熱能與動力工程外文翻譯（中文）--復(fù)雜建筑物中央空調(diào)系統(tǒng)中水泵的變速節(jié)能控制

1、<p><b>　　中文8550字</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯</p><p>　　學(xué) 院： 機械電子工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè)： 熱能與動力工程 </p><p>　　姓 名：

2、 </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　外文出處： Energy and Buildings 41 (2009) 197–205 </p><p>　　附 件： 1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。</p><p>　　附件1：外

3、文資料翻譯譯文</p><p>　　復(fù)雜建筑物中央空調(diào)系統(tǒng)中水泵的變速節(jié)能控制</p><p>　　Zhenjun Ma,Shengwei Wang</p><p>　　Department of Building Services Engineering, The Hong Kong Polytechnic University, Kowloon, Hong Ko

4、ng.</p><p>　　摘要 本文描述的是使用變速泵來提高復(fù)雜建筑物中空調(diào)系統(tǒng)效率的控制策略。經(jīng)過對該系統(tǒng)特點的詳細(xì)分析，建立了在復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中不同水網(wǎng)絡(luò)的壓降模型，用于制定最優(yōu)的水泵序列控制策略。該控制策略以系統(tǒng)能量消耗和維護(hù)費用最小來確定需要運行泵的最佳數(shù)量。復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中的變速泵可以被分為兩類：終端設(shè)備供水泵和熱交換器供水泵。終端設(shè)備供水泵的速度是通過線性變化控制水閥的開度所設(shè)定的壓差來控制。熱交換器

5、供水泵的速度是由水流量控制器控制。該方法通過在多層的超級建筑的環(huán)境里的模擬與測試。結(jié)果表明與其他方法相比該控制策略可以使泵節(jié)約大約 12-32% 的能源。</p><p>　　關(guān)鍵詞 冷凍水系統(tǒng) 泵控制 控制策略 能效 性能評估</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　在過去的幾十年，變速度設(shè)備的費用已經(jīng)由于變速泵在

6、建筑空調(diào)方面的廣泛適用性技術(shù)的提高而顯著降低。與變速泵應(yīng)用相關(guān)增加的議題是關(guān)于它的控制和運行的最佳化。</p><p>　　在提高運行效率方面，改良控制穩(wěn)定性和延長使用壽命，在隨后的二十年許多控制工程方面的專家已經(jīng)在能源利用率的控制和變速泵操作上面付出很多。很多暖通和空調(diào)領(lǐng)域的的研究員和專家在提高變速泵能源利用率的發(fā)展和控制算法也已經(jīng)投入相當(dāng)多的努力。</p><p>　　在當(dāng)前的研究中，

7、伯克指出當(dāng)泵運轉(zhuǎn)在其最佳效率點的±20％以內(nèi)，很少有運轉(zhuǎn)問題。Bernier 和 Bourret研究日益惡化的馬達(dá)效率和減小泵速的變頻驅(qū)動效率的累計作用。研究結(jié)果表明變頻泵入口必需的能量，除了使用超大電機，與使用傳統(tǒng)泵的功率預(yù)測相比是顯著要高。冷水系統(tǒng)中并聯(lián)運行的變速泵被漢森研究。研究結(jié)果表明從并聯(lián)變速泵中可以獲得的效益很少并且在給定裝置的所有泵中并不是都得配備速度控制器。</p><p>　　為了確定

8、冷卻水在冷凝器變速泵中的速度，王和波內(nèi)特提出一個最佳的在線控制策略，通過對冷水機組消耗的全部能量的估算來設(shè)定壓差設(shè)定點，并且用壓力來控制水泵速度。Rishel ［9-12] 和 Tillack 和 Rishel ［13] 的研究結(jié)果表明以水電效率或者輸入泵的功率對泵進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐判虿⑶彝ㄟ^位于臨界循環(huán)的壓力控制器的檢測來控制泵的速度。在由陸先生等人提出的空調(diào)系統(tǒng)的最好的方法中，通過一個合適的模擬傳感器的推理系統(tǒng)來得到最恰當(dāng)?shù)膲翰钤O(shè)定點并且

