中央空調(diào)水系統(tǒng)多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況研究

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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)建筑節(jié)能與綠色建筑中央空調(diào)水系統(tǒng)多臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行工況研究一，前言中央空調(diào)系統(tǒng)中，水泵的能耗占系統(tǒng)總能耗的20％左右．同時(shí)．根據(jù)美國(guó)制冷空調(diào)協(xié)會(huì)(ARI)統(tǒng)計(jì)．空調(diào)設(shè)備全年約90％的時(shí)間在負(fù)荷率70％以下運(yùn)行。因此，隨著技術(shù)的進(jìn)步和設(shè)備的成熟．近年來(lái)變頻調(diào)速技術(shù)在越來(lái)越多中央空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)都得到應(yīng)用，以期降低水泵能耗。但在項(xiàng)目實(shí)際設(shè)計(jì)和運(yùn)行中．往往對(duì)多臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)運(yùn)行的實(shí)際工況認(rèn)識(shí)模糊．有設(shè)計(jì)者和設(shè)備廠家提出了并聯(lián)水泵越多越節(jié)能的觀點(diǎn)．還出現(xiàn)了在空調(diào)部分負(fù)荷工況下．是同步變頻還是工頻+變頻的技術(shù)分歧．設(shè)計(jì)人員與物業(yè)管理人員在此類(lèi)問(wèn)題上的認(rèn)識(shí)也不一致

2、。本文根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)．針對(duì)大、中型公共建筑中，采用多臺(tái)冷水機(jī)組、配置多臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)．在滿(mǎn)負(fù)荷和部分負(fù)荷工況下的水泵控制方案進(jìn)行分析討論．為中央空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。二、分析案例的空調(diào)方案概況本文以結(jié)合本公司的上海世博招商局中心和北京康拉德酒店兩個(gè)項(xiàng)目的中央空調(diào)案例．對(duì)多臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)在不同負(fù)荷率工況條件下的運(yùn)行策略進(jìn)行對(duì)比分析。兩個(gè)項(xiàng)目的中央空調(diào)設(shè)計(jì)概況如下上海世博招商局中心由區(qū)域冷凍站提供冷源．冷凍站與本建筑之間通過(guò)板式換熱器提供冷凍水。配置兩用一備共三臺(tái)相同型號(hào)的冷凍泵．每臺(tái)水泵額定流量為160m3／h．揚(yáng)程為33．3M(H20

3、)。北京康拉德酒店中央空調(diào)為配置了三臺(tái)550RT離心冷水機(jī)組．冷凍水循環(huán)采用一次泵方案，三臺(tái)冷凍水泵并聯(lián)同時(shí)運(yùn)行．每臺(tái)水泵額定流量為290m3／h．揚(yáng)程為35M(H20)。三、招商局中心雙泵工頻并聯(lián)運(yùn)行工況分析1．計(jì)算管路特性系數(shù)值根據(jù)H=S×Q2．代入滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)H=33．3M(H20)、Q=160×2m3，h=320m3，h=O．0889m3／s．可計(jì)算出管路特性曲線(xiàn)系數(shù)S=4213～．2、繪制冷凍水系統(tǒng)工況圖根據(jù)S計(jì)算值和水泵樣本曲線(xiàn)(分析采用格蘭富HS離心雙吸口招商地產(chǎn)控股股份有限公司梁家成泵樣本．型號(hào)為200—150·483．配6極電機(jī))．在Q·H坐標(biāo)

4、系中繪制管路特性曲線(xiàn)圖、單臺(tái)水泵樣本曲線(xiàn)．并用水泵的橫加法原理繪制出兩臺(tái)水泵并聯(lián)工頻運(yùn)行的特性曲線(xiàn)圖(此時(shí)水泵的高效運(yùn)行段與管路特性曲線(xiàn)有交點(diǎn))：砌矚，l■暑l{nI^一注：圖中．(Q-H)1．2為每臺(tái)泵的工頻運(yùn)行曲線(xiàn)．(Q—H)1+2為兩臺(tái)泵工頻并聯(lián)運(yùn)行曲線(xiàn)．D點(diǎn)為滿(mǎn)負(fù)荷工況下兩臺(tái)水泵工頻并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的運(yùn)行工況點(diǎn)．即管路設(shè)計(jì)工況點(diǎn)．A點(diǎn)為單臺(tái)水泵工頻運(yùn)行(另一臺(tái)泵停機(jī))的運(yùn)行工況點(diǎn)．P點(diǎn)為兩臺(tái)泵工頻并聯(lián)運(yùn)行的管路實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)．M點(diǎn)為60％負(fù)荷率時(shí)管路運(yùn)行工況點(diǎn)。3、滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)運(yùn)行工況分析1)HP>HD．QP>QB．說(shuō)明雙泵工頻并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際運(yùn)行工況點(diǎn)流量、

