一、空调系统管理模式
(一)空调用水自控系统。
本系统由冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器组成的空调冷热水供应系 统。自控方案如下:
1.根据水系统的供回水温度和流量计算空调系统的冷(或热)负荷,以此来对冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器等进行台数控制,同时监视其运行状态。
当冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵等发生故障时进行报警。
通过计算冷冻机组、冷冻水泵、冷却塔、冷却水泵、热交换器等的运行时间,采用轮换 启动的方式,提高设备的使用寿命。
2.根据系统供水管和回水管压差的增减、比例控制供水管和回水管之间的旁通阀,以保持系统的平衡。
3.对各设备进行启、停控制,冷冻机组投入方式为:冷却塔风机→冷却水泵→冷冻水泵 →冷冻机组启动;关闭方式取相反的次序。
4.供热水温度由热交换器热媒管上的调节阀调节热媒量,使水温稳定在设定值。
(二)空调机组自控系统。
1.根据回风温度控制冷/热水管,使室温控制在预定温度。
2.热焓控制,调节新风门、回风门、排风门开度,控制新风、回风比例。
3.当初效过滤器两端压差大于设定值时,系统报警,提醒清洗过滤器。
4.根据时间或程序控制风机的启停,同时监视其运行状态和计算运行时间。
5.新风电动阀与送风机连动,排风电动阀与回风机连动。
6.房间内湿度相对低时,开启加湿器。
7.送风温度一般用于监测,因为房间热负荷随时间变化。
8.季节变化转换控制。
9.无级变频调速控制,节省能耗。
10.与其他设备(消防、风阀、风机)连动控制。
(三)新风机组自控系统。
1.报据送风温度控制冷/热水盘管,使室温控制在设定值。
2.当初效过滤器两端的压差大于设定值时,系统报警,提醒清洗过滤器。
3.新风电动阀与送风机连动。
4.新风温、湿度为全区域点,控制新风机组时多台机组共用一个新风温、湿度参数。
5.根据时间或程序控制风机的启停,同时监视其运行状态和计算运行时间。
6.送风温度低限报警连动控制。
7.无级变频调速控制,节省能耗。
(四)应用实例。
北京世界金融中心。
1.工程简介。
北京世界金融中心是由中国人民保险信托投资公司投资的一幢高级综合式办公楼,地点 位于北京市朝阳区朝阳门外大街的繁华商业区内。
工程总建筑面积为116000㎡,总高度为165m(至金属塔尖顶),地下3层,地上32层。各层所设置的房间及用途如下:
地下3层:汽车库,冷冻机房,水处理间,水池及水泵房等:
地下2层:汽车库,变配电室,热交换间,职工卫生间,空调机房等;
地下1层:汽车库及中巴车站,自行车库,柴油发电机房,职工餐厅及其厨房,
四季厅门厅,超级市场等;
1~3层:门厅大堂,四季厅,自动扶梯厅,零售
4层:门厅大堂,四季厅,自动扶梯厅,游泳池,中、西餐厅及厨房;
5层:门厅大堂,四季厅,自动扶梯厅,保龄球室,健身娱乐室等;
6~15层:办公室;
16层:消防避难层;
17~27层:办公室;
28~30层:办公室及机械用房;
31、32层:多功能厅。
2.空调水系统设计。
全楼中央空调总耗冷量为10000kW。空调冷指标为88W/㎡;中央空调总耗热量为7995kW,空调热指标为67W/㎡。
空调水系统根据使用功能及负荷特点而分为内区及外区两大环路,各环路均为双管制系 统,从负荷特点的分析中可知,有可能要求内区分别供冷水及供热水(例如在过渡季气候及 不太寒冷的冬季气候时),为了满足这一要求,本设计中通过设于冷冻机房内的冷热水管上 的电动阀的切换来实现。
FG-1,JG-1——内区分、集水缸
FG-2,JG-2——外区分、集水缸
可以看出,实际上机房内的管路是一个四管制的系统,通过V1~V8阀的开关即可保证内、外区水系统各自独立进行供冷水和供热水的要求。
应该注意的一点是:在外区环路由供热水变为供冷水时,内区早已开始供冷。由于此时 外区回水温度仍较高,在与内区回水混合后的温度也是较高的,较高的回水温度直接进入冷水机组对机组来说是危险的(有可能造成破坏),同时也会使冷水机组的出水较长时间达不到 满足内区空调所需要的水温,冷水机组的运行条件变得恶化。因此,本设计在外区环路中设计有旁通阀V9,其作用是:在外区由供热水向供冷转换时,V8阀仍然关闭,先打开V9阀 ,外区回水在其次级泵的作用下,通过外区水环路循环降温至一定的温度(大约20℃ 时,再打开V8阀,关闭V9阀,让外区回水与内区回水混合后进入冷水机组中去,这时进入冷 水机组的水大约为15℃。
本设计水系统为二次泵变水量系统,内区环路设有两台次级泵。设置二次泵系统,除了 解决上述外区的转换问题外,主要还有以下考虑:
①空调机组本身具有非线性特性。
空调机组相对冷量与相对水流量的关系如下:
q=1/1+η(1/g-1)
式中 q————机组相对制冷量
g————机组相对水流量
η——机组特征系数
②若干具有某一特性的空调机组在水系统中并联运行时,该水系统也应具有同样的特点 。
③由于不同朝向的影响,空调机组在运行时各自出现最大值的时刻是不同的。同时,由 于各种不同功能的房间在使用时间上的不一致,其逐时负荷(制冷量)曲线也不同。
上述三点决定了本工程空调水系统是一个非线性系统,具有和式(1)的特点。就目前来说,满足非线性空调水系统的使用及节能的最好方法应该是二次泵系统。
二次泵系统中,次级泵的选择有多种方式:第一种是全变速泵方式,第二种是多台定速 泵分级控制的方式,第三种是变速定速泵组合控制方式。第一种方式的节能效果最好,控制也相对简单,但投资较大;第二种方式节能效果最差,控制也最复杂,但投资最省;第三种 方式的特点介于前两种之间。本设计立足于从节能来考虑,采用了第一种方式,根据水泵电耗的基本原理:电耗与其转速的三次方成正比,因此低负荷时变速泵可节省较多的能耗。
本工程采用了4台离心式冷水机组为全楼进行空调供冷,其水温为6.6/13℃而不是通常用的7/12℃这样带来的优点是:①可减少冷水泵的流量从而减少冷水泵能 耗;②由于办公面积紧张,建筑造价较高、空间有限,增大水温差后由于流量减少使得管道尺寸得以减小;③考虑到水泵及管道温升,实际空调机组的进水温度约在7℃左右(按 通常7/12℃设计时,空调机组进水温度大约在7.5℃)。当然,选择这一温差 的缺点是空调机组表冷器要适当加大,另外冷水机组的电耗会有所增加。但对于本楼以及大多数面积及空间有限的民用建筑来说,其综合效益仍是较合理的,也是冷水机组容易达到的 。
3.空调风系统设计。
本工程是以办公性质为主的综合楼,因此根据办公楼的特点,空调系统采用了目前较为 先进的变风量空调系统(简称VAV系
在VAV系统设计中,首先进行了内、外分区。根据国外的有关资料及目前较公认的分区方式,本设计将距房间外墙(或外用护结构)35m以内的室内区域作为外区,其余部分办 公区作为内区。空调机组按内外区分别设置,很显然这一分区与水系统的分区情况是密切联系和一致的。实际上水系统的分区正是以上述空调风系统的分区为依据的。这样可以保证在 过渡季(甚至冬季)时,对外区进行供热风而内区同时供冷风。
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