專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，特別適用于一種無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
空調(diào)是現(xiàn)代文明的產(chǎn)物，它已成為人們生活中不可或缺的設(shè)施了，但空調(diào)是耗能的，而且是耗能大戶(hù)?，F(xiàn)在，能源是關(guān)系我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)全局和國(guó)家安全的重要戰(zhàn)略資源，特別是處在尖銳的能源供需矛盾的風(fēng)口浪尖的空調(diào)行業(yè)，節(jié)能技術(shù)的推廣就顯得格外重要。
空調(diào)，特別是舒適性中央空調(diào)的負(fù)荷是隨季節(jié)、時(shí)間、氣候、設(shè)備、人員數(shù)量的增減時(shí)時(shí)變化的。為了跟蹤負(fù)荷的變化，在組合式空調(diào)器上和新風(fēng)機(jī)組上通常采用帶電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)。當(dāng)空調(diào)負(fù)荷發(fā)生變化引起送風(fēng)溫度(或回風(fēng)溫度)偏離設(shè)定值時(shí)，控制器根據(jù)偏差的大小，控制電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，改變輸入到盤(pán)管的水量，使空調(diào)器或新風(fēng)機(jī)組輸出的冷(熱)量和空調(diào)負(fù)荷相適應(yīng)，使被控溫度又回到設(shè)定值附近。風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)器跟蹤房間負(fù)荷的變化是采用帶開(kāi)關(guān)閥的溫度控制系統(tǒng)，通過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)器時(shí)均水流量產(chǎn)生的制冷(熱)量是和房間冷(熱)負(fù)荷相適應(yīng)的。為了減小并聯(lián)空調(diào)末端調(diào)節(jié)出力時(shí)相互干擾。通常中央空調(diào)系統(tǒng)在負(fù)荷側(cè)采用定壓、變流量控制系統(tǒng)。根據(jù)調(diào)節(jié)閥選擇的原理，在設(shè)計(jì)工況電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥上的壓降約等于盤(pán)管上的壓降(即選取閥權(quán)度為0.5，推薦閥權(quán)度為0.3～0.7)。這就是說(shuō)，即便是電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥選擇非常合理，設(shè)計(jì)工況時(shí)在一個(gè)有調(diào)節(jié)閥的空調(diào)水系統(tǒng)的支路中，水泵輸送功約有一半消耗在電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥上。而空調(diào)系統(tǒng)99％的時(shí)間是在75％負(fù)荷率以下區(qū)段工作的，季節(jié)平均負(fù)荷率只有58％(參見(jiàn)文獻(xiàn)曹琦.部分負(fù)荷綜合值IPLV的含義.制冷空調(diào)與電力機(jī)械，2003；曹琦.系統(tǒng)思考變頻泵的應(yīng)用.空調(diào)暖通技術(shù)(上海暖通技術(shù)交流網(wǎng)刊物)，2004-1 p9～11)。經(jīng)計(jì)算，在平均負(fù)荷率下，有電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的定壓變水量空調(diào)水系統(tǒng)的支路中，水泵輸送功約有83.2％消耗在電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥上。從以上對(duì)現(xiàn)有空調(diào)水系統(tǒng)應(yīng)用控制技術(shù)的分析，不難理解現(xiàn)有空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是按專(zhuān)業(yè)模塊、按一個(gè)一個(gè)元件的功能進(jìn)行“片面思考”的理念所構(gòu)成。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)普遍采用大保險(xiǎn)系數(shù)，因而造成設(shè)備大馬拉小車(chē)，在低效率、高能耗狀態(tài)運(yùn)行，引起能源的極大浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種不僅能使空調(diào)水系統(tǒng)的水泵的裝機(jī)容量降低10％～30％，而且能使水泵時(shí)時(shí)在最節(jié)能的全相似工況運(yùn)行，可以大大降低水泵的運(yùn)行能耗的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適中央空調(diào)系統(tǒng)。
