◎绿建节能◎区域供冷系统中用户侧多种换热的方式比较Comparison of Multiple Heat Exchange Modes on the User Sidein a District Cooling System薛根XUE Gen（广州大学城能源发展有限公司）( Guangzhou University City Energy Development Co.,Ltd. )【摘 要】针对区域供冷用户的不同需求，引入小功率恒压控制，混水控制的策略，提供个性化的供冷服务，满足占用空间少、建设速度快，小负荷低能耗，噪声低，24h不间断用冷的用户要求。【Abstract】 In response to the different needs of regional cooling users, the introduction of low-power constant-pressure control strategy and mixed water control strategy, to provide personalized cooling services, to meet the small footprint, fast construction, low load and low energy consumption, low noise, 24 hours Intermittent with cold user requirements.【关键词】区域供冷；板换器；混水模式；小负荷；低能耗；控制策略【Keywords】 district cooling; board changer; mixed mode; low load; low energy consumption; control strategy1 前言字楼，大型商业场所，活动中心等近3002）板换器换热——小泵恒压运行区域供冷系统具有节能效益明显，个末端用户提供供冷服务。根据不用的用用户投资少，用户管理方便的特点，维户制定相应的供冷方案，满足客户用冷需修和使用年限上也优于分布式空调。自求的同时，达到节能降耗的目的。1889年美国丹佛第一处区域供冷投入至今，已有一百多年，面对不同用户的使3 多种热交换模式用需求，区域供冷系统也在不断改进，1）板换器换热——大泵恒压运行图2 板式换热-小泵恒压运行本文就用户侧的冷冻水热交换的不同模一次侧冷冻水通过板换器与二次测对于学校和办公场所，每日深夜至式做了一些案例分析，比较了各种方案用户空调水进行换热，用户侧水泵采用凌晨是用户用冷的低峰时段。春季或冬的优缺点以及控制策略的设计。变频恒压运行，维持二次测进出口压差季，广州气候比较热，有时仅有少量用恒定，保证最不利末端用户供冷。二次户用冷。低负荷运行时如何保障低能耗，2 概述测供水温度由一次侧板换器出口调节阀是用户普遍关心的问题，由于原有水泵用户侧冷冻水的换热模式一般是通进行调节，用户用冷量计量表位于一次功率较高（后称“大泵”），采用变频运过板式换热器进行热交换，达到水循环回水侧（见图1）。这是常见的换热方式。行，为保持恒压运行水泵一般保持25Hz的隔离，并区分一、二次侧循环水的目的。以上的运行频率，所以系统仍有较高功这种设计简单、可靠，适用于各类场景。耗。为此，低负荷时我们停运大泵，通但该模式初期投资较大，能耗稍高，过并入的小功率水泵（后称“小泵”）变伴随着水泵运行会有较大的噪音产生，频恒压运行，经过测试能耗大幅降低（见需要为相关的设备配备设备房。图2）。广州大学城区域供冷系统从建成至小泵与大泵并联运行，大负荷时2今已有十余年，为岛内十所高校，众多写图1 板式换热-大泵恒压运行台大泵恒压运行，小负荷时转为小泵恒 53智能建筑与智慧城市2019-4期.indd 532019/4/19 13:43:52技术与应用Technology and Application压运行。大负荷转小负荷的条件是大泵运行频率＜36Hz。当用冷用户数量继续减少，直到无人用冷时，小泵运行频率持续降低，检测供水侧的水流开关可以作为系统停冷进入“休眠”的依据。有些用户对于供冷的及时性要求较高，要求开机及冷，为此要保证二次测冷冻水的温度保持在标准值。我们在控制系统中设计了循环功能，在上述小负荷停冷、“休眠”后，系统每隔一段时间会被“唤醒”开启小泵进行二次测水循环，循环过程中一次侧冷冻水电动阀通常处于关断状态，不提供冷源。循环几分钟后，如果二次测回水温度没有明显升高，说明管道保温良好，内部冷冻水温度仍较低，系统又进入休眠。如果二次测回水温度明显升高，则需要开启一次侧冷冻水电动阀，一次侧冷源进行换热，补偿二次侧的冷量损失。二次测冷冻水出水温度仍由一次侧出口调节阀进行调节。由于用户侧空调盘管风机的进水二通阀常年使用会出现无法关断的故障，为节约能耗，我们还集成了用户空调温控器的启动数据，温控器全停为停供信号，系统进入“休眠模式”。