暖通空調(diào)水系統(tǒng)中水力失調(diào)現(xiàn)象及其解決方法

摘要：國家建筑工程事業(yè)的不斷進步與發(fā)展，極大地促進了暖通空調(diào)技術(shù)的飛躍，研究暖通空調(diào)水系統(tǒng)中水力失調(diào)問題，對于提升暖通空調(diào)的應(yīng)用效果有著極為關(guān)鍵的意義。文章首先概述了相關(guān)內(nèi)容，分析了產(chǎn)生水力失調(diào)的原因及解決方法，并提出了暖通空調(diào)水系統(tǒng)效率優(yōu)化的策略，望對相關(guān)工作的開展有所裨益。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)水系統(tǒng)；水力失調(diào)；現(xiàn)象；解決

1、前言

暖通空調(diào)水系統(tǒng)應(yīng)用條件的不斷變化，對其水力失調(diào)現(xiàn)象提出了新的要求，因此有必要對其相關(guān)課題展開深入研究與探討，以期用以指導(dǎo)相關(guān)工作的開展與實踐，并取得理想效果。基于此，本文從概述相關(guān)內(nèi)容著手本課題的研究。

2、暖通空調(diào)系統(tǒng)概述

隨著我國利用能源的緊張和實現(xiàn)節(jié)能方式的不斷發(fā)展和變化，計算機以及高科技的利用加快了暖通空調(diào)產(chǎn)業(yè)的發(fā)生。特別是一些精度比較高的行業(yè)，就要控制溫度、濕度以及空氣的質(zhì)量等。所以在設(shè)計和處理方式上就有較高的要求。暖通空調(diào)的種類比較多，對于全空氣系統(tǒng)來說，它是在空間上進行加熱、加濕以及多種運行方式，利用風(fēng)來形成的運行。對于空氣-水系統(tǒng)來說，它是利用冷水在空間方式上實現(xiàn)的，利用空氣來保證良好的質(zhì)量。對于全水系統(tǒng)來說，它是一種多發(fā)生的循環(huán)系統(tǒng)，在很多建筑物應(yīng)用和調(diào)節(jié)上都能滿足大量的要求和改造工作的靈活作用。對于變水量體系來說，它利用水溫的方式來實現(xiàn)的，不僅要保證水泵的運行臺數(shù)，還要掌握水泵在水量數(shù)值上的變化。

3、產(chǎn)生水力失調(diào)的原因及解決

3.1產(chǎn)生水力失調(diào)的原因及危害

水力失調(diào)有兩方面：動態(tài)水力失調(diào)，是指當(dāng)某些用戶的水流量改變時，會影響其它用戶的流量也隨之變化，偏離設(shè)計要求。靜態(tài)水力失調(diào)，是指系統(tǒng)雖然經(jīng)過水力平衡計算，并達到規(guī)定的要求，但由于設(shè)計、施工安裝、設(shè)備材料等原因?qū)е碌模饔脩舻膶嶋H流量與設(shè)計要求不符引起的系統(tǒng)水力失調(diào)。這種水力失調(diào)是先天性的、根本的，如果不加以解決，影響將始終存在。

水力不平衡常會導(dǎo)致：

3.1.1系統(tǒng)中某些用戶流量過大引起其他用戶流量過小，不利環(huán)路無法獲得所需要的流量。

3.1.2由于冷熱源與輸配管路流量不匹配，在滿負荷時，供熱溫度比預(yù)期值低，供冷溫度比預(yù)期值高，導(dǎo)致水系統(tǒng)處于大流量、小溫差運行工況。

3.1.3水泵選型偏大，水泵運行在偏離高效區(qū)不合適的工作點處。能量輸配效率低下，無法進行整體調(diào)控和節(jié)能運行。

3.1.4在大流量小溫差的工況下運行，冷熱源難以達到其額定出力，使實際運行的機組超負荷或運行機組臺數(shù)超過實際負荷要求的臺數(shù)。

3.1.5在裝備有自動控制的系統(tǒng)中，往往由于水量不符合設(shè)計要求，而使自控裝置失靈或不能充分發(fā)揮其控制功能，導(dǎo)致溫控效果差。

3.1.6由于調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)相互影響，電機頻繁動作，使用壽命縮短。

3.2解決水力失調(diào)的辦法

3.2.1加節(jié)流孔板

在熱力入口或空調(diào)靠近冷源環(huán)路的部分管段上增加節(jié)流孔板。采用這種辦法解決水力失調(diào)的前提是：水系統(tǒng)阻力計算準確、熱力或空調(diào)末端流量不能發(fā)生變化。因此在末端流量變化時仍會造成水力失調(diào)及能源上的浪費。

3.2.2安裝手動調(diào)節(jié)閥

對大型空調(diào)系統(tǒng)而言，采用手動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)過程復(fù)雜，手動調(diào)節(jié)前端閥門，后端流量會受影響。對于復(fù)雜系統(tǒng)，要求調(diào)節(jié)閥門的工程師經(jīng)驗豐富。并且一旦系統(tǒng)壓力或負荷發(fā)生變化仍需要重新調(diào)整水力系統(tǒng)。