9、以有限的傳感資料為依據(jù)制作了一個管道網(wǎng)絡(luò)模型。為了評估能量利用和其他可行的冷水泵系統(tǒng)的設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性能，一系列的多項式被Bahnfleth 和 Peyer用來模擬變速泵的表現(xiàn)性能。</p><p>　　一些研究顯示用開始信號來優(yōu)化控制泵的速度的壓差設(shè)定點的方法是一種可行的方法。在2007ASHRAE 手冊暖通空調(diào)申請的第41章，變速泵開始的速度以主冷水供應(yīng)系統(tǒng)實際控制和不怎么好的回水系統(tǒng)之間來維持持續(xù)的壓力來控制的

10、。通過對泵控制器輸出信號的連續(xù)檢測來對泵順序進(jìn)行檢測。</p><p>　　雖然上面研究中提出的泵速度的控制方法大部分是出名的，但對泵的控制序列的研究似乎仍然不充分。這可能是由于設(shè)計的安裝泵在一些實際情況或者簡單序列控制策略下不適用。另外，與正確控制復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中的變速泵相關(guān)的研究仍然是很少的。</p><p><b>　　2 建筑和系統(tǒng)說明</b></p>

11、;<p>　　在這個研究中，主要研究的建筑是一個490米高和321000平米大的摩天大樓。這個建筑是個有四層地下室，六層建筑振作和一個98層高的塔式建筑。圖1是這棟建筑的中央冷水系統(tǒng)的示意圖，6個每個容量7230kW的相同的離心冷水機組，并且每在全負(fù)荷條件1270KW的額定功率下通常供應(yīng)5.58℃ 的冷水。每個冷水機組都與一個持續(xù)的凝結(jié)器水泵和一持續(xù)主要的冷水泵相連。</p><p>　　為了避免冷

12、水管道和終端設(shè)備承受過高的壓力，二級冷水系統(tǒng)分成四個區(qū)并且僅僅2區(qū)（圖1中的B）由中級的冷水直接供應(yīng)。1區(qū)（圖1中的A）用位于六樓（機械樓）的通過熱交換器的二級冷水供應(yīng)，用從冷水機組出來的冷水作為熱交換器的冷源。3區(qū)和4區(qū)（圖1中的C）由位于42樓（機械樓）的熱交換器（在圖 1 的 HX-42）的二級冷水供應(yīng)。一級熱交換器的冷凍水由位于42樓的二級冷水泵（SCHWP-42-01-03）輸入到3區(qū)。一些水由位于42樓的二級冷水泵（SCHW

13、P-42-04-06)輸送到位于78樓（機械樓）的熱交換器（圖 1 中HX-78）。經(jīng)過二級熱交換器后的水系統(tǒng)主要是中級的冷水系統(tǒng)。這棟建筑的水管結(jié)構(gòu)系統(tǒng)是反向恢復(fù)系統(tǒng)。</p><p>　　該空調(diào)系統(tǒng)中除冷水機組的主冷水泵和在3區(qū)和4區(qū)的熱交換器用恒速泵，其他的泵都用變頻驅(qū)動裝備來提高能源使用效率。在空調(diào)系統(tǒng)中的所有泵的主要規(guī)格見表1。所有泵的總額定功率是3918.2kW，約占空調(diào)系統(tǒng)所有泵的總用電負(fù)荷的39%

14、。因此，適當(dāng)?shù)目刂坪瓦\行變速泵可以有效地避免它們超出額定功率。</p><p>　　3 最佳的泵加速控制策略</p><p>　　在復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)當(dāng)中，所有的變速泵都用于終端設(shè)備供水系統(tǒng)和熱交換器供水系統(tǒng)。雖然這兩組泵的主要功能是一樣的，也就是能夠提供足夠的冷水來滿足室內(nèi)的冷量需求，但是他們的速度控制策略顯然是不同的。</p><p>　　表1 空調(diào)系統(tǒng)所有泵的