實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣解決的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)由兩大部分組成冷卻水泵P2、冷水機(jī)組CH1的冷凝器C和冷卻塔CT組成的無(wú)電動(dòng)雙通閥冷卻水系統(tǒng)；由冷水機(jī)組CH1的蒸發(fā)器E、冷水泵P1、分水器DW、眾多的開(kāi)關(guān)閥K、眾多的空調(diào)末端AHU(空氣處理機(jī)、或風(fēng)機(jī)盤(pán)管)、集水器CW組成的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的冷水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中有冷卻水進(jìn)出水管上的兩個(gè)溫度變送器T和流量變送器F構(gòu)成的瞬間冷卻符荷信息提取系統(tǒng)，有冷卻水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器T和冷卻水泵P2驅(qū)動(dòng)變頻器IV組成的冷卻負(fù)荷跟蹤控制系統(tǒng)和冷卻水泵P2兩端的壓差變送器ΔP和流量傳感器F組成冷卻水系統(tǒng)總流動(dòng)阻力測(cè)量系統(tǒng)。冷水系統(tǒng)中有冷水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器T和流量變送器F構(gòu)成的瞬間冷符荷信息提取系統(tǒng)，有冷水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器T和冷水泵P1驅(qū)動(dòng)變頻器IV組成的冷負(fù)荷跟蹤控制系統(tǒng)，冷水泵P1兩端的壓差變送器ΔP和流量傳感器F組成冷水系統(tǒng)總流動(dòng)阻力測(cè)量系統(tǒng)以及各末端設(shè)備AHU前的開(kāi)關(guān)閥K組成構(gòu)成的空調(diào)末端不運(yùn)行即關(guān)閉的節(jié)能控制系統(tǒng)。無(wú)電動(dòng)雙通閥節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方案特點(diǎn)在于，用“系統(tǒng)思考”的理念，從無(wú)電動(dòng)雙通閥節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)的整體全局設(shè)計(jì)構(gòu)筑每一個(gè)子系統(tǒng)的功能和子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)，從而使系統(tǒng)整體的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行更為合理、自然、協(xié)調(diào)，涌現(xiàn)出傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)無(wú)法企及的新的特性無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥、顯著的節(jié)能效果和簡(jiǎn)約的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，去掉造價(jià)較貴、又有控制要求并消耗比較大的水泵輸送功率的電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥。無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)控制系統(tǒng)，不僅能使空調(diào)水系統(tǒng)的水泵的裝機(jī)容量約降低10％～30％，而且能使水泵時(shí)時(shí)在最節(jié)能的全相似工況運(yùn)行，可以大大降低水泵的運(yùn)行能耗。據(jù)計(jì)算，在滿(mǎn)足同樣負(fù)荷的前提下，無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥水支路的泵能耗，僅僅是有閥水支路的泵能耗的11.3％，節(jié)能的效果相當(dāng)顯著，同時(shí)使控制系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化。本發(fā)明不僅可以用到新設(shè)計(jì)的舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)上，也可以用于老的空調(diào)系統(tǒng)改造上。據(jù)介紹，我國(guó)在運(yùn)行的空調(diào)系統(tǒng)99％都是不節(jié)能的，本專(zhuān)利的系統(tǒng)的構(gòu)成、控制技術(shù)方案如果在老的空調(diào)系統(tǒng)改造中推廣應(yīng)用，也將產(chǎn)生巨大的節(jié)能效果?？傊景l(fā)明的推廣應(yīng)用，必然能夠取得可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。


