第五章课件冷热源系统节能运行

第5章冷、热源系统节能运行主要知识点：冷热源主机运行节能冷却水系统运行节能水源热泵系统节能运行空调蓄能运行技术热电冷联供空调冷热源能效特性（1）掌握冷热源系统节能运行的调节方法；（2）了解冷热源主机、冷却水系统运行节能的基本策略；（3）掌握冷热源系统主要设备运行节能基本特征及对参数控制要求；（4）了解水源热泵系统、冰蓄冷系统、冷热电联产系统等的节能运行技术。教学目标及要求一次能源效率，冷热源能效特性；主机变容量，冬夏工况转换；热泵同时供冷供热技术，冷却水泵、冷却塔运行控制，冷却塔供冷技术，水源热泵，水环热泵空调系统，水蓄冷、冰蓄冷空调系统，冰蓄冷系统运行控制；一次能耗率，汽轮机能耗，供热供冷能耗。基本概念5.1空调冷热源形式及其能效特性简介①电动冷水机组供冷、燃油锅炉供热，供应能源为电和轻油；②电动冷水机组供冷和电热锅炉供热，供应能源为电；③风冷热泵冷热水机组供冷、供热，供应能源为电；④蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组供冷、热网蒸汽供热，供应能源为热网蒸汽、少量的电；⑤直燃型溴化锂吸收式冷热水机组供冷供热，供应能源为轻油或燃气、少量的电；⑥水环热泵系统供冷供热，辅助热源为燃油、燃气锅炉等，供应能源为电、轻油或燃气。建筑冷热源形式1）电动蒸气压缩式冷水机组（或风冷热泵冷热水机组）OEER=𝑄𝑜𝑢𝑡𝑃𝑖𝑛=𝐸𝐸𝑅𝜂𝐶𝜂𝑑（5-1）对于热泵冷热水机组的冬季制热工况：OEER=𝑄𝑜𝑢𝑡𝑃𝑖𝑛=𝜀ℎ𝜂𝐶𝜂𝑑（5-2）各类冷热机组的OEER计算方法2）溴化锂吸收式冷水机组对于外燃型溴化锂吸收式冷水机组，OEER=𝑄𝑜𝑢𝑡𝑀𝑞𝑏=ζ𝜂𝑏𝜂𝑝（5-3）3）直燃型溴化锂吸收式冷热水机组OEER=𝑄𝑜𝑢𝑡𝑀𝑞𝑏=ζ（5-4）4）燃油燃气锅炉供热OEER=𝑄𝑜𝑢𝑡𝑀𝑞𝑏=𝜂ℎ𝑏（5-5）5）电锅炉OEER=0.304（5-6）5.2冷热源系统节能运行5.2.1冷源主机变容量调节方式图5.2离心式制冷压缩机容量调节示意图5.2.2空调制冷主机部分负荷性能要求表5-2冷水（热泵）机组综合部分负荷性能系数类型额定制冷量（kW）综合部分负荷性能系数（IPLV）（W/W）水冷螺杆式528528~116311634.474.815.13离心式528528~116311634.494.885.42备注：IPLV值基于单台主机运行工况，IPLV=2.3%×A+41.4%×B+46.1%×C+10.1%×D，式中，A代表100%负荷时的性能系数，冷却水进水温度30℃；B代表75%负荷时的性能系数，冷却水进水温度26℃；C代表50%负荷时的性能系数，冷却水进水温度23℃；D代表25%负荷时的性能系数，冷却水进水温度19℃。5.2.4冬、夏工况的转换5.2.5利用热泵同时供冷供热技术热泵空气源热泵大型热泵—模块式组合，用于中小型公共建筑多联机—一个室外机可配置几个到几十个室内机小型户式机—用于住宅，分风−水型、风−风型水源热泵太阳能热泵—利用太阳能热水作为水侧加热源废热水热泵—利用工厂余热或废热及生活污水为热泵水侧热源水环热泵—用一个循环水环路作为加热源或排热源地源热泵地下水热泵—利用地下水进行加热或冷却地表水热泵—利用江河湖泊地表水进行加热或冷却土壤源热泵−以土壤作为吸热源或排热源水源热泵是指以水为热源的可进行制冷/制热的一种整体式热泵机组，它在制热时以水为热源，而在制冷时以水为热汇。5.3冷却水系统的节能运行冷却塔供冷技术又称为免费供冷技术5.4水源热泵系统的节能运行深井回灌的水源热泵系统的基本原理地下水从深井1中抽出进入板式热交换器2，与楼内循环水系统的水换热后，再通过深井2排到地下。循环水系统经住宅楼内管网送人各住户，经各住户的水源热泵，产生热水（冬季）或冷水（夏季）送人末端装置，满足供热或空调的要求。