空调水系统的优化分析与案例剖析PDF电子书下载

第1章 概论 1

第2章 空调水系统及设备 6

2.1 空调冷热水系统的基础知识 6

2.1.1 空调冷热水系统的划分原则 6

2.1.2 空调管网系统的形式 8

2.1.3 空调冷热水系统设计 10

2.1.4 管网阻抗特性曲线方程 14

2.1.5 空调水系统的定压及补水 16

2.1.6 高层建筑空调水系统的特殊问题 24

2.2 水泵 28

2.2.1 单台水泵的工作特性 28

2.2.2 多台水泵并联工作特性 35

2.2.3 多台水泵串联工作特性 39

2.2.4 水泵参数的调节方法及特征 40

2.2.5 水泵的选型原则及注意事项 42

2.3 换热器 44

2.3.1 换热器的动态特性 44

2.3.2 换热器的静态特性 45

2.3.3 换热器换热量的控制途径 49

本章参考文献 52

第3章 相关控制理论基础知识 53

3.1 控制器的控制规律 53

3.1.1 双位控制 54

3.1.2 比例（P）控制 58

3.1.3 比例积分（PI）控制 61

3.1.4 比例微分（PD）控制 64

3.1.5 比例积分微分（PID）控制 68

3.1.6 离散比例积分微分控制 70

3.1.7 数字PID改进算式 71

3.2 单回路控制系统 75

3.2.1 单回路控制系统的组成及工作原理 75

3.2.2 被控变量的选择 78

3.2.3 广义对象各环节特性对控制品质的影响 79

3.2.4 操纵变量的选择 84

3.3 调节阀 84

3.3.1 二通调节阀的理想流量特性 85

3.3.2 三通调节阀的理想流量特性 86

3.3.3 调节阀的静态增益 87

3.3.4 调节阀流量特性的选择 87

3.3.5 调节阀的工作流量特性 89

3.3.6 提高调节阀最小阀权度的方法 93

3.3.7 调节阀口径的选择计算 94

3.4 复杂控制系统及应用 95

3.4.1 串级控制系统 95

3.4.2 前馈控制系统 104

3.4.3 前馈—反馈控制系统 108

3.4.4 前馈—串级控制系统 111

3.4.5 比值控制系统 112

3.4.6 分程控制系统 115

本章参考文献 116

第4章 水泵变速调节控制方法与节能比较 118

4.1 概述 118

4.2 水泵变速调节控制法的定义 121

4.3 影响水泵变速调节节能效果的因素 123

4.4 冷却水泵和冷却塔风机变速调节节能分析 124

4.4.1 影响冷却水泵变速调节节能的两个条件 124

4.4.2 冷却水系统变流量对冷机能耗的影响大于冷冻水系统 125

4.4.3 冷却水泵变速调节的外部环境好于冷冻水泵 126

4.4.4 冷却水泵和冷却塔风机的变速调节控制策略 127

4.5 冷冻水泵变速调节节能效果分析 136

4.5.1 “自然温降”控制法 137

4.5.2 温差控制法 140

4.5.3 末端阀位控制法 145

4.5.4 压差控制法 150

4.5.5 水泵变速调节节能效果分析 155

4.5.6 压差控制法与温差控制法的关系 170

4.5.7 通断控制末端流量时压差控制法和温差控制法对负荷变化的适应性是相同的 171

4.5.8 温差控制法与压差控制法的节能效果分析 173

4.5.9 连续调节与通断控制末端流量时水泵能耗分析 177

4.5.10 不同类型阀门控制末端流量时水泵变速调节对冷机能耗的影响 182

4.5.11 水泵变速调节控制法的选用原则 183

本章参考文献 184

第5章 冷却水系统设计 186

5.1 空调冷却水系统的典型图示 186

5.1.1 单元制 186

5.1.2 干管制 186

5.1.3 混合制 188

5.1.4 冷却塔供冷系统 188

5.2 冷却塔 189

5.2.1 冷却塔的类型 189

5.2.2 冷却塔选型中应注意的问题 189

5.3 加强水质管理是系统节能的关键 190

5.4 多台同型号冷却水泵同步变速调节运行时水泵工作点分析 191

本章参考文献 194

第6章 冷热水系统形式的演变过程以及在设计中存在的问题 195

6.1 定流量一级泵系统 195

6.1.1 定流量一级泵系统的优点 197