15、說明書</p><p>　　*括號中的值表示備用泵的數(shù)量，Wtot不包括所有泵的總設(shè)計功率。</p><p>　　3.1 改變泵的速度以控制對終端設(shè)備供水</p><p>　　實際上，通過控制終端供水系統(tǒng)變速泵的速度，可以保證主供冷水系統(tǒng)和回水管之間的持續(xù)常壓以及保持關(guān)鍵環(huán)節(jié)中的持續(xù)壓力。然而，兩個方法都不是最佳方法并且很多能量仍然可能被浪費，這個隨后就給大家示范。

16、如圖2，在這個研究中，一項最佳的策略是習(xí)慣于控制終端備設(shè)送水泵的速度。在這個方法中，壓差設(shè)定點保持在一個最佳的壓力點。基于 2007 ASHRAE 手冊第 41 章－HVAC 申請的方案，詳細(xì)的最佳優(yōu)化過程見圖3。在K時間，這個方法首先檢驗所有終端設(shè)備是否達(dá)到空氣溫度設(shè)定點。然后打開所有控制水的相關(guān)信號并且開到最大，同時該信號通過增加或減少來控制閥門的數(shù)量以確定一個最佳的壓差設(shè)定點（5% 的設(shè)計評價）。通過這種方法設(shè)定的壓差設(shè)定點是足夠

17、的并且對最大負(fù)荷的管道來說是最佳點，在這種情況下，控制閥中的一個幾乎總是保持全開。</p><p>　　如圖2所示，反向恢復(fù)系統(tǒng)持續(xù)壓力傳感器被安裝在每個管道末端。通過兩個持續(xù)壓力傳感器的測量繪制一個詳細(xì)的壓力持續(xù)表，然后來控制泵的速度。</p><p>　　3.2 給換熱器送水的泵的速度控制</p><p>　　給換熱器送水的變速泵，它們的運轉(zhuǎn)速度可以用一個水流控

18、制器控制，如圖4所示。在這個控制器里，水流率測量器被分別安裝在傳熱器的一級側(cè)和二級側(cè)?？刂圃摫每梢苑€(wěn)定換熱器一級側(cè)的水流率來平衡換熱器二級側(cè)的實際水流率。這個控制器在實際應(yīng)用中是直接的和簡單的。</p><p>　　4 泵序列的最優(yōu)控制策略</p><p>　　泵序列控制是來確定泵開啟順序和泵的運行和關(guān)閉點。對于僅有一個泵運行的小系統(tǒng)，沒有泵控制序列的問題?？墒菍τ诖笙到y(tǒng)來說，經(jīng)常需要多個

19、變速泵一起運行。這些泵應(yīng)當(dāng)被適當(dāng)?shù)呐判蛞员阌米钌俚哪芰拷o所有的終端設(shè)備輸送足夠的冷水。</p><p>　　為了把冷量從低溫區(qū)域轉(zhuǎn)移到高溫區(qū)域中時避免熱水產(chǎn)生靜壓，復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中開始使用熱交換器，由于與系統(tǒng)中變速泵的控制序列相互連接復(fù)雜，所以難度也是相應(yīng)的增加。為了得出最好的序列控制策略，首先要考慮影響泵控制序列的因素。</p><p>　　4.1泵控制序列的影響變量的研究</p&g

20、t;<p>　　在現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，控制變速泵運行序列最好的方法是用水力效率或者輸入KW。在這個方法中，變速泵在系統(tǒng)水流率條件下最終被以性能圖的形式表現(xiàn)。這個表現(xiàn)形式可以通過模型或者在重要類型的設(shè)定和操作條件下通過測試系統(tǒng)被表現(xiàn)出來。在這個方法中，不考慮壓差設(shè)定點的變化對泵的序列控制的影響。在冷水系統(tǒng)中，有兩個變量（也就是壓差設(shè)定點和系統(tǒng)水流率）可能影響到泵的控制序列。為了研究這兩個變量對泵的控制序列的影響，安裝在一個建筑的兩

