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节能系统设计指南 | 新建系统的最佳选择,一次泵变流量系统

来源:特灵中国 作者:特灵中国

2022-11-11 17:29:13

设计指南 一次泵变流量系统

通常来说,空调系统是按照满负荷设计的,当负荷变化时,虽然冷水机组可以根据负荷调节相应的冷量输出,但是常规冷水系统在冷水机组的蒸发器侧的流量配置是固定的,定流量的冷冻水泵能耗没有跟随主机的部分负荷运行而变化水量,也没跟着冷水机组减载。

近年来在电子及自控技术的辅助下,冷水机组的制造技术得到有效提高,尤其是机组对负荷变化的响应时间大大缩短。先进的冷水机组可以在极大的范围内变流量运行(离心式变流量冷水机组约25%-125%,螺杆式变流量冷水机组约40%-125%,精确数据请参照制造商的ARI标准选型报告);在变流量工况下,先进的主机控制器仍然能维持稳定的水温控制,保证出水温度在允许的偏差范围内正常运行。因此,当负荷变化时,可以使冷水机组的蒸发器侧流量随用户的需求而变化,从而节约蒸发器侧水泵的能耗。

在管路系统固定不变的前提下,变频水泵的效率特性和水系统的阻力特性接近,理论上水泵的能耗与流量成3次方的关系(实际运行中由于末端控制阀位的变化会有一定差异),系统的阻力随着部分负荷时流量的下降而下降[(水量1/水量2)2=水阻1/水阻2]。如果蒸发侧的流量允许随着负荷的变化而变化,那么蒸发侧的水泵就无需全年保持夏季设计日的满载流量,在部分负荷运行时段水泵如冷水机组一样,部分负荷时流量减小(扬程也相应减少以配合系统阻力的下降),从而达到能耗降低的目的。

由于具备变流量能力的冷水机组的出现、变频器的普及、冷水系统群控技术的发展,使得一次泵变流量系统受到越来越多的关注与应用,技术日趋成熟。利用系统分析软件可以方便地分析采用一次泵变流星系统相比常规的一次泵定流最系统的节能优势。

为了理解一次泵变流量系统在运行上低能耗的特点,我们选择—个2400冷吨(8439kW)的酒店空调系统来分析。假定项目地点位于上海,全年空调运行时间为4月至11月,共计8个月。
点击查看大图

两个方案中水泵、冷却塔的配置一样,只是方案2的蒸发侧采用由末端压差控制的变流量水泵和相应的机房自控系统。


一次泵定流量与一次泵变流量机房设备年能耗比较

可以采用系统分析软件进行系统全年运行模拟分析,计算全年主机、水泵和冷却塔的综合运行能耗。在本案例中,采用—次泵变流量系统后,整个冷水机房全年节395,633kWh,比常规的一次泵定流量系统节约5.7%。

系统要求

可承受每分钟30-50%的流量变化率的冷水机组。机组每分钟允许流量变化率越大,变流量时出水温度波动越小。

冷冻水泵变频,并联连接。

旁通管尺寸=冷水主机的最低流量。允许的最低流量越小,系统节能的潜力越大。

特灵的冷水机组前馈控制与流量补偿,能快速稳定冷冻水出水温度。

一次泵变流量将为您:
减少机房设备能耗3~8%
减少初投资4~8%
减少系统运行费用3~5%
Q&A

冷水主机变频代替冷冻水泵变频,系统更节能吗?

这是相互独立的两件事,不能一概而论。当室外温度较低+离心冷水主机处于低负荷时(两条件同时满足),变频冷水机组会有更好能效表现。机房一般都至少两台主机以上配置,对于非单台冷水机组的系统,单台机组的运行负荷段并不会太低,因此是否选用变频主机,选用多少台变频主机,还需要根据项目所在地、系统设计而进行分析论证,而水泵变频变流量运行则更立竿见影。当然,也有很多项目经过论证,两种措施都有合理应用,也获得了较好的节能效益。

酒店应用中,变频离心机与高效离心机如何选择?

综合分析机组的满载效率和部分负荷效率,高效离心机可获得更佳能效。变频冷水机组侧重在机组的部分负荷效率,通常为25-75%负荷段,高效率冷水机组侧重在75-100%负荷段效率。即下图所示,机组负荷低,且冷却水温度相应降低时,变频机组的效率才比较高。通过500RT*2+300RT*1的机房负荷简单分析,可发现机组多运行在78%负荷以上。因此,可能采用高效离心机结合部分变频主机的方式会有更好的投资回报率。

行业案例—甘肃省某人民医院

甘肃省某人民医院住院部大楼一期(手术医技楼及外科病房楼),总投资5.6亿元,建筑面积6万5千平米,地上12层主要用于医技大楼和高级病房。此项目是甘肃省该年度十大重点建设工程之一,因此对日后的建筑能耗相当重视。如何能从节能角度,帮助医院达到期望的能耗标准,引起甘肃地区对建筑节能的更多关注,是特灵面临的挑战。

特灵解决方案:

特灵技术团队在通过和医院方以及设计院的多次沟通了解客户的需求后,提供了全方位的空调系统解决方案——高效率的冷水主机搭配一次泵变流量节能系统,全面提高医院冷水机房的能效。医院建筑冷量需求时刻在变化,一次泵变流量系统可以根据实际运行负荷改变冷冻水的供给量,从而降低水泵能耗,大幅节省冷冻水泵和区域泵安装空间和运行费用。

机组运用:

主机产品采用特灵2台CVHG三级压缩高效离心式变流量冷水机组及1台RTHD高效水冷螺杆式变流量冷水机组,为医院提供高效、稳定的冷源输出。

末端产品采用特灵34台CLCP空气处理机组及975台HFCF风机盘管,有效提升医院各区域室内的空气品质。

优势:

1.合理的机组组合,在医院的各种负荷需求下均能提供高效稳定的主机冷量输出;

2.根据空调负荷变化调节流经系统和冷水主机的冷冻水流量,在保证各时段的空调舒适度的前提下,节省系统的输送能耗。显著削减一次冷冻水泵与区域泵的运转成本,其中冷冻水泵的节能最为明显,最高节能率可达50%。

3.新建系统的最佳选择,和末端变流量主机定流量的二级泵系统相比,可大幅节省区域泵安装空间和费用。

一次泵变流量系统冷,水机房空调系统节能效果显著。

改变冷冻水的供给能耗,使水泵能耗降低,其中冷冻水泵的节能最为明显,最高节能达到了50%。

冷冻水泵和区域泵运行费用均有效降低。

要提高空调系统的效率,传统的做法是致力于每个部件,而特灵所讨论的方法则注重于整个冷水系统。一些实例表明,最优运行工况不一定就是目前的标准设计额定工况。对于不同的系统,最优运行工况点也可能不同,具体取决于所选取的设备、需求的负荷以及环境状况等。特灵致力于提供更多的系统解决方案给广大设计人员和用户,使整体系统运行按照负荷特性进一步节能,带来更多效益。

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