水环热泵（WaterLoopHeatPump）系统于上个世纪60年代出现在美国的加利福尼亚，故也称加利福尼亚系统。水环热泵空调系统组成及原理图5.10运行工况（a）冷却塔全部运行；（b）冷却塔部分运行；（c）热收支平衡；（d）辅助热源部分运行；（e）辅助热源全部运行1-水/空气热泵机组；2-冷却塔；3-辅助热源；4-循环泵5．5空调蓄能技术水蓄能系统，是显热蓄能，具有以下特点：投资少、系统简单、维修方便、技术要求低；但蓄能温差小、密度低、储存能量少。冰蓄冷系统是潜热蓄能，具有单位质量能量密度远高于水蓄冷的优点；同时，具有在-8℃以下冰蓄冷制冷系统的制冷量降低40%等缺点。全负荷蓄冷与部分负荷蓄冷的概念冰蓄冷系统流程配置与运行模式适用于采用封装式蓄冰罐的冰蓄冷系统串联系统典型流程图。图中点画线框内部分为乙烯乙二醇水溶液系统，由乙烯乙二醇水溶液制冷主机、蓄冰槽、板式换热器以及泵、阀门等串联组成；利用温度比较低的乙烯乙二醇水溶液通过板式换热器冷却空调用水。1）制冷主机优先。制冷主机优先就是尽量使制冷主机满负荷供冷。只有当空调冷负荷超过制冷主机的供冷能力时，方启用蓄冷槽，使其承担不足部分。2）蓄冷槽优先。蓄冷槽优先就是要尽量发挥蓄冷槽的供冷能力，只有在蓄冷槽不能完全满足空调负荷时，才启动制冷主机，以解决不足部分。3）优化控制。优化控制就是根据电价政策，在满足用户使用要求的前提下，最大限度地发挥蓄冷槽作用，使用户支付的电费最少。常用的控制策略有三种利用消防水池作蓄冷水池的水蓄冷空调蓄冷效率是指在设计工作日，从蓄冷水池中取出的冷量即有效用冷量与蓄冷水池的理论蓄冷量的比值。理论蓄冷量Qmax（kJ）是蓄冷水池的体积、设计蓄冷温差以及水的比热三者的乘积。即：2max4186TVQ（5-10）式中，V为蓄冷池容积，m3；T2为设计蓄冷温差，即蓄冷水供冷时的设计供回水温度，℃。有效用冷量Qe（kJ）指在一个运行周期（T）内蓄冷水实际为用户提供的冷量：TedTGQ)()(18.42（5-11）式中，G()为蓄冷水供水瞬时流量，kg/s。则蓄冷效率：max/QQe（5-12）系统运行方案蓄冷水池与水系统的所有联系都通过一个板式换热器进行，蓄冷水池、板式换热器、水泵构成一个环路，如图5.17。采用换热器时，蓄冷与供冷时要经过两次间接换热，传热温差使得蓄冷水的实际利用温差减小，降低了水池的蓄冷能力。5.6热电冷联供系统的节能评价一次能耗率（PER）是一次能耗量（PE）与需要输出能量的比值。当耗用来自然烧器或锅炉的热能供热时：bPER1（5-14）热驱动制冷或热泵主机：bCOPPER1（5-15）当耗用电能时，电热供热：plPER1（5-16）电动制冷或热泵主机：plCOPPER1（5-17）一个冷热联供系统的耗能部分通常包括制冷或热泵主机、冷却或低温热源系统、能储存和输送系统以及辅助加热系统等。系统的供冷一次能耗率为：plcrscAPERPER.（5-23）系统的供热一次能耗率为：bplhhshBAPERPER.（5-24）冷热联供系统的全年能耗为：shhhscccPERHQPERHQQ（5-25）背压汽轮机组供热的一次能耗率由热电厂的热能利用率，汽化机组的供热电能生产率和替代凝汽式电厂的总效率决定。背压汽轮机组供热的一次能耗率由热电厂的热能利用率，汽化机组的供热电能生产率和替代凝汽式电厂的总效率决定。若K和ηpl一定，则ω越高，或者说汽轮机的进汽参数越高和出汽压力越低，PERh越低。若ω一定，K越高和ηpl越低，则PERh越低。由式（5-32）还可得到利用背压汽轮机排汽热制冷主机的一次能耗率为COPKPERplpcbcpbr0036.00036.01（5-33）本章主要讲述冷热源系统的节能运行技术，主机变容量调节技术，冬夏工况转换，冷却水系统运行节能，水源热泵运行控制，空调蓄冷主机运行策略，以及冷热电联供能耗评价指标等。本章的重点是冷热源主机变容量调节和热泵节能运行技术。本章小结