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集中空调水力管网特性及冷冻水系统控制优化策略研究

刘翔  
【摘要】:水力管网是中央空调、供热系统中的重要组成部分。在实际工程中,随着集中空调系统的不断加大,空调水系统已经成为整个空调系统中能耗最大,出问题最多,运行最不合理的部分之一。本文首先在已有研究成果基础上,进一步对水力管网系统进行了研究,推导出管网流量同系统阻力的二阶导数关系,以及管网流量同水泵频率的一阶、二阶偏导数关系。于是可以将系统中某一支路阻力的变化或水泵频率的变化而引起的流量的变化展开到Taylor函数的二阶表达形式,理论和试验均证明了该结果更加准确。在此基础上,研究了对与比较常见的末端定压差一次泵系统的水力稳定性之值。理论推导和试验均验证了此系统稳定性之值为0。 在对水力管网进一步研究的基础上,文章还提出了对于空调冷冻水系统的一种优化控制策略,即某支路当负荷下降时,同时关闭该支路的电动二通阀以及尽可能减小水泵的频率,水泵频率的下限为保证其余所有支路的流量仍然在可以维持平衡的状态。计算表明,这种方法理论上可以进一步节省冷冻水系统的泵耗。 最后文章在管网能耗最小的理论基础上,理论上证明了对理想的一次泵集中空调冷冻水系统在某一个或者几个末端阀门达到全开状态时其能耗最小,并由此定量导出评价冷冻水系统的评价指标PCOP(Pump's Coefficient Of Performance)值,具有明显的物理意义。此外还讨论了利用定压差控制的集中空调水系统的PCOP值,并给出一个分析算例。


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