21、個并聯(lián)泵的次要系統(tǒng)的研究模型在研究中給出。在該模型中，該泵的能量消耗在各種不同的運行組合（也就是，不同的系統(tǒng)水流率和不同的系統(tǒng)壓差設(shè)定點）不同的運行形式（一個泵運行和兩個泵運行）被一個泵的模型模擬和水網(wǎng)壓力減弱模型進(jìn)行模擬并且在第 4.4 節(jié).圖 5提供的模擬結(jié)果?？梢钥闯鱿到y(tǒng)水流率和壓差設(shè)定點的值對泵的能量消耗的影響。給定系統(tǒng)水流率和壓差設(shè)定點值直接影響泵的運行數(shù)量和泵的能量消耗。同時也能看出給定的操作組合（也就是，一個給定的壓力設(shè)定

22、點和一個給定的系統(tǒng)水流率）在不同的操作模式下泵的能量消耗是不同的。給定的狀態(tài)下泵的運行的數(shù)量的最優(yōu)值是在滿足系統(tǒng)的熱量和水流率的要求的前</p><p>　　提下消耗最小的功率。因此，為了研發(fā)最優(yōu)的泵的控制序列的方法，應(yīng)該認(rèn)真考慮壓差設(shè)定點（最好的）和關(guān)于泵序列控制系統(tǒng)水流率。</p><p>　　4.2 最好的泵序列控制策略的綱要</p><p>　　基于以上的模

23、擬結(jié)果，最好的泵序列控制策略要考慮到使用要求和實際應(yīng)用的模型方法中被研究，包括控制強度，控制堅度，成本計算，等。</p><p>　　由于二級換熱器(舉例來說, 在圖 1 的 SCHWP-06-10-12 的泵)的變速泵一般控制序列策略能為復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)變速泵的序列控制可能出現(xiàn)的問題提供一些預(yù)見，因此這些泵控制序列的方法體在下列各項被詳細(xì)的提到，并且這由其他安裝的變速泵的序列控制策略被簡化。圖 6 概述以模型組成為

24、基礎(chǔ)的性能預(yù)測序列的詳細(xì)的控制邏輯，一個能源測試器，一個控制器，一個監(jiān)測器和許多的局部控制策略。這些方法的中心是盡可能的減少泵運行所消耗的能量和維護(hù)費用。</p><p>　　用這個方法，在第三節(jié)中描述在給定的輸送冷水溫度的情況下使用持續(xù)壓力設(shè)定點用來確定最佳的設(shè)計壓力。熱交換器序列控制策略用于確定運行的熱交換器的數(shù)量。利用水網(wǎng)絡(luò)壓降模型提供的性能曲線和泵的模型來預(yù)測該泵在不同的運行組合下所消耗的能量。該模型的性

25、能的詳細(xì)描述和熱交換器序列的控制策略和這最好的序列控制策略的優(yōu)化過程被提供以下連同主要能源估測的簡短說明，決策者和監(jiān)管方法。</p><p>　　4.3 熱交換器控制序列方法</p><p>　　在這復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中，熱交換器的使用分為兩種：一種是在1區(qū)的熱交換器另一種是在3和4區(qū)的熱交換器。由于在3和4區(qū)的每個熱交換器始終是與一個初級冷水泵相連，這些熱交換器的運行可以用下面這個簡單的方法測

26、序。用這種方法，當(dāng)正在運行的熱交換器是滿負(fù)荷時，另一個熱交換器被接通并且當(dāng)其他的熱交換器能處理系統(tǒng)水流率是正運行的熱交換器之一被切斷。</p><p>　　對于在1區(qū)的熱交換器，因為在熱交換器的兩邊的水系統(tǒng)配有變速泵，所以控制序列方法有些不同。雖然運行更多的熱交換器能在一定程度上降低換熱器兩邊的泵的功耗，由于熱交換器上的總壓降減少，但是，運行更多的熱交換器將增加他們的耗能并且縮短他們的使用壽命。另外，熱交換器的兩

27、邊的最小水流率受到低約束泵頻率的內(nèi)在約束（舉例來說， 20個赫茲）。通過對所有的因素的考慮，為那些熱交換器被設(shè)計了簡單的序列方法。用這個方法，當(dāng)每個運行的熱交換器水流率超過它的額定值的80%時，另一個熱交換器開始運行。如果系統(tǒng)水流率能被剩余的熱交換器控制在設(shè)計值的80%或80%以下，運行的熱交換器之一就會關(guān)閉。</p><p><b>　　4.4 簡單模型</b></p>&l