6.1.2 定流量一级泵系统的缺点 197

6.1.3 三通调节阀的正确选择 198

6.1.4 定流量水系统输配形式的选择 199

6.2 分阶段变流量定转速一级泵系统 199

6.2.1 影响系统流量变化的因素 200

6.2.2 部分台数冷机运行时蒸发器压降对管网系统流量变化的影响 200

6.2.3 流量过大是冷冻水泵过载的直接原因 203

6.2.4 冷冻水泵过流量有利于发挥冷机的超额冷量 204

6.2.5 预防冷冻水泵过流量和电机过载的不合理技术措施 205

6.2.6 分阶段变流量一级泵系统的缺点 206

6.3 冷机定流量负荷侧变流量一级泵系统 207

6.3.1 冷机定流量负荷侧变流量一极泵系统的工作原理 207

6.3.2 冷机定流量负荷侧变流量一级泵系统的水力工况分析 209

6.3.3 冷机定流量负荷侧变流量一级泵系统的缺点 218

6.3.4 冷机—水泵组加机时需要注意的问题 219

6.3.5 压差旁通调节阀选型时应注意的问题 219

6.4 定流量一级泵／变流量二级泵系统 221

6.4.1 冷机蒸发器不能变流量运行的原因 221

6.4.2 定流量一级泵／变流量二级泵系统组成及控制原理 222

6.4.3 定流量一级泵／变流量二级泵系统的优点 224

6.4.4 定流量一级泵／变流量二级泵系统的水力工况分析 225

6.4.5 一、二次侧之间的水量和二级泵供水量与末端需求量的不平衡对水泵节能的影响 226

6.4.6 二次侧低温差综合症的危害、产生的原因及解决办法 228

6.4.7 多台同型号二级泵并联变速调节方案和控制方式对系统节能的影响 231

6.4.8 多台同型号二级泵工频运行水泵台数控制方案 245

6.4.9 一级泵旁通利用工频二级泵实现冷源侧定流量负荷侧变流量 247

6.4.10 定流量一级泵／变流量二级泵系统的缺点 249

6.5 冷机变流量一级泵系统 250

6.5.1 冷机变流量不会对冷机能耗造成太大影响 250

6.5.2 冷机变流量一级泵系统的组成及控制原理 251

6.5.3 冷机变流量需要解决的几个关键问题 253

6.5.4 多台同型号冷冻水泵同步变速调节运行时水泵工作点分析 255

6.5.5 冷机变流量一级泵系统的优点 257

6.5.6 冷机变流量一级泵系统的适用性 258

6.5.7 变流量冷机的两个重要参数 258

6.5.8 变流量冷机的选用原则 261

6.5.9 冷机时序控制 262

6.5.10 多台不同类型或不同型号并联冷机与多台同型号并联冷冻水泵串联运行时水泵变速调节存在的问题 264

6.5.11 在异程式与同程式系统中末端支路流量变化的比较 268

本章参考文献 276

第7章 冷机（锅炉或换热器）—水泵组与冷热水系统之间的优化组合方案 277

7.1 冷机（锅炉或换热器）和冷热水泵“串并联”运行存在的问题 277

7.1.1 冷热源及附属设备与冷热水系统之间联合优化设计中应注意的问题 277

7.1.2 影响冷热源及附属设备与冷热水系统之间优化组合设计方案的主要因素 279

7.1.3 冷热源设备与冷热水泵“串并联”运行时存在的问题 280

7.2 冷热源及冷热水系统的全面调节与控制特点以及在控制中存在的问题 291

7.2.1 全面调节与控制特点 291

7.2.2 控制中存在的问题 293

7.3 整栋建筑空调水系统采用一机一泵制运行时水泵变速调节的特点 304

7.4 整栋建筑空调水系统采用一机多泵制运行时水泵变速调节的特点 306

7.5 冷机（锅炉或换热器）—水泵组与水系统之间的优化组合方案 307

7.6 空调冷热水系统形式选用原则 313

7.7 冷机和水泵选型偏大的处理方案 316

7.7.1 冷机和水泵选型偏大的主要原因 316

7.7.2 冷机选型偏大情况分析 317

7.7.3 水泵选型偏大情况分析 321

本章参考文献 324

第8章 某大厦冷热源及附属设备与空调水系统之间优化设计剖析 325

8.1 空调系统形式选择与水系统划分方法 325

8.2 冷机和冷冻水泵选型原则 328

8.3 冷机和冷冻水泵的投资额和用电量比较 330

8.4 电磁阀通断控制的风机盘管水系统整体水力特性介绍 336

8.5 冷机出水温度调控策略 337

