既有建筑空调水系统节能改造

论文摘要

建筑能耗已经从1995年的占到我国整个能耗的11.7%上升到2008年的27.5%,随着经济的发展和城镇化的加快,建筑能耗还会持续增加,直到接近或者达到发达国家平均建筑能耗占总能耗的33%。我国城乡既有建筑面积达420亿平方米,既有建筑中95%以上为高能耗建筑,因此建筑节能势在必行。中央空调系统能耗在建筑能耗中占有很大比重,在商业建筑中占建筑总能耗的65%左右,空调系统节能意义重大。然而我国绝大多数既有建筑中央空调水系统不但为定流量系统,在运行过程中系统冷冻水流量不随负荷变化,而且由于设计时选型过大,导致设备工作点不在高效区,造成水泵电耗大量浪费。随着节能减排被提上议事日程,既有建筑空调水系统改造日益受到重视,作为目前最有效的节能措施之一的一次泵变流量系统研究和应用逐渐受到人们的重视。本文对一次泵定流量系统与一次泵变流量系统进行了全方位的比较和分析,得出一次泵定流量系统改造成一次泵变流量系统完全可行,并在此基础上归纳了一次泵变流量系统的一些基本理论知识和常用的控制方式及其原理。引入了变频器效率、电机效率、水泵效率,总结了变频水泵功率计算方法。在阐述空调水系统常用的水力平衡阀的功能和设置原则的基础上,进一步总结了平衡阀的选型计算方法以便实现水泵变流量时系统全面水力平衡。为了能够理论联系实际,通过多次调查,选定哈尔滨某大厦的空调系统,收集其基本资料及部分运行数据,分析该大厦空调系统存在的问题,利用DeST建立模型模拟了该建筑在典型气象年的室外气象参数下整个空调季的逐时动态冷负荷,在不改变蒸汽型溴化锂冷水机组的蒸汽消耗率的条件下,对该大厦进行了水泵叶轮切削、水泵更换和变流量三种模拟改造,并使用Matlab编程分别计算了三种模拟改造的节电量和节能率。最后通过选用动态平衡阀,实现了系统的的动态水力平衡,在此基础上分析了大厦变流量改造三种控制方式的水力平衡。本课题系“十一五”国家科技支撑计划重大项目“既有建筑综合改造关键技术研究与示范”课题五“既有建筑设备改造关键技术研究”(2006BAJ03A05)所属内容。通过本文研究发现既有建筑空调水系统通过简单的改造就能节省大量的水泵电能,说明了既有建筑空调水系统节能潜力巨大,为既有建筑空调水系统改造提供参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 变流量系统的国内外研究现状及应用
• 1.2.1 既有建筑空调水系统存在的问题
• 1.2.2 既有建筑空调水系统改造的研究现状
• 1.2.3 一次泵变流量系统的研究现状
• 1.2.4 变流量对冷机的影响研究现状
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第2章 一次泵变流量系统工作原理
• 2.1 现有一次泵水系统形式
• 2.1.1 一次泵定流量系统
• 2.1.2 一次泵变流量系统
• 2.2 一次泵定流量系统改造成变流量系统的关键
• 2.2.1 冷机允许的最小流量
• 2.2.2 冷水机组允许的流量变化率
• 2.2.3 旁通阀和旁通管选择及控制
• 2.2.4 冷水机组加减机控制
• 2.2.5 变频调速水泵的控制
• 2.2.6 变频水泵的最低转速与最小流量
• 2.2.7 变流量时系统的稳定性
• 2.3 冷却水系统变流量
• 2.4 变流量对主机性能影响
• 2.5 变流量对风机盘管性能的影响
• 2.6 本章小结
• 第3章 一次泵变流量的控制方式和全面水力平衡
• 3.1 冷冻水变流量控制方式
• 3.1.1 温差控制
• 3.1.2 干管压差控制
• 3.1.3 末端压差控制
• 3.2 一次泵变流量系统水泵能耗计算方法
• 3.2.1 变频泵的各种效率
• 3.2.2 不同控制方式下水泵变频时的能耗
• 3.3 全面水力平衡
• 3.3.1 水力平衡的概念
• 3.3.2 平衡阀的类型
• 3.3.3 平衡阀的选型方法
• 3.3.4 平衡阀的设置要点
• 3.4 本章小结
• 第4章 模拟改造大厦基本情况
• 4.1 模拟改造大厦建筑基本情况
• 4.2 大厦空调系统
• 4.2.1 大厦空调系统设备
• 4.2.2 大厦空调水系统
• 4.3 大厦空调系统的测试和运行
• 4.3.1 大厦空调系统的运行
• 4.3.2 大厦空调水系统运行数据的测试
• 4.4 大厦空调系统存在的问题
• 4.5 本章小结
• 第5章 建筑负荷模拟及空调水系统改造
• 5.1 基于DeST 的建筑负荷动态模拟
• 5.1.1 DeST 简介
• 5.1.2 建筑全年动态负荷模型的建立
• 5.2 建筑逐时动态负荷模拟结果
• 5.2.1 建筑低区逐时冷负荷
• 5.2.2 建筑高区逐时冷负荷
• 5.3 大厦空调水系统改造
• 5.3.1 大厦空调水系统的水力计算
• 5.3.2 大厦水泵叶轮切削
• 5.3.3 大厦冷冻、冷却水泵更换
• 5.3.4 大厦水系统的变流量改造
• 5.4 一次泵变流量系统冷机能耗分析
• 5.4.1 冷冻水量对蒸汽型溴化锂冷水机组制冷量的影响
• 5.4.2 冷却水量对蒸汽型溴化锂冷水机组制冷量的影响
• 5.4.3 蒸汽型溴化锂冷水机组冷量的自动调节
• 5.5 改造建筑空调水系统的水力平衡
• 5.5.1 低区空调水系统水力平衡
• 5.5.2 高区空调水系统水力平衡
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