28、t;p>　　為了表明泵的控制序列的最佳方法，在復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)不同水網(wǎng)的關(guān)鍵系統(tǒng)的每個組件上建立以壓降為特性的壓降模型。在該復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)中冷水網(wǎng)絡(luò)可以被細(xì)分為終端水網(wǎng)和初級熱交換器水網(wǎng)。兩組水網(wǎng)壓降模型是不同的并且它們連同簡單泵模型的簡述在下列各項中一起被詳細(xì)的闡述。</p><p>　　4.4.1 終端設(shè)備水網(wǎng)的壓降模型</p><p>　　在復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中，終端設(shè)備水網(wǎng)一部分由通過

29、熱交換器的中級冷水供應(yīng)（即，1區(qū)換熱器中級部分水網(wǎng)），另一部分由中級冷水直接供應(yīng)（即，2區(qū)水網(wǎng)）。由于換熱器中級部分水網(wǎng)是最復(fù)雜的系統(tǒng)，其他的終端設(shè)備的水系統(tǒng)可以被認(rèn)為是這種網(wǎng)絡(luò)的簡化。因此，在這篇文章中該網(wǎng)絡(luò)的壓降模型被詳細(xì)介紹。</p><p>　　圖7以1區(qū)的六個終端設(shè)備的熱交換器中級部分水網(wǎng)的壓降模型簡化結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行了簡單的介紹。這個系統(tǒng)的全部壓降，即，沿著支路的F－F1,可以被數(shù)學(xué)的描述成方程（1），他

30、包括換熱器的壓降（包括換熱器上的壓降和直接進(jìn)出每個換熱器的壓頭），周圍水泵配件的壓降（包括直接進(jìn)出泵的壓降和泵頭閥門的壓降），在主要的供回水管路的壓降，通過分支的壓降（即，F(xiàn)－F1）和A－B，B－C，C－D，D－E 和E- F的管道部分的壓降。</p><p>　　方程（1）能被重新寫成代表每個管段水流率的方程（2）（即A－B，B－C， C－D，D－E 和E- F）作為整個系統(tǒng)水流量功能轉(zhuǎn)換的乘因數(shù)（也就是，ψ1

31、－ψ5）。為了簡化計算，同一區(qū)域的因素（ψ1－ψ5）可以在不同負(fù)載情況下被認(rèn)為是常數(shù)，因為所研究的建筑在使用特點和在同一區(qū)域地板承載配置相近。整個系統(tǒng)壓降因此可以最后表達(dá)成方程（3）。</p><p><b>　　(1)</b></p><p><b>　　(2)</b></p><p><b>　　(3)<

32、;/b></p><p>　　其中PD是壓降，M是水流率，N是運營設(shè)備的數(shù)量，S是流動阻力，并且下標(biāo)hx,pu,pf和fic分別代表換熱器，泵，泵配件和假設(shè)。</p><p>　　在方程（3）右手邊的最后一項是最合適的壓差設(shè)定點（叫PDset）對給定溫度設(shè)定點的供應(yīng)的冷水來說。其他三項分別是通過換熱器，泵周圍的配件和分水管的壓降。這三個壓降被命名為管壓降（PDpiping）。整個系統(tǒng)

33、的壓降因此可以被分為兩部分，即PDset和PDpiping，如圖8所示。對于一個給定的條件，泵的操作點是泵曲線和控制曲線的交點。值得注意的是圖8中的PDset和PDpiping工作條件的變化。管壓頭損失曲線不是常數(shù)。它會隨著換熱器運行數(shù)量或者泵的運行數(shù)量的改變而改變。</p><p>　　對于在線應(yīng)用，有五個參數(shù)（Shx，Spf，S0，S1和Sfic）需要被識別。其實，S0，S1和Sfic可以集成為一個單一因素（