8.5.1 分阶段变流量系统冷冻水温度调控策略 340

8.5.2 变流量系统冷冻水温度调控策略 341

8.6 小、中、大冷机—水泵组与小、中、大冷冻水系统之间的调控方案 344

8.6.1 冷负荷率在3.7 5％～12.5 ％范围内变化 345

8.6.2 冷负荷率在12.5 ％～22.5 ％范围内变化 349

8.6.3 冷负荷率在22.5 ％～35％范围内变化 349

8.6.4 冷负荷率在35％～65％范围内变化 350

8.6.5 冷负荷率在65％～77.5 ％范围内变化 355

8.6.6 冷负荷率在77.5 ％～87.5 ％范围内变化 356

8.6.7 冷负荷率在87.5 ％～100％范围内变化 356

8.7 空调冷却水系统设计剖析 357

8.7.1 冷却水系统形式以及冷却塔和冷却水泵选择 357

8.7.2 冷机、冷却水泵和冷却塔之间的调控方案 360

8.8 冷却塔供冷技术的应用 364

8.9 热源系统设计 365

8.9.1 热水系统与室外热源的连接与控制 365

8.9.2 热水泵与冷冻水泵的合用 366

8.10 空调冷热水系统的定压与补水 367

8.11 冷热水系统的全面水力平衡 368

8.11.1 水力稳定性好坏是决定管网系统全面水力平衡的前提和基础 369

8.11.2 水力平衡的概念和分类 376

8.11.3 要进行全面水力平衡的原因 377

8.11.4 水力失调的危害 378

8.11.5 各种水力平衡阀的工作原理、功能及特点 379

8.11.6 各种水力平衡阀与电动调节阀的组合特性 381

8.11.7 在单体建筑内的空调水系统中一般不需要设置压差控制阀 384

8.11.8 调节阀控制末端流量时需要水力平衡的必要性 384

8.11.9 PID参数的准确整定是实现调节阀调节性能的重要保证 386

8.11.10 串级调节控制是解决系统热力失调的有效方法 386

8.12 某大厦冷热水系统全面水力平衡设计 387

8.12.1 地下层和地上一～三层管网系统静态水力平衡情况 388

8.12.2 调节阀选型中应注意的问题 388

8.12.3 四～十九层管网系统静态水力平衡情况 390

8.12.4 在风机盘管支路没有使用定流量阀或压差控制阀的原因 392

8.12.5 空调水系统设计中没有使用各种平衡阀的原因 392

8.13 每组冷机—水泵组与各水系统之间优化组合方案的主要优点 395

8.13.1 冷机—水泵组与各水系统之间组合形式多，冷机部分负荷率高 396

8.13.2 冷机水泵组选型方法简单 397

8.13.3 有利于提高冷热源及附属设备整体技术经济指标 399

8.13.4 有利于水泵节能运行，提高系统的调节品质 402

8.13.5 消除了系统运行中存在的“空载水流” 402

8.13.6 用电流比作为冷机启停切换点既简单、经济又安全可靠 403

8.13.7 控制逻辑简单，系统运行安全可靠 408

8.13.8 优化冷机出水温度，提高冷源系统整体运行效率 409

8.13.9 有利于过渡季利用冷机的超额冷量 410

8.13.10 冷热源及附属设备和控制系统调试简单 411

8.13.11 静态水力平衡方便 412

8.13.12 水系统之间水力平衡调试简单 413

8.13.13 冷热量分配灵活 415

8.13.14 不同形式的空调水系统可组合使用 415

8.13.15 水泵变速调节采用“自然温降”控制，节能效果好 416

8.13.16 压差控制法控制效果好 416

8.13.17 不同冷机蒸发器压降之间不存在节流损失 417

8.13.18 不存在水泵并联运行时的关联损失 417

8.13.19 冷热源及附属设备全年能耗统计分析简单 417

8.13.20 各空调水系统并联运行时相互之间干扰小 418

8.14 每组冷机—水泵组与各水系统之间优化组合方案的主要缺点 418

8.14.1 冷机和水泵总体备用性较差 418

8.14.2 水泵备用会增加初投资 419

8.14.3 无法做到每台冷机—水泵组运行时间均等 419

8.14.4 不利于把冷机选型偏大降到最小值 420

8.15 优化组合方案的适应性 420

8.16 优化组合方案的应用前景 423

本章参考文献 427