暖通水系统的水力平衡与高效输配

系统水力平衡与高效输配 能源分布及医药领域能耗 40%的全球能源消耗用于建筑* 其中的50%由暖通空调系统消耗* 中国医药规上企业能耗占制造业能源消耗比重0.46%其中电力消耗487.56亿千瓦时,占电力消费总量0.57%(2021） Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved (*)欧盟委员会《建筑能效指导》&美国能源部《建筑能耗数据手册》 (*)《中国能源统计年鉴2022》 空调系统能耗分布 主机侧输配侧末端侧 4 3 2 1 70-80%0.5-17% Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 冷机能效 冷凝器 Tr Ts 蒸发器 冷机 制冷系数COP表示冷机效率: �蒸发器 𝐶𝑂�= �压缩机 ≈2.5…4…6 当水和制冷剂之间的对数平均温差保持很高的时候热传导(因此COP)会比较好 蒸发器制冷剂温度保持不变Tr 供水温度Ts通常保持不变 因此回水温度Tr必须保持“高”来保持高对数平均温差Ts 制冷剂饱和吸收温度 保持一个高Tr(因此高温差T=Ts-Tr)在部分负荷的时候提供更高的COP Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 泵耗 这是水力输配系统主要的能源消耗 泵耗最小化: 通过设计降低所需水泵扬程避免压差增长因素 找到变频泵的最佳设定点 制冷7-17%* 供热0.5-1.5%* *占总能量消耗 获得一个流量正确调节的变流量系统 𝐶𝑝𝑢𝑚� =𝐶0 +𝐻�⋅� � 利用最新的水泵技术(变频,异步电机) 对水泵进行选型以使它们在最佳效率区域运转 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 水力不平衡问题 为避免住户投诉 水泵: 过大选型开到最大换成大泵 –过流更厉害 –欠流减少 –系统在全局过流中工作 –水泵扬程极大增加 –为弥补20%的欠流，水泵能耗需要增加一倍 90%的系统中，实际输配流量大于设计流量的150%. 来源：2002年4-5月发表于CFP日报的法国暖通空调研究与培训中心的一项调查. Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 设计状态 70.2*1497=105089.4 𝐶𝑝𝑢𝑚� =𝐶0 +𝐻�⋅� � 7 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 运行状态 70.2*1609=112951.8 𝐶𝑝𝑢𝑚� =𝐶0 +𝐻�⋅� � 8 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 达标运行状态 98.7*1908=188319.6 𝐶𝑝𝑢𝑚� =𝐶0 +𝐻�⋅� � 9 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 负荷变化 热负荷%巴黎 100 90 80 70 60 100 90 80 70 60 哥本哈根 纽约 100 90 80 70 60 50% 5050 4040 3030 2020 1010 00 0102030405060708090100供热季%0102030405060708090100 50 40 30 20 10 0 0102030405060708090100 冷负荷% 100 90 80 70 60 墨尔本 东京 100 90 80 70 60 100迪拜 90 80 70 60 50% 50 40 30 20 10 0 0102030405060708090100 50 40 30 20 10 0 0102030405060708090100 50 40 30 20 10 0 0102030405060708090100 制冷季% Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved q kv 比例控制——终端设备特性vs控制阀特性u 为了使整个环路尽可能趋于线P 性特性，末端设备的非线性特P 仅在p恒定的情况下成立: q=Kv√(p) 性就可以通过一个具有等百分比特性的控制阀所补偿。 u P(能量输出)q(流量)=KvP(能量输出) 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% + q(Flow) 0%20%40%60%80%100% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% = h(Lift) 0%20%40%60%80%100% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% h(行程) 0%20%40%60%80%100% 末端特性曲线控制阀特性曲线(等百分比) Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 变流量与压差变化 100 90 70 80一半负荷及以下占制冷/加热季节总时间的相当大的比例 60 50 40 30 20 10 0 50%负荷 0102030405060708090100 散热量 Dp 100% 80% 60% 40% 20% 0% 0%20%40%60%80%100% 压差 20% 流量 4%压降 Δ��𝑞2 120% 100% 80% 60% 40% 20% 0% 0%50%100%150%200% 流量 供水温度恒定 压力下降减少到初始值的4%。水泵扬程几乎完全施加在控制阀上 12 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 无平衡措施，控制阀开度100%和20% 858l/h 172% 118l/h 24% 4圈4圈 100%20% 13 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 静态平衡措施，控制阀开度100%和20% 493l/h 99% 115l/h 23% 0.65圈0.65圈 100%20% 14 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 测量阀 + 流量测量 H P + 压差稳定 - - 压差控制器 压差控制器 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 动态平衡措施，控制阀开度100%和20% 497l/h 99% 64l/h 13% 4圈4圈 100%20% 16 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 变频泵的设定点 如果使用系统的平衡方法的时候平衡自动揭示了优化的设定点: 1 使用平衡方法保证了平衡阀上的最小压力降 平衡方法“TA无线法” 3 重新开启主阀并调整泵速 17 2所有剩余水泵扬程都加在了主平衡阀上 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved “失控”的代价 供热 6to11%*冬季室温提高1℃增加系统能耗 12to18%* 夏季室温降低1℃增加系统能耗 制冷 (*)占系统年度能耗的百分比 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved qp H pV C STAD 控制精度 �= Δ�控制阀全开并在设计流量下 控制阀全关 Δ� 阀权度定义了控制阀关闭时加在 qp H qs STAD-B qb C STAD-P pV 控制阀两端的压差变化了多少。 这个值揭示了当控制阀关闭时控制阀减少通过流量的有效性。 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 智能控制 Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved BLE5.0(BLE4) 智能手机和平板 (Android和iOS) 无需电脑，无需线缆，无需dongle MQTT 到和从云 无线线程通讯 到其它TA-Smart Buscomm •BACnetMS/TP •ModbusRTU •BACnetIP •ModbusTCP 从/到BMS 0-10VDC(or0-20mA) 从BMS(PLC) 0-10VDCfeedback 到BMS(PLC) 20 谢谢！ Copyright©(2020)IMIHydronicEngineering.Allrightsreserved 医药行业销售：李志伟13916545331