34、Sfic）來表示管道流動阻力，包括主供水回水管和管段A－B，B－C， C－D，D－E和E- F。方程（3）因此將被表達(dá)成方程（4）。Shx和Spf可以通過熱交換器上的子電路和泵配件的子電路和水流率測量的壓降來確定。Sfic能用系統(tǒng)水流率，泵壓頭和壓差設(shè)定點的設(shè)計條件和確定的Shx和Spf來確定。</p><p><b>　　(4)</b></p><p>　　值得指出

35、的是上述水網(wǎng)壓降模型是唯一可行的反向回水系統(tǒng)。它與直接回水管道系統(tǒng)的水網(wǎng)壓降模型不同的并且可能會更加復(fù)雜。</p><p>　　4.4.2初級換熱器水網(wǎng)壓降模型</p><p>　　初級換熱器水網(wǎng)壓降模型與終端設(shè)備水網(wǎng)相比要相對簡單。以3和4區(qū)的第一階段的初級換熱器的水網(wǎng)為例，水網(wǎng)的壓降模型可以簡化為圖9。這個網(wǎng)絡(luò)的全部壓降被描述在方程（5）中，其中還包括熱交換器的壓力降，泵周圍配件的壓降

36、和主要的供水和回水管道的壓降。</p><p>　　該系統(tǒng)得控制原理圖曲線和水網(wǎng)的泵曲線在圖10中被說明。值得注意的是圖10中的控制曲線也隨著泵的運行數(shù)量和或者運行的熱交換器的數(shù)量的變化而變化。對于在線應(yīng)用，有四個參數(shù)(Shx，Spf，S0和S1)需被確定。用于確定這些參數(shù)的方法同確定方程（4）的參數(shù)的方法一樣。</p><p><b>　　(5)</b></p

37、><p><b>　　4.4.3 泵模型</b></p><p>　　對于變速泵，設(shè)備效率，又叫線水效率，通常用來描述給變頻水泵的電機供給的能量有多少用來輸送水。一臺特殊的變頻泵的電機設(shè)備包含三組效率，包括泵效率（ηpu），馬達(dá)效率（ηm）和變頻效率（ηv）。這三個效率應(yīng)該與變速泵模型有關(guān)。</p><p>　　在該研究中，變速泵的性能的用很多近似

38、的多項式建模。它們由代表壓頭，流量和速度，流率和速率的多項式組成。壓頭和效率特性是以制造商的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)按照泵的使用準(zhǔn)則讓泵全速運行并轉(zhuǎn)變成為變速運行。發(fā)動機效率（ηm）用方程（6）建模，它是額定制動力方程的一部分，并且變頻器的效率被方程（7）建模，它是額定速度的方程</p><p>　　的一部分。輸入變頻泵電機設(shè)備的能量用方程（8）估算。使用泵的性能系數(shù)或者性能曲線，制造廠商提供的電機效率曲線和變頻效率曲線，這些

39、多項式的系數(shù)可能被消除。</p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　其中H是泵壓頭，η是效率，SG是被抽的流體的比重，x是額定制動馬力或者是額定轉(zhuǎn)速，c0－c1和d0－

40、d3是系數(shù)并且下標(biāo)m,v分別代表馬達(dá)，變頻的輸入性能。</p><p>　　4.5 詳細(xì)最佳化程序的描述</p><p>　　在每個給定的條件下，以這一模式為基礎(chǔ)的序列控制策略，目的是在下面這個程序下運行得到泵運行的最佳數(shù)量（也在圖6中說明）</p><p>　　(1) 驗證的測量和控制使用過濾器的信號。</p><p>　　(2) 確定運行

41、的熱交換器的數(shù)量和輸送給定溫度設(shè)定點的冷水的最佳壓力持續(xù)的設(shè)定點。</p><p>　　(3) 如果在檢測系統(tǒng)中水流率大于單，雙泵的運行的設(shè)計值就轉(zhuǎn)到第6步。否則轉(zhuǎn)到第4步。</p><p>　　(4) 預(yù)測水泵消耗功率的不同在不同操作模式下，同時給定供水流率和最佳的持續(xù)壓力設(shè)定點。</p><p>　　(5) 根據(jù)兩種模式操作模式的預(yù)測結(jié)果，同時考慮到它們消耗的能

