趙麗麗

摘 要：通過對遼陽體育館空調系統(tǒng)進行分析，并介紹了變頻泵的常用控制策略，對變流量系統(tǒng)進行了能耗分析，討論變頻泵變流量的節(jié)能原理和變流量對機組性能的影響，分別對變流量一次調速泵、變流量二次調速泵和定流量一次泵進行能耗分析計算，得出最優(yōu)節(jié)能方式。

關鍵詞：體育館；空調系統(tǒng)；節(jié)能研究

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

文章編號：16723198（2015）19022302

1 體育館的特點概述

1.1 體育館的建筑功能

按照體育館的建筑功能來劃分，可分為單一功能和綜合功能兩種。

單一功能，顧名思義是指只能進行單一（一種）比賽項目的場館，例如專項體操館、專項游泳館等。

綜合功能體育館在我國的主要分為兩種，一種為體育館建筑中由于用途需要而設有不同用途和功能類型的房間，除了可以提供某種用途比賽用的比賽大廳外，還設有健身房、休閑室、棋牌室、臺球室、咖啡館等小場館，例如深圳體育館。在這種類型的房間除比賽使用外，還可以用于日常訓練和娛樂場所，增加該類體育館的使用頻率，提高了使用率，提高了經濟效益。

另一種主要指在一座體育館內的比賽大廳中不僅能進行單一的比賽項目，又可以進行各種比賽目的使用場所，同時在該場地還可以針對各大型表演項目、為各單位提供大型娛樂演出場地或舉行大型集會場地等，如北京工人體育館和首都體育館。本文研究的體育館就屬于此類。

1.2 體育館的建筑特點

1.2.1 屬于高大空間建筑

體育館頂棚高度一般都在10m以上，一般不超過30m；如此高度，人人都知道熱氣流密度小，冷空氣的密度大，熱空氣在上，冷空氣在下，熱量在頂上形成空間，故體育館空間建筑中上部熱，向下部溫度逐漸降低，形成溫度梯度。

1.2.2 窗墻比較大

由于體育館本身的公共建筑特征，一般為鋼結構，窗墻比較大，所以要特別注意圍護構件表面上較容易結露的問題，特別是窗戶和房頂，一定要做保溫。

2 體育館的建筑概述

本體育館室內空調設計溫度、相對濕度：夏季空調設計溫度：26℃-28℃，冬季空調設計溫度：16℃-18℃，夏季空調相對濕度：55%-65%，冬季空調相對濕度：35%-55%。

空調供熱系統(tǒng)分析：

（1）冷、熱源。

夏季和冬季的冷、熱負荷主要集中7：00-21：00，但夜間值班人員要保證采暖熱負荷，因為每個負載是不一樣的，峰谷電價政策的實施，是通過比較分析設計得出來的，采用蓄能式地源熱泵系統(tǒng)進行加熱、冷卻。

蓄能式地源熱泵空調系統(tǒng)由地源熱泵主機和存儲消防水池來提供，主要提供空調負荷和熱水負荷，兩套地源熱泵主機作為基載主機。蓄能式地源熱泵空調系統(tǒng)，夏天空調冷凍水給水溫度7℃，回水溫度12℃；冬天則給水為45℃，回水是40℃。根據負荷，地源熱泵空調系統(tǒng)在夜間通過能量存儲單位的基本負荷，靠冷庫消防水池儲存；在白天儲存能量時利用夜間低谷時段，通過換熱器，冷卻或加熱到用戶，從而減少運行時間的單位的基本負荷，從而達到節(jié)能的目的。

（2）空調水系統(tǒng)。

冬天和夏天共用一個水系統(tǒng)，采用雙管閉式控制循環(huán)，垂直立管同程。使用軟化水空調水系統(tǒng)的補充水是采用處理后的軟化水，采用隔膜氣壓罐定壓。

（3）空調風系統(tǒng)。

比賽館采用全空氣系統(tǒng)，空氣由豎井送到賽場頂部的送風風道，向場內送風，觀眾席分別采用噴口及散流器送風，賽場選用旋流風口向下送風?；仫L由觀眾席下回風口匯集到地下回風風道，送回空調處理器內，與室外新風混合，經處理后，再送入館內，其他輔助房均采用風機盤管空調系統(tǒng)。