圖1為本發(fā)明的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)流程圖。
具體實(shí)施例方式
附圖為本發(fā)明的具體實(shí)施例。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體內(nèi)容作進(jìn)一步說(shuō)明參照?qǐng)D1所示，無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，它由兩大部分組成冷卻水泵P2、冷水機(jī)組CH1的冷凝器C和冷卻塔CT組成的無(wú)電動(dòng)雙通閥冷卻水系統(tǒng)；由冷水機(jī)組CH1的蒸發(fā)器E、冷水泵P1、分水器DW、眾多開(kāi)關(guān)閥K、眾多的空調(diào)末端AHU(空氣處理機(jī)、或風(fēng)機(jī)盤(pán)管)、集水器CW組成的無(wú)電動(dòng)雙通閥冷水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)中有冷卻水進(jìn)出水管上的兩個(gè)溫度變送器T和流量變送器F構(gòu)成的瞬間冷卻符荷信息提取系統(tǒng)，有冷卻水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器T和冷卻水泵P2驅(qū)動(dòng)變頻器IV組成的冷卻負(fù)荷跟蹤控制系統(tǒng)和冷卻水泵P2兩端的壓差變送器ΔP和流量傳感器F組成冷卻水系統(tǒng)總流動(dòng)阻力測(cè)量系統(tǒng)。冷水系統(tǒng)中有冷水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器T和流量變送器F構(gòu)成的瞬間冷符荷信息提取系統(tǒng)，有冷水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器T和冷水泵P1驅(qū)動(dòng)變頻器IV組成的冷負(fù)荷跟蹤控制系統(tǒng)，冷水泵P1兩端的壓差變送器ΔP和流量傳感器F組成冷水系統(tǒng)總流動(dòng)阻力測(cè)量系統(tǒng)以及各末端設(shè)備AHU前的開(kāi)關(guān)閥K組成構(gòu)成的空調(diào)末端不使用即關(guān)閉的節(jié)能控制系統(tǒng)。無(wú)電動(dòng)雙通閥節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)方案特點(diǎn)在于，用“系統(tǒng)思考”的理念，從無(wú)電動(dòng)雙通閥節(jié)能型中央空調(diào)系統(tǒng)的整體全局設(shè)計(jì)構(gòu)筑每一個(gè)子系統(tǒng)的功能和子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)，從而使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行更為合理、自然、協(xié)調(diào)，涌現(xiàn)出傳統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)無(wú)法企及的新的特性無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥、顯著的節(jié)能效果和簡(jiǎn)約的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
本專(zhuān)利發(fā)明人在先200410073119.8的申請(qǐng)專(zhuān)利中，用“系統(tǒng)思考”的理念，從理論上已經(jīng)證明并提出了在阻力平方區(qū)，水路系統(tǒng)中任何阻力元件的綜合阻力系數(shù)S(管道的綜合阻力系數(shù)Si或局部阻力元件綜合阻力系數(shù)Sj)只和其幾何參數(shù)有關(guān)，而和通過(guò)它的流量大小無(wú)關(guān)的新的理念。
這個(gè)理念深刻的涵義在于，對(duì)于任何復(fù)雜的水路系統(tǒng)，和電路一樣，可以通過(guò)計(jì)算，求得水系統(tǒng)總的綜合阻力系數(shù)St，而St也只和水系統(tǒng)中的各個(gè)阻力元件的幾何參數(shù)有關(guān)，和系統(tǒng)總的流量Lt無(wú)關(guān)。系統(tǒng)中閥門(mén)開(kāi)度的改變，也就是閥門(mén)這個(gè)局部阻力元件的幾何參數(shù)發(fā)生了改變，它的綜合阻力系數(shù)Sj隨之發(fā)生改變，因而引起水系統(tǒng)總的綜合阻力系數(shù)St的變化。這個(gè)現(xiàn)象反映了水系統(tǒng)是一個(gè)統(tǒng)一的整體，是牽一發(fā)而動(dòng)全身的。