42、量和維護(hù)費用，用能量評估和控制器來確定運行的泵的最佳的數(shù)量。如果兩個操作模式的耗電量比一個價值小（例如，百分之5的實際值），以長遠(yuǎn)目標(biāo)來看，設(shè)置一個泵的操作來減少維護(hù)費用。否則，設(shè)置兩個泵操作來減少輸入能量。</p><p>　　(6) 通過實施觀察然后來做最后的決定，包括運行的泵的數(shù)量，運行的熱交換器的數(shù)量和考慮到實際操作的限制作用而選定的最佳的壓差設(shè)定點</p><p>　　5 性能測

43、試和最佳的控制策略的評估</p><p>　　由于正在研究的建筑仍然在建，這些最佳的控制策略的性能在一個模擬的超高層的建筑中使用的復(fù)雜的空調(diào)系統(tǒng)虛擬的環(huán)境中被測試和評估。</p><p><b>　　5.1 設(shè)置測試</b></p><p>　　在測試中，由一個數(shù)據(jù)庫提供的每個區(qū)的額定冷負(fù)荷和天氣數(shù)據(jù)被提供給一個模擬的虛擬環(huán)境。以這棟建筑每個區(qū)

44、的每時每刻的年度冷負(fù)荷概況為基模擬礎(chǔ)使用在以設(shè)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的附加量和在香港的特殊年月里每時每刻的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。頻率調(diào)節(jié)變速泵的頻率被限制在20Hz50HZ之間。當(dāng)3和4區(qū)的壓差設(shè)定點被限制在80kPa和200kPa之間的時候,考慮到每個區(qū)的額定冷負(fù)荷和額定工況的泵壓頭, 1區(qū)和2區(qū)的壓差設(shè)定點分別被限制在80kPa到215kPa和90kPa到230kPa之間。在3區(qū)和4區(qū)運行的與初級冷水泵相連的冷熱交換器是專門為他們的冷熱交換器提供相關(guān)服務(wù)

45、的。這冷水機組的額定制冷量用傳統(tǒng)的序列控制策略被監(jiān)控。</p><p>　　挑選特殊的三天，分別代表空調(diào)系統(tǒng)在典型的春天，溫和的夏天和陽光明媚的夏天</p><p>　　的氣候條件下運行，通過測試和評估提出最好的能量性能的控制策略。圖11呈現(xiàn)出建筑在選出來典型的三天的冷負(fù)荷描繪。</p><p>　　5.2測試結(jié)果和評估</p><p>　　

46、為了顯示較好的變速泵控制序列方法的節(jié)能潛力，在下列研究中對4個不同的方法進(jìn)行了測試和比較。這些方法包括在臨界循環(huán)中用固定的壓差設(shè)定點的方法和簡單的泵的控制序列的方法（又叫方法#1），在臨界循環(huán)用固定的壓差設(shè)定點的方法和最佳的泵的控制序列（又叫方法#2），在臨界循環(huán)用最好的壓差設(shè)定點的方法和簡單泵的序列控列控制策略（又叫方法#4）。以前用的簡單的泵的序列控制的常規(guī)方法如下：當(dāng)運行泵</p><p>　　的頻率的頻率

47、超過45Hz打開另一臺泵。如果剩下的泵能控制系統(tǒng)水流率并且壓頭要求在45Hz者45Hz率以下，那么運行的泵中的一個就被關(guān)閉。用在每個區(qū)的固定的持續(xù)壓力設(shè)定點是限定持續(xù)壓力設(shè)定點的上限。</p><p>　　表2總結(jié)了這典型的三天在不同的控制操作條件下這棟建筑的所有中級冷水系統(tǒng)的變速泵每天消耗的能量.在四個方法中，用最好的泵速度控制和最好的泵序列控制的方法#4能更好的提高能源效率和成本效益。它跟用常規(guī)控制策略的方法

