水力平衡

ENGINEERINGADVANTAGE完美水力控制的三把钥匙ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.暖通空调设计目标2所有的暖通空调系统应该达到两个基本目标:1.达到指定的舒适度2.达到第一个目标的基础上，使用最小的能源生产侧输配侧末端设备1432ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.水力控制3理论上，目前包括最先进的BMS系统的技术是可能达到这两个目标的。实际上，即使最复杂的控制系统增加了操作成本还经常降低舒适性。在许多情况下，问题以及解决方案是在水力系统侧找到的！ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.典型水力系统问题的症状4一些地方过热，另外一些地方过冷一些房间在系统停止运行后再重启达到目标温度非常困难装机功率没有被输送房间温度波动比预期更高的能量损耗ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.5完美水力控制的三个水力工况条件为何并如何用最简单的方式满足它们ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.第一个水力工况条件6ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.低压差高压差过流与欠流7水力不平衡时，第一个回路的过流导致其它回路的欠流。控制阀不能解决这个问题。欠流=太冷过流=太热23°C17°CENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.不平衡的来源8管道摩擦力和管道附件的压力降不同末端不同的Dp和所需流量;不同控制阀的尺寸10kPa10kPa10kPa10kPa10kPa10kPa10kPa10kPa10kPa10kPa每个末端需要100的流量152129102785510kPa10kPa10kPa10kPa10kPa40kPa7kPa30kPa7kPa30kPa35kPa5kPa25kPa5kPa25kPa需要流量2004020040100146731707385ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.过流与欠流9为了避免住户的投诉第一种方法:水泵开到最大过流部分流量更大欠流缓解:23°C17°CpkvqD资用压头必须增加56%!(湍流)但是为了补偿20%的欠流在一个回路(增加25%的流量使0.80qc变为qc)ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.不平衡的系统通常意味着很高的总流量10回路压差增加回路压差56%H需要强力增加水泵扬程H56%导致总流量增加25%x1.56x1.56qtotx1.2520%欠流ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.水泵能耗11水泵效率流量水泵扬程水泵能耗0C增加水泵扬程来减少欠流非常耗能。泵耗最高可占:(年度能耗)供热x1.56x1.25x1.95制冷ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.过流与欠流12为避免住户投诉第二种方法:供水温度:供热提高(制冷降低)不利的房间开始变得舒适有利房间的住户开始有反应了能源浪费!增加CO2排放!ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.不舒适的代价13夏季1°C过低室内温度的能耗增加12到18%*6到11%*冬季1°C过高室内温度的能耗增加(*)系统年度能耗供热制冷ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.材料使用寿命14过高的水流速导致管道弯头和换热器的侵蚀。过流回路中的控制阀频繁的开启/关闭。这大大降低了他们驱动器的生命周期。过流意味着水流速比设计预期要高2354.0idqv21273idqvql/h,dimmql/s,dimmENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.需要维修人员15在不平衡的建筑中，住户投诉糟糕的舒适状况。维保人员反复的浪费时间来勘察现场，试图解决问题。05101520253035200120022003发表在CFPJournal(法国暖通空调日报),nr671,2004年9月刊的案例作者Asterm,Dalkia和TA维修人员需求的数量平衡之前2002年九月进行平衡调试平衡之后法国美日尼亚克的一个住宅楼LeSignalENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.0-2-1系统关闭后的重启16系统不平衡时,处于欠流状态的最后一个回路的启动时间很长。过流并不意味着更高的热力输出。当一个系统平衡了之后，所有回路同时达到启动状态。小时额外的启动时间房间温度欠流=过冷过流=过热0%20%40%60%80%100%120%0%50%100%150%200%能量输出流量ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.控制阀不受控制17在很多情况下，控制阀不能再很好的控制经过末端设备的流量。