本專(zhuān)利發(fā)明人在先200410073119.8的申請(qǐng)專(zhuān)利中，已經(jīng)從理論上證明了水路系統(tǒng)在最節(jié)能的完全相似工況運(yùn)行的充分必要條件是，在(ΔPt-H0)-L(ΔPt——水泵壓頭，Pa；H0——水環(huán)路系統(tǒng)靜壓頭，Pa；L——水泵流量，m3/s)坐標(biāo)系統(tǒng)中總的綜合阻力系數(shù)St在運(yùn)行過(guò)程中保持恒定不變。水泵在完全相似的工況運(yùn)行，功耗和水泵轉(zhuǎn)速的3次方成正比，是最節(jié)能的運(yùn)行狀態(tài)。綜合阻力系數(shù)St在運(yùn)行過(guò)程中保持恒定不變，意味著水系統(tǒng)中沒(méi)有任何可以改變幾何參數(shù)的阻力元件，當(dāng)然也包括可以改變幾何參數(shù)的電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥(或有電動(dòng)雙通閥，但開(kāi)度一經(jīng)確定，在運(yùn)行中的開(kāi)度不再允許變動(dòng))。這就是發(fā)明無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)控制系統(tǒng)的理論依據(jù)。
在具體實(shí)施上，水系統(tǒng)的靜態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)非常重要。靜態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)是用已知流量特性的盤(pán)管做流量計(jì)，用盤(pán)管后面的隔離閥作調(diào)節(jié)閥或用靜態(tài)水力平衡閥，在支路額定資用壓差下，調(diào)節(jié)支路中的水流量等于額定流量的過(guò)程。靜態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)也是空調(diào)試調(diào)的主要內(nèi)容。靜態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)的目的是使每一個(gè)空調(diào)末端的水流量等于額定流量，達(dá)到這個(gè)要求，也就使水系統(tǒng)每一個(gè)支路的流量等于額定流量。靜態(tài)水力平衡調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)，是給水系統(tǒng)的每一條支路和水系統(tǒng)整體一個(gè)最小的、合適的綜合阻力系數(shù)。
空調(diào)總負(fù)荷和供回水溫度、流量的關(guān)系如公式(1)所示Q＝M·Cp(tw2-tw1) (1)式中Q——系統(tǒng)瞬時(shí)總冷(熱)負(fù)荷，W；M——水系統(tǒng)總質(zhì)量流量，kG/s，M＝ρLt；ρ——水的密度，4℃時(shí)，ρ＝1000，kG/m3；Cp——水的定壓比熱，4℃時(shí)，Cp＝4.186，kJ/(kG·℃)；Lt——水系統(tǒng)總體積流量，m3/s；tw2——回水總管回水溫度，℃；tw1——送水總管送水溫度，℃在通常的空調(diào)系統(tǒng)中，制冷時(shí)冷水供水溫度tw1＝7℃。當(dāng)冷水系統(tǒng)為定流量系統(tǒng)時(shí)，回水溫度tw2和空調(diào)負(fù)荷成正比。如果流量控制系統(tǒng)跟蹤的目標(biāo)是保持(tw2-tw1)＝5℃，那么從公式(1)可以看出，質(zhì)量流量M的變化和負(fù)荷變化成正比例。這時(shí)控制系統(tǒng)的配置和流程如圖1所示。系統(tǒng)設(shè)置的傳感器有水泵揚(yáng)程傳感器(ΔP)ΔPpt、水系統(tǒng)總供水、回水干管上的溫度傳感器(T)tw2、tw1，水系統(tǒng)總的流量傳感器(F)Lt；系統(tǒng)中并聯(lián)的每臺(tái)水泵均為變頻水泵(這種理論，對(duì)冷卻水系統(tǒng)、冷凍水系統(tǒng)均適用)。發(fā)明者在(文獻(xiàn)曹琦.系統(tǒng)思考變頻泵的應(yīng)用.空調(diào)暖通技術(shù)(上海暖通技術(shù)交流網(wǎng)刊物))一文中已經(jīng)證明，“一變多定”的變頻泵配置方案只適用于定壓、變流量水系統(tǒng)，它的能耗只和水泵流量的一次方成正比，這種方案取得的節(jié)能效果是有限的。要使水泵在最節(jié)能的完全相似的工況下運(yùn)行，也就是系統(tǒng)在變壓力、變流量狀態(tài)下工作，每臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的水泵必須是變頻的。