二次泵变水量空调冷冻水系统概述.doc

二次泵变水量空调冷冻水系统概述   本课题的主要研究对象是上海某大厦的空调冷冻水系统，如图2.1所示。空调冷冻水系统是指由以中央设备供应的冷冻水为介质并送至末端空气处理设备的水路系统。  供水  回水 空调机 空调机 空调机 图2.2a 同程系统  供水  回水 空调机 空调机 空调机 图2.2b 异程系统 图2.2 同程与异程 图2.1 大厦变水量冷冻水系统 空调机组 风机盘管机 T1 F T2 V2 A B ΔP V1 风机盘管机 空调机组 空调机组                                         §2.1 空调冷冻水系统的形式 根据水压特性要求，空调冷冻水系统必须是闭式水系统，它主要有两种划分方式[15]： 一．各末端设备的水流程划分，可分为同程式系统和异程式系统。 同程系统（图2.2a）中，水流通过各末端设备时的路程都相同（或基本相等），它的优点是各末端环路的水流阻力较接近，有利于水力平衡，可以减少系统初调试的工作量。同程系统很少用于高层建筑中，对层次较低的建筑而言比较经济。 异程系统（图2.2b）中，水流经每个末端的流程不相同，通常越远离冷源机房的末端，环路阻力越大。采用异程系统的主要优点是节省管道及其占用空间（一般来说它与同程系统相比可节省一条回水总管），对初投资较为有利。异程系统对于现今采用节能的变水量系统的建筑而言是一种比较经济的管道布置方式。图2.1所示的大厦系统就是异程系统。 二．按水量特性划分，可分为定水量系统和变水量系统。 （一）定水量系统（图2.3）中，没有任何自动控制水量的措施，系统水量的变化基本上由水泵的运行台数所决定。因此，通常通过各末端的水量是一个定值，或随水泵运行台数呈阶梯型变化，而不能进行无级控制。它的缺点就是，当末端负荷减少时，无法控制温、湿度参数，造成区域过冷或过热。由于多数工程在末端设置三通自动调节阀（图2.4）以解决末端控制问题，所以定水量系统又称带有三通阀的系统[5]。  供水  回水 空调机 图2.4三通阀的采用  供水  回水 空调机 空调机 图2.3定水量系统 冷水机组 冷水机组                     定水量系统管道简单，控制方便或不需控制，但由于其能源浪费严重，现在已用的越来越少。且从初投资方面来看，表面上这种系统构造简单，而实际上因管路中要用到太多的三通阀，其费用会比一个同等规模的采用变速二次泵的变水量系统的花费还高。所以，目前只有一些使用标准较低的民用建筑和间歇使用的建筑（如体育馆、展览馆、影剧院等）还在采用。 （二）从广义上讲，变水量系统包含变冷水量系统和变冷却水量系统，它们是两个相对独立的系统。这两个系统在水力上相互独立，但热力上却紧密相关、不可分割。空调冷水循环系统把室内的热量带入制冷机工质中，然后冷却水系统将其从制冷机工质排入大气。因此本课题中所提到的变水量系统均指变流量冷水系统，而非变流量冷却水系统。 1．变水量系统的基本原理 变水量系统运行的基本原理可用热力学第一定律表述为[16]：                                                 （2.1） 式中：Q——系统冷负荷； W——冷水流量； C——冷水定压比热； Δt——冷水系统送回水温差。 热力学第一定律表明，在冷水系统中，通过调整冷水流量或冷水系统送回水温差可以适应实际冷负荷大小的改变。 在冷水系统盘管或负荷末端，进行冷水系统设计时，Q，W，Δt已经确定，Q为系统设计工况下的冷负荷，Δt为按规范确定的温差，一般取5℃，因此冷水量也被确定，系统按这些值设计选择设备。当系统设计完成并投入运行后，Q成了独立参数，它与室外的气象条件和室内散热量等诸多因素相关。当系统冷负荷Q变化时，为保证式2.1的平衡，由热力学第一定律，系统也必须相应改变冷水流量W或温差Δt的大小。例如，当冷负荷在某一时刻为设计值的50％，并且冷水供水温度不变，那么对于冷水系统来说可能会产生三种情况： （1）    流量减为设计流量的50％； （2）    Δt减小； （3）    两者同时变化。 如果改变供回水温差Δt，而保持流量W不变，则形成定流量系统。如果保持冷水供回水温差Δt不变，改变冷水流量W则形成变水量系统。理想的变水量系统，其送回水温差保持不变，而使冷水流量与负荷成线性关系。因此所谓变水量系统，实质上是指负荷侧（有时也称用户侧）在运行过程中，水量不断改变的水系统。                       2．变水量系统的分类 按水泵布置方式不同，变水量系统主要可分为以下几种[5]： （1）    定速水泵阶梯式变流量系统 （2）    一次泵变水量系统[17] （3）    二次泵变水量系统 （4）    三级泵变水量系统 其中