的配置及设计.暖通空调,2003,33(6):67-69
[51] 伍小亭.空调设计中的一些基本问题值得重视.全国暖通空调制冷 2000 年学术年会资料集:368-374
[52] Michel A. Bernier, Bernard Bourret. Pumping Energy and Variable Frequency Drivers. ASHRAE Journal, 1999, 12:37-40.
[53] 樊金花.关于空调水系统循环水泵夏冬季合用的探讨.山西建筑,2004,30(12):99-100
[54] 王晓松.暖通空调变流量水力系统的全面平衡.暖通空调,2005,35(7):77-81
[55] 符永正,刘万岭,迟小光.自力式调节阀适用条件分析.区域供热,2002,4:12-16
[56] 费人杰.动态流量平衡阀的应用.制冷,1999,18(2):69-71
[57] 王成,郝岩峰,施舜天.动态流量平衡阀在暖通工程中的应用.制冷空调与电力机械,2003,2:42-46
[58] 邢秀强,崔云川.平衡阀应用在空调水系统中需要注意的问题.建筑热能通风空调,2001,1:64-65
[58] 陈清,陈振双,涂光备.动态流量平衡阀的原理及其应用.煤气与热力,2000,20(6):443-445
[59] 朱伟峰,江亿.一次泵冷冻水系统直接应用变频的模拟分析及工程应用.制冷与空调,2003,3(1):25-31
[60] 黄维,徐伟,邹瑜,等.平衡阀与定流量阀在水系统平衡中的不同应用.暖通空调,1999,29(5):69-71
[61] 郭健翔,周扬民,仪垂杰,等.自力式流量控制阀可变过流面的设计.暖通空调,2005,35(1):59-60