3.2.3安裝動態(tài)流量平衡閥

熱力入口或空調(diào)設(shè)備末端的設(shè)計流量確定后，根據(jù)流量及閥門處的壓力變化范圍選定動態(tài)平衡閥，安上設(shè)置好的閥門既可使用。只要閥門處的壓差變化在閥門的設(shè)計壓力范圍內(nèi)，無需任何人為的調(diào)節(jié)。

4、暖通空調(diào)水系統(tǒng)效率優(yōu)化的策略

4.1變水量空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)泵優(yōu)化研究

通過分析冷凍水管路特性隨空調(diào)負荷變化的特點，就可以得出計算空調(diào)冷凍水泵變頻調(diào)速運行總能耗的一般關(guān)系式，還有的專家提出在DDC網(wǎng)絡(luò)控制下，將傳統(tǒng)二次泵系統(tǒng)改進為全變速一次/加壓泵系統(tǒng)，取消一二次環(huán)路間的旁通管，使得節(jié)能效果更加明顯。針對常規(guī)空調(diào)變流量一次/二次泵分布式冷水系統(tǒng)存在的小溫差和低效率的問題及原因進行理論分析，提出改進設(shè)計方案即全變速一次/加壓泵分布式冷水系統(tǒng)，并闡明改進后系統(tǒng)的技術(shù)可行性及其優(yōu)點。二次泵主要用來克服管道的摩擦阻力，過濾網(wǎng)、用戶側(cè)控制閥及平衡閥形成的管網(wǎng)系統(tǒng)的阻力。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，通過變頻調(diào)節(jié)改變水泵的轉(zhuǎn)速，改變了傳統(tǒng)的模式，節(jié)能的效果大大的增加。循環(huán)水系統(tǒng)二次泵高效區(qū)可以通過限制流量范圍。水泵調(diào)速運行時，不宜在額定轉(zhuǎn)速以上運行。

4.2變水量空調(diào)系統(tǒng)冷水機組優(yōu)化研究

冷水機組是建筑空調(diào)系統(tǒng)中耗能量最大的部分，因此，降低其能耗對于整體的節(jié)能來說是非常重要的。大型建筑一般采用多臺冷水機組并聯(lián)運行。通過切換機組運行臺數(shù)，呈階梯狀的提供能量來滿足不同的要求。近年來，學(xué)者對冷水機組負荷的最優(yōu)配置問題進行了深入的研究，尤其是對模型求解算法上，但模型中并未包括機組的啟停狀態(tài)。實際情況是，現(xiàn)有建筑空調(diào)系統(tǒng)冷水機組多采用多臺機組聯(lián)合運行。這樣機組能耗就與其負荷分配和機組的啟停狀態(tài)有關(guān)。優(yōu)化各冷水機組負荷分配及啟停狀態(tài)，以此達到節(jié)能的目的應(yīng)該成為我們關(guān)注的重點問題。

評價冷水機組運行效率的一個有效的指標就是機組運行系統(tǒng)COP，COP值越大，機組運行效率越高，相應(yīng)的就越節(jié)能。另外，對于單臺冷水機組而言，其最大COP值出現(xiàn)在機組滿負荷下，可以將制冷劑的COP值作為目標函數(shù)，使用拉格朗日法求解最優(yōu)制冷機負荷，這種方法與傳統(tǒng)方法相比能耗低且精確度高。不過隨著計算機等相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，研究人員開始使用遺傳算法求解OCL問題，克服了拉格朗日法在低需求時系統(tǒng)可能不收斂的缺點。而這些并不是唯一的將COP值作為目標函數(shù)的方法，使用BB方法求解最優(yōu)制冷機啟停次序問題。

4.3暖通空調(diào)系統(tǒng)“兩低一高”現(xiàn)象的控制

在冷、熱源設(shè)備的節(jié)能方面，對冷、熱源設(shè)備進行優(yōu)選及優(yōu)化配置。所謂設(shè)備的優(yōu)選和優(yōu)化配置，是指相對于工程所在地區(qū)能源結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)負荷特性等具體條件下，最適合機組的選型和配置，設(shè)備選型及配置的優(yōu)化主要依靠冷水機組或熱泵機組的性能系統(tǒng)。在水系統(tǒng)輸送節(jié)能方面，降低水系統(tǒng)輸送能耗主要依靠優(yōu)選水泵，提高水泵運行效率。

5、結(jié)束語

通過對暖通空調(diào)水系統(tǒng)中水力失調(diào)問題的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，該項工作良好實踐效果的取得，有賴于對其多項影響因素與關(guān)鍵環(huán)節(jié)的充分展開，有關(guān)人員應(yīng)該從暖通空調(diào)應(yīng)用的客觀實際出發(fā)，研究制定最為符合實際的應(yīng)對實施措施。

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