48、#1相比，用最佳控制策略的方法#4在典型的春天，溫和的夏天和陽光明媚的夏天分別能節(jié)能約為3226.6kWh（32.43%），2835.3kWh(22.49%),和2023.5kWh(12.69%)。</p><p>　　從表2中也能看出用最好的壓差設(shè)定點的方法（方法#3和#4）跟用混合壓差設(shè)定點的方法（方法#1和#2）相比能顯著的節(jié)約更多的能量。跟用混合壓差設(shè)定點的方法#1相比，用最好的壓差設(shè)定點的方法#3能在典

49、型的春天，溫和的夏天和陽光明媚的夏天分別節(jié)約2405.0kWh(24.17%),2169.9kWh(17.21%)和1786.4kWh(11.20%)的能量。在用混合的壓差設(shè)定點的方法中，為了設(shè)定一個恒定的壓差設(shè)定點來改變流率，減小到符合條件的時候終端設(shè)備的控制閥必須被關(guān)緊，從而使流動阻力增加。因此，除了在輕負(fù)荷情況下，額外增加的能量被浪費在局部負(fù)荷上。然而，在用最好的壓差設(shè)定點的方法時，當(dāng)負(fù)荷減小的時候壓差設(shè)定點可能被降低，所以把系統(tǒng)

50、流動阻力減小到最低從而來減少泵的能量消耗。</p><p>　　從表2中也能發(fā)現(xiàn)使用最好的泵序列控制策略與單缸泵控制序列方法相比相比節(jié)能潛在性是小的。跟用單缸泵的序列控制策略的方法#1相比，用最好的泵的序列控制策略的方法#2在一個特殊的春天，溫和的夏天和陽光明媚的夏天分別可以節(jié)約大約</p><p>　　表2 在不同操作運行條件下變速泵每天消耗能量的比較</p><p&

51、gt;　　504.4kWh(5.07%),231.5kWh(1.84%)和111.3kWh(0.70%)的能量。由于考慮到壓差設(shè)定點和同時在泵的控制順序的系統(tǒng)水流率的變化的作用，節(jié)約的這部分能量得以使用。</p><p>　　基于上面的研究，可以總結(jié)出，兩個泵的速度控制的質(zhì)量和泵的控制序列顯著的影響變速泵的實際消耗的能量。用最佳的泵的速度控制和最好的泵的序列控制的方法#4與其他的三個方法相比，可以節(jié)約更多的能量。

52、值得注意的是，在這四種控制策略里（方法#1到方法#4），熱交換器的主要部分的變速泵的速度全都使用相同的水流控制器來控制。因此，在這項研究的方法#1中用作基礎(chǔ)的這些泵已經(jīng)被最優(yōu)化了。用方法＃4節(jié)約的實際的能源可能比在上文提出的利用控制策略在實踐節(jié)約的能源更簡單的更多。</p><p><b>　　6結(jié)論</b></p><p>　　本文介紹最佳的控制策略，包括速度控制策

53、略和序列控制策略，在復(fù)雜建筑的空調(diào)系統(tǒng)中配置不同的變速泵來提高它們的能量效率。從性能測試得到的結(jié)果和結(jié)論中看，復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)與其他三個控制策略相比，即用在臨界循環(huán)固定的壓差設(shè)定點的方法和簡單泵序列控制（方法#1），用在臨界循環(huán)固定的壓差設(shè)定點的方法和最好的泵序列控制策略（方法#2），和在臨界循環(huán)用最好的壓差設(shè)定點和單缸泵的序列控制的方法（方法#3），在臨界循環(huán)的最佳壓差設(shè)定點和最佳的泵的序列控制的方法#4能節(jié)省很多能量。與方法#1相比，在

54、復(fù)雜空調(diào)系統(tǒng)中，方法#4，#3和#2可以節(jié)省的能量大約分別是全部的變速泵的耗能的12.69-32.43%，11.20-24.17%和0.70-5.07%。</p><p>　　值得注意的是在這篇文章中提出的最好的控制策略是可以在簡單控制中使用的，而且不僅僅限于在很多暖通空調(diào)系統(tǒng)中控制的變速泵。這些最好的控制策略在實際應(yīng)用中仍然是可行的。它們正通過在這棟高層建筑中的實施來被實地驗證。</p><