他们不得不被控制系统设定成全开的状态:在关闭系统后重启由于突然的负荷变化由于温控器的不合理设定ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.房间温度控制18法国巴黎的一所酒店ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.房间温度控制19法国凡尔赛的一所酒店必须打在红点的位置。不要调低。Réglerlaclimsurlepointrougeetsurtoutpasen-dessous谢谢/MERCIENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.房间温度控制20西班牙毕尔巴鄂的一所酒店ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.房间温度控制21尊敬的旅客们:我们头等舱采用的是中央空调，不能个别控制室内的温度，请谅解。谢谢!北京国际机场ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.第一个水力工况条件22系统达到设计状态时，所有末端必须达到设计流量。ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.实现第一个水力工况条件23在设计条件下，调整所有末端达到设计流量。设计工况是“最坏的”系统运行工况，是需要最大流量的情况：控制阀全开。如果设计工况下可以调整到设计流量，那么它们可以在所有其他工况下获得。这个状态应该在绝对最小附加压力降的条件下获得。(仅在吸收了多余的资用压头的情况下实现。)fullyopenqcfullyopenfullyopenfullyopenfullyopenfullyopenqcqcqcqcqcpartiallyopenENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.TA平衡理念在最小附加压力降的条件下达到系统平衡，水力输配管道必须被分解为水力模块=AA.5A.4A.6=设计工程师的原图变成一个分等级的结构24ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.分解水力模块的转向标准25如果分叉处两侧均有很多末端设备，那么拐点处流动方向朝向主流量。7m3/h7m3/h1m3/h1m3/h1m3/h平衡阀的放置结果要是最小可能尺寸：ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.比例法从风系统平衡方法演变而来系统压力降不是最优补偿法(TA发明,1983)为平衡阀的应用而设计系统压力降最优TA平衡法(TA发明,1991)完全计算机化:自动决定最不利回路系统压力降最优TA无线法(TA发明,2011)带最不利回路选择的多传感器的计算机辅助方法系统压力降最优最小化平衡阀操作次数TA诊断法(TA发明,2011)完全计算机化:自动决定最不利回路系统压力降最优为水力模块提供一个自动的压差诊断水力模块的平衡方法ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.045901351802252700306090120150ABC变频水泵设定点的优化28水泵扬程[kPa]流量[m3/h]A.系统不平衡总流量大于需要水泵能耗:12.8kW(100%)B.系统平衡后总流量调整–附加压力降全在主合作阀上水泵能耗:10.2kW(80%)C.系统平衡后主合作阀重开;变频泵设定点降低水泵能耗:7.31kW(57%)水泵效率流量水泵扬程水泵能耗0C系统曲线设计流量ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.实际节约案例29法国图尔斯附近的辉瑞制药工厂安装冷量5.4MW(3台冷机并联)总设计流量:773m³/h问题:生产报警!80个TA平衡阀从STAD15/14到STAF200基于第一次测量结果利用TACircuit进行系统评估用TACircuit做预设定计算用TASelectII做粘度修正用一台TA-CBI采用TA-平衡法进行全面平衡调试ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.实际节约案例30773m³/h=215l/s(-13%)生产不再报警!工业系统5,4MW制冷量889m³/h=247l/s335kPa水泵扬程平衡之后平衡之前270kPa水泵扬程(-20%)水泵能耗减少:39kW节约:17200€/year13500£/yearENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allrightsreserved.测量的重要性31Whenyoucanmeasurewhatyouarespeakingaboutandexpressitinnumbersyouknowsomethingaboutit;butwhenyoucannotmeasureit,whenyoucannotexpressitinnumbers,yourknowledgeisofameagreandunsatisfactorykind.开尔文男爵，1847年定义绝对温标LordKelvin,1883“当你能够对你所描述的事物测量并用数字来表示它，那么你能了解它；如果你做不到，那你对它的认知仍停留在模糊的阶段，是不能令人满意的。”ENGINEERINGADVANTAGECopyright©TAHydronicsSA.Allri