同時(shí)筆者在(文獻(xiàn)曹琦.系統(tǒng)思考變頻泵的應(yīng)用.空調(diào)暖通技術(shù)(上海暖通技術(shù)交流網(wǎng)刊物))一文中也證明了，變頻泵的流量在100％～70％的流量范圍內(nèi)是節(jié)能的。通?？照{(diào)設(shè)計(jì)中采用三臺(tái)冷機(jī)配三臺(tái)變頻水泵一一對(duì)應(yīng)的組成方案，空調(diào)系統(tǒng)能量調(diào)節(jié)的方法是水泵變頻加水泵臺(tái)數(shù)的控制，如果每臺(tái)變頻泵的流量在100％～70％的流量范圍內(nèi)變化，能使整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的冷(熱)量出力從100％連續(xù)變化到21％，這完全滿(mǎn)足整個(gè)空調(diào)季節(jié)大樓負(fù)荷連續(xù)變化的控制要求，同時(shí)對(duì)于每一臺(tái)冷機(jī)的最小流量為額定值的70％，對(duì)冷機(jī)的運(yùn)行非常安全，同時(shí)每臺(tái)變頻水泵也在最節(jié)能的范圍內(nèi)運(yùn)行。
忽略建筑朝向引起的負(fù)荷大小、時(shí)間上的差異，并用適當(dāng)加大空調(diào)末端設(shè)計(jì)容量和利用風(fēng)機(jī)盤(pán)管風(fēng)機(jī)三速任選的功能來(lái)彌補(bǔ)各個(gè)空調(diào)區(qū)域負(fù)荷上的差異，加上人體對(duì)溫度的不敏感性，可以假定建筑物各個(gè)空調(diào)分區(qū)和各個(gè)房間的負(fù)荷變化是同步的。因?yàn)椋照{(diào)負(fù)荷中氣候引起的負(fù)荷是主要的，通常占80％以上，加上人體對(duì)溫度反應(yīng)的遲鈍，這種忽略人員、設(shè)備、朝向引起的負(fù)荷在時(shí)間上的差異，不會(huì)引起大樓空調(diào)效果實(shí)質(zhì)性的變差。
有了這個(gè)假設(shè)，在空調(diào)的末端只安裝綜合阻力系數(shù)小的開(kāi)關(guān)閥，去掉綜合阻力系數(shù)大的電動(dòng)雙通閥調(diào)節(jié)閥；空調(diào)系統(tǒng)中用量最大的房間風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)器的電動(dòng)兩通閥，控制上只在盤(pán)管運(yùn)行時(shí)才打開(kāi)，停止用時(shí)關(guān)閉，不作負(fù)荷開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)使用?？刂葡到y(tǒng)跟蹤總的回水、供水溫度差(tw2-tw1)＝5℃，改變變頻泵的供水流量，追蹤大樓負(fù)荷的變化。由于系統(tǒng)阻力特性是固定不變的，各個(gè)末端支路進(jìn)出口壓差和水泵的揚(yáng)程同步、成比例的變化，因而各個(gè)末端的流量和水泵的流量同步、成比例的變化，同時(shí)滿(mǎn)足末端負(fù)荷變化的要求。雖然，控制系統(tǒng)是按照總的回水、供水溫度差來(lái)控制整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的，并不知道哪一個(gè)末端變化多大，但系統(tǒng)是整體的，是牽一發(fā)動(dòng)全身的，整個(gè)大樓總的負(fù)荷變化是可以從系統(tǒng)總水管上設(shè)置的溫度傳感器tw2、tw1和水系統(tǒng)總的流量傳感器Lt精確測(cè)量出來(lái)，如公式(1)所示?？照{(diào)系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)，傳感器首先發(fā)現(xiàn)的是回水溫度tw2的變化，然后根據(jù)tw2與12℃的偏差，控制系統(tǒng)按一定規(guī)律改變變頻水泵的流量，使tw2趨于12℃。然而由于水系統(tǒng)的熱惰性很大，調(diào)節(jié)后要經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的時(shí)間才能反應(yīng)出來(lái)，因此控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)采用斷續(xù)控制，即調(diào)一調(diào)，停一停，等待系統(tǒng)反應(yīng)過(guò)來(lái)了，再調(diào)節(jié)，或者采用專(zhuān)門(mén)用于大慣性系統(tǒng)控制的斯密特預(yù)估控制。
空調(diào)末端設(shè)置的開(kāi)關(guān)閥，起到了不用時(shí)隨手關(guān)燈的節(jié)能作用。