5、揚(yáng)程均高于設(shè)計(jì)需求。該偏離值與管路特性曲線(xiàn)、水泵特性曲線(xiàn)相關(guān)。2)QA，QD=310．63／320=0．97．說(shuō)明單臺(tái)水泵運(yùn)行的調(diào)節(jié)能力很強(qiáng)．只開(kāi)一臺(tái)循環(huán)泵即可滿(mǎn)足絕大部分的部分負(fù)荷情況需求；3)QP，QA=338．75，310．63=1．09．說(shuō)明兩臺(tái)水泵并聯(lián)運(yùn)行時(shí)．在工況點(diǎn)上的總水量不能比單泵運(yùn)行時(shí)成倍增加．在空調(diào)水系統(tǒng)中．由于管路曲線(xiàn)較陡(S值較大)．而水泵特性曲線(xiàn)又較平緩．這種現(xiàn)象更為明顯．而且隨著并聯(lián)水泵臺(tái)數(shù)的增加．總水量的折減量會(huì)更大．在本案例中，兩臺(tái)水泵的合并流量?jī)H比單臺(tái)水泵運(yùn)行增加了9％。4、負(fù)荷流量介于P點(diǎn)與A點(diǎn)之間時(shí)的水泵運(yùn)行策略分析1)

6、工頻+變頻并聯(lián)運(yùn)行的可行性分析變頻水泵可視為流量、揚(yáng)程均小于工頻水泵的小泵。根據(jù)水泵并聯(lián)運(yùn)行的原理．若要兩臺(tái)或兩臺(tái)以上水泵能夠并聯(lián)工作．必須滿(mǎn)足如下條件：a、水泵的揚(yáng)程有重疊段．即大泵的最低揚(yáng)程小萬(wàn)方數(shù)據(jù)于小泵的最大揚(yáng)程：b、水泵的疊加曲線(xiàn)與管路運(yùn)行曲線(xiàn)有交點(diǎn)；即保證所有水泵均在高效段工作：c、變頻水泵的運(yùn)行運(yùn)行工況點(diǎn)滿(mǎn)足水泵的相似律．即滿(mǎn)足f1，f2=n1，n2=Q1，Q2．H1，H2=(n1，n2)2，N1，N2=(n1，n2)3，且H1=K×Q12．H2=K×Q22(f、n、Q．H、N分別表示水泵的電機(jī)運(yùn)行頻率、轉(zhuǎn)速、水泵流量、揚(yáng)程及耗功率，下標(biāo)1、2

7、分別表示工頻和變頻工況．K為等效率曲線(xiàn)系數(shù))。由于中央空調(diào)的冷凍水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)．管路特性曲線(xiàn)為經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的拋物線(xiàn)．因此實(shí)際上水泵的等效率曲線(xiàn)系數(shù)K值與管路特性系數(shù)S值相等，即K=4213．5。下面用圖解法求出本案例變頻水泵的運(yùn)行工況點(diǎn)H：和Q2．并校核H：和Q：是否滿(mǎn)足上述條件。假設(shè)需要兩臺(tái)水泵以工頻+變頻方式運(yùn)行于下圖的D點(diǎn)．從D點(diǎn)引水平線(xiàn)與水泵特性曲線(xiàn)交于B點(diǎn)．與坐標(biāo)縱軸交于C點(diǎn)。此時(shí)工頻水泵運(yùn)行于B點(diǎn)．在圖上測(cè)量得到工頻泵的運(yùn)行參數(shù)HB=33．3M(H20)，QB=283m3，h：由此可推導(dǎo)出H2=HB=33．3M(H20)，Q2=QD-QB=320-

8、283=37m3／h=O．01028m3／s。計(jì)算H