場館的日常排風，由屋頂排風機向外排出。新鮮空氣的補充由空調房間中設置吸收新鮮空氣送入組合空調器內，與回風充分混合，加工后送入場館。

3 變頻泵原理

3.1變頻泵的調速原理

針對于一臺水泵進行變頻調速時，水泵的揚程、流量、功率與轉速之間的關系為：

從公式中可見，水泵的流量和轉速成正比，水泵的揚程和轉速成平方比，水泵的功率和轉速成三次方比，水泵的流量可以通過轉速來調節(jié)，而功率也會大大的降低，降低水泵轉速來節(jié)能是可行的。

3.2 變流量對機組性能的影響

變冷卻水流量對機組性能的影響：在部分負荷時冷卻水變流量運行，由冷卻水的流量減少，而制冷劑的流量不變，所以冷卻水出口溫度降低，冷凝溫度也隨之降低，由換熱公式知冷卻水側換熱系數與流量的0.8次方成正比。故總換熱系數下降使機組的效率下降，從而抵消了部分水泵變流量所節(jié)約的電能，那冷卻水泵變頻到底能否節(jié)能，與定流量相比，采用變流量，當水泵所占空調能耗少時，變頻泵不節(jié)能，當水泵功耗大的時候，節(jié)能效果顯著，在不同冷卻水泵功耗比重下的節(jié)能效果是不同的，當功耗水泵功耗比重越大，節(jié)能效果越明顯。

變冷凍水流量對機組性能系數的影響：當蒸發(fā)器采用變流量運行時，其流量隨著用戶負荷的變化而變化，當負荷變小時，蒸發(fā)器的冷凍水流量變小，對冷水機組而言，當冷凍水量隨負荷一起變化時，對冷水機組的影響非常小，幾乎無影響，這是因為變流量沒有使蒸發(fā)溫度進一步降低，彌補了換熱效率的部分下降。因此可采用一次泵系統(tǒng)，并直接采用變頻調速水泵，不但節(jié)約投資而且節(jié)能顯著。

3.3 變頻泵常用的控制策略

水泵轉速的控制方法有溫差控制和壓差控制方法兩種。

溫差控制方法：溫差控制法是通過控制冷水機組的供回水溫差為恒定值從而達到減小冷凍水泵供水流量的目的，降低了冷凍水泵的輸送動力。

壓差控制法：在進行壓差控制時，測壓點應設在最不利環(huán)路負荷兩側。壓差傳感器測得的壓差與控制器設定壓差相比較。當實測壓差大于壓差設定值時，說明用戶需水量減少，應調低變頻器的輸出頻率，反之，應調高輸出頻率，而維持壓差不變。采用變頻調速比水泵的工頻運行節(jié)省多少電能，下面將繼續(xù)分析。

4 變流量系統(tǒng)的能耗分析

前面，對變流量的一次調速泵，冷水機組側的二次泵為不變流量一級泵，用戶側變化流量調節(jié)二級泵，設：

一次泵變流量調節(jié)系統(tǒng)中，水泵流量為G1，揚程為H1，二次泵中一級泵定流量的水泵流量為G2，揚程為H2，二級泵變流量的水泵流量為G3，揚程為H3，則G1=G3，

對比公式4和5得出，兩個系統(tǒng)在用戶測的系統(tǒng)循環(huán)中水的Q和H在理論上應該相同，在冷水機組的循環(huán)部分不同，在一次泵變化流量的系統(tǒng)中，冷水機組部分的Q和H有變化，而在二次泵循環(huán)系統(tǒng)中冷水機組部分的流量和揚程則不變，若冷水機組部分的Q和H減小，水泵的耗能量會降低。

針對于此體育館，冷水機組的制冷量為1852kW，一次泵水泵的流量G=350t/h，揚程為34m，二次泵的一級泵的水泵流量為350t/h，揚程為16m，二級泵的水泵流量為350t/h，揚程為18m。夏季的空調的制冷時間按720小時算，根據下面的關系式可導出：

N1N2=（Q1）3（Q2）3

（6）

可見，在此體育館的冷水機組正常運行情況下，一次泵的變流量系統(tǒng)要比一次泵的定流量系統(tǒng)的耗電量節(jié)約63%，一次泵的變流量系統(tǒng)要比二次泵的變流量系統(tǒng)的耗電量節(jié)約42%。

所以，建議該體育館的水流量系統(tǒng)，可將空調水系統(tǒng)改成一次泵變化流量系統(tǒng)，泵采用變頻調速泵。

參考文獻

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