由于水系統(tǒng)沒(méi)有可以改變幾何參數(shù)的電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥，系統(tǒng)總的最小綜合阻力系數(shù)St＝Const，水泵便會(huì)自動(dòng)沿著瞬時(shí)最小阻力特性曲線(xiàn)上運(yùn)行，各個(gè)空調(diào)末端也自動(dòng)同步按比例地增減流量，跟蹤負(fù)荷的變化，水泵時(shí)時(shí)自發(fā)地在最節(jié)能的全相似工況運(yùn)行。沒(méi)有電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的舒適性空調(diào)系統(tǒng)的控制、結(jié)構(gòu)比有電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥空調(diào)系統(tǒng)的更為簡(jiǎn)單，運(yùn)行更為節(jié)能，因而性能更為優(yōu)越。
實(shí)施例1支路水管有無(wú)電動(dòng)雙通閥阻力的比較。對(duì)于麥克維爾MDM-0813型組合式空氣處理機(jī)基本參數(shù)如下風(fēng)量20000m3/h；盤(pán)管結(jié)構(gòu)6排管；空調(diào)工況制冷量151kW；
進(jìn)出水管管徑DN65這種組合式空氣處理機(jī)適用于約1200m2的建筑物的全空氣空調(diào)系統(tǒng)。
水流量的計(jì)算7.21L/s，26.0m3/h；水管內(nèi)水流速2.17m/s；盤(pán)管水阻力117kPa。
根據(jù)自控原理，在給MDM-0813型組合式空氣處理機(jī)的盤(pán)管水路選取電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥時(shí)，雙通調(diào)節(jié)閥的閥權(quán)系數(shù)Wv＝0.5(推薦Wv＝0.3～0.7，選取中間值)，這時(shí)選用調(diào)節(jié)閥的壓降為120kPa，計(jì)算調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)Kv＝23.73。
查SIMENS雙通調(diào)節(jié)閥特性，選DN50 VVF41.50型電動(dòng)雙通閥，它的Kv＝31；計(jì)算該閥門(mén)裝入MDM-0813型組合式空氣處理機(jī)的盤(pán)管水路中在額定流量時(shí)，閥門(mén)兩端的壓降為0.70bar；實(shí)際閥權(quán)度系數(shù)Wv＝0.375。那么117+70＝187kPa，就是該水支路的資用壓力。假定空調(diào)年運(yùn)行時(shí)間為2400h，電費(fèi)為1.00元/kWh。水泵輸送額定水量在支路上或支路閥門(mén)上的功耗由公式(2)計(jì)算Wv＝(ΔPv·L)/(ηp·ηm·ηm) (2)式中Wv——水泵輸送額定水量在水支路上或閥門(mén)上的功耗，W；ΔPv——水支路或閥門(mén)兩端水壓降，Pa；L——通過(guò)閥門(mén)的流量，m3/h；ηp——水泵流動(dòng)效率，額定工況ηp≈0.85；ηm——水泵電機(jī)效率，額定工況ηp≈0.87；ηin——變頻器效率，額定工況ηp≈98％。
1.對(duì)于定壓、變流量水系統(tǒng)1).額定工況水泵輸送額定水量在閥門(mén)上的功耗，是將相應(yīng)額定工況參數(shù)代入公式(2)計(jì)算得到977W；支路水泵總功耗為2610W；
2).對(duì)于有電動(dòng)雙通閥定壓變流量空調(diào)系統(tǒng)，在空調(diào)季節(jié)時(shí)均負(fù)荷率58％時(shí)，支路水流量為額定流量的58％，為4.18L/s，資用壓力不變的情況，閥門(mén)上的壓降147.7kPa，功耗為834.7W，全年水泵消耗在閥門(mén)上的運(yùn)行電費(fèi)為2003.2元；支路總功耗為1513.8W，全年水泵消耗在支路上的運(yùn)行電費(fèi)為3633.1元。
2.對(duì)于無(wú)電動(dòng)雙通閥水路系統(tǒng)，水泵始終處于最節(jié)能的全相似工況運(yùn)行1).額定工況水支路的功耗只是盤(pán)管上的功耗，考慮到有變頻器，功耗為1666.3W；2).在空調(diào)季節(jié)時(shí)均負(fù)荷率58％時(shí)，支路水流量為額定流量的58％，為4.18L/s，水支路的功耗為325.1W，全年水泵消耗在支路上的運(yùn)行電費(fèi)為780.2元，是有電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥水系統(tǒng)全年運(yùn)行電費(fèi)的21.5％，節(jié)省率在78.5％，節(jié)能效果十分顯著。同時(shí)一套DN50電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的價(jià)格為3300元，配套的溫度傳感器和樓控系統(tǒng)的一個(gè)AI、一個(gè)AO接口軟件控制器價(jià)格4500元左右，去掉電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的系統(tǒng)可節(jié)省設(shè)備一次投資費(fèi)約7800元。這只是一個(gè)組合式空調(diào)器產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益，如果系統(tǒng)非常大，空調(diào)器非常多，節(jié)省運(yùn)行電費(fèi)和一次性投資將是非?？捎^(guān)的。
由于本專(zhuān)利提出的空調(diào)水系統(tǒng)沒(méi)有電動(dòng)雙通閥及其控制系統(tǒng)，水泵時(shí)時(shí)自發(fā)地在最節(jié)能的全相似工況運(yùn)行。因而系統(tǒng)的構(gòu)成、控制簡(jiǎn)單，投資節(jié)省，節(jié)能效果顯著，節(jié)能理念新穎。因此，本專(zhuān)利的推廣使用，必將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益。
權(quán)利要求
1.無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，包括兩大組成部分冷卻水泵(P2)、冷水機(jī)組(CH1)的冷凝器(C)和冷卻塔(CT)組成的無(wú)電動(dòng)雙通閥冷卻水系統(tǒng)；由冷水機(jī)組(CH1)的蒸發(fā)器(E)、冷水泵(P1)、分水器(DW)、每個(gè)支路上的開(kāi)關(guān)閥(K)、各個(gè)空調(diào)末端空氣處理機(jī)或風(fēng)機(jī)盤(pán)管(AHU)、集水器(CW)組成的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥冷水系統(tǒng)，其特征在于還包括由冷卻水系統(tǒng)中有冷卻水進(jìn)出水管上的兩個(gè)溫度變送器(T)和流量變送器(F)構(gòu)成的瞬時(shí)冷卻負(fù)荷信息提取系統(tǒng)，有冷卻水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器(T)和冷卻水泵(P2)驅(qū)動(dòng)變頻器(IV)組成的冷卻負(fù)荷跟蹤控制系統(tǒng)和冷卻水泵(P2)兩端的壓差變送器(ΔP)和流量傳感器(F)組成冷卻水系統(tǒng)總流動(dòng)阻力測(cè)量系統(tǒng)；冷水系統(tǒng)中有冷水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器(T)和流量變送器(F)構(gòu)成的瞬時(shí)冷負(fù)荷信息提取系統(tǒng)；有冷水進(jìn)出水總管上的兩個(gè)溫度變送器(T)和冷水泵(P1)驅(qū)動(dòng)變頻器(IV)組成的冷負(fù)荷跟蹤控制系統(tǒng)；有冷水泵(P1)兩端的壓差變送器(ΔP)和流量傳感器(F)組成冷水系統(tǒng)總流動(dòng)阻力測(cè)量系統(tǒng)和各末端設(shè)備(AHU)前的開(kāi)關(guān)閥K組成構(gòu)成的空調(diào)末端不運(yùn)行即關(guān)閉的節(jié)能控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于冷水系統(tǒng)和冷卻水系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)用于負(fù)荷調(diào)節(jié)的電動(dòng)雙通閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于從冷水泵(P1)進(jìn)出口提取冷負(fù)荷變化信息并精確跟蹤冷負(fù)荷變化；在于從冷卻水泵(P2)進(jìn)出口提取冷卻負(fù)荷變化信息并精確跟蹤冷卻負(fù)荷變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于變頻的冷水泵(P1)和冷卻水泵(P2)時(shí)時(shí)自發(fā)地在最節(jié)能的全相似工況下運(yùn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，其特征在于，整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)中各個(gè)空調(diào)末端是同步跟蹤空調(diào)負(fù)荷變化的。
全文摘要
本發(fā)明是一種無(wú)電動(dòng)雙通調(diào)節(jié)閥的節(jié)能型舒適性中央空調(diào)系統(tǒng)，由兩大部分組成冷卻水泵P
文檔編號(hào)F24F3/00GK1605809SQ20041007325
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2004年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月10日
發(fā)明者曹琦, 張晨, 曹秋云, 曹春麗 申請(qǐng)人:曹琦