当有一个用户用冷，温控器启动，系统马上进入小负荷运行模式。3）直接供冷——小泵混水模式图3 直接供冷-小泵混水模式对于建筑空间小，设备噪音敏感的用户，设计了直接供冷-小泵混水模式。系统取消了板换器，一、二次侧供、回水管分别相连，安装带电动阀及逆止阀的变频混水泵系统，为满足控制需要，还需监控冷源冷冻水流量（见图3）。54 智能建筑与智慧城市2019-4期.indd 54冷源的温度一般较低为6℃，混水检修；用户侧冷冻水温度较低，要求用的原理是将温度较高的回水通过变频小户侧冷冻水保温良好，避免冷凝滴水造泵混入温度较低的供水侧，提高供水温成的损失；用户侧二通阀引起的泄漏，度，既满足了用户供冷温度需求，也保会在小负荷时引起回水温度偏低，导致证了供水温度不致过低导致冷凝水的产混水调节的误判，所以用户侧二通阀的生。其中混水小泵变频器的PID调节以维护好坏关系到系统的可靠运行。混水后的温度为调节变量，温度上升超如同“板换换热---小泵恒压运行”，过设定温度（一般取10℃），则降低频率，负荷降低直至用户停冷或二通阀全关，温度下降低于设定温度（一般取10℃），水流开关动作或温控器显示全关，则系则增加频率。统进入休眠状态，为保障用户随时用冷，一般供水侧设计集水箱，混水小泵系统定时唤醒，并进行内部循环。如有通过变频控制保证供水侧的温度恒定。用户用冷，温控器启动，系统马上进入此时位于冷源入口处调节阀的功能是调小负荷运行模式。节供回水压差为恒定值，压差的恒定一4）直接供冷---大泵混水模式方面保障了最不利点用户冷冻水的供应，另一方面对于混水小泵的稳定运行至关重要。因为小泵扬程一定，如果供回水压差较大，则回水加不进供水侧；如果压差波动较大，混水后的温度也难稳定。由于冷源冷冻水直接进入了用户侧图4 直接供冷-大泵混水模式水路，所以对系统安全要求较高：楼宇混水模式热效率高，结构简单施工最高用冷点必须比冷源的补水箱位低；容易，但用户用冷负荷很大时，上面的要确保用户侧的水质良好，避免用户侧小泵混水模式由于用户侧的冷冻水供回的水引入冷源侧后破坏冷源侧水质；要水压差降低，流速变慢，所以空调换热慢，在冷源侧供、回水管安装可靠的闸阀，回水温度较高。为加快冷冻水流速，我有效截断冷源侧的水路，方便用户侧的们在小负荷混水模式的基础上增加了大表1 四种热交换模式的优缺点分析优点缺点1、冷源与用户水质分离，互不影响；1、有板换器换热损失；板换换热-大泵2、系统水路较为可靠、安全；2、建设成本高；恒压模式3、调节系统受用户二通阀的影响3、小负荷时能耗较高；不大。4、不满足24小时及时用冷需求。板换换热-小泵1、建设成本低；只能作为大泵恒压模式的补充，满恒压模式2、小负荷时能耗低；3、满足24小时及时用冷需求足小负荷需要 1、无板换器换热损失；1、用冷点必须低位；直接供冷-小泵2、结构简单，建设成本低；2、用户侧的水质要确保良好；混水模式3、水泵运行噪声很低；4、小负荷时能耗低；3、用户侧冷冻水管道保温良好；5、满足24小时及时用冷需求；4、用户侧二通阀的维护要求高。直接供冷-大泵作为小泵混水模式的补充，提供较混水模式1、无板换器换热损失；大用冷负荷需求2019/4/19 13:43:52 ◎绿建节能◎泵混水模式，以满足较高用冷负荷需求。情况，所以，大泵混水模式只是作为小6 建设建议一、二次侧供、回水管分别相连，两连泵混水模式的补充，可选择性建设。详板换器换热-大泵恒压运行，作为接管上安装带逆止阀的旁通管，作为大见表1。常用的建设方案成熟可靠，调试简单。泵混水的水路；大泵进出、水管道上安板换器换热-小泵恒压模式，当对装带逆止阀的旁通管，作为小泵混水模5 实际应用效果用户侧的设备、管道质量要求不高。可式下旁通大泵的水路（见图4）。我们以小泵恒压模式和小泵混水模在已有板换器的建设基础上进行整改，此时，变频大泵调节供回水压差，式进行夜间低负荷用冷效果和能耗测试。增加小泵恒压运行模式，这样可降低低原来的一次侧调节阀控制冷冻水供水温根据多次测试数据汇总得出如下结果：负荷时的能耗，满足24h及时用冷需求。度。变频大泵的主要作用就是通过增加末端无用户用冷，小水泵会定期低直接供冷-小泵混水模式具有占地供回水压差，增加冷冻水流速，起到加频循环并对水温进行检测，当检测温度面积少、投资少、噪声低的优点，适合快用户侧换热循环的作用。由于很少出偏高时，会打开一次侧冷源对二次侧进要求高的用户。但同时也对用户侧的设现高负荷用冷情况，所以，大泵混水和行降温。运行10h，用冷量为：29kW·h，备、管道质量提出了更高要求。小泵混水模式的切换一般通过手动闸阀二次侧水泵电耗约为：3kW·h。直接供冷-大泵混水模式作为小泵的操作来实现。末端只有1个用户用冷，二次侧变频混水模式的补充，满足用户很高用冷负小水泵一直运行。运行10h，用冷量为：荷的需求。4 四种热交换模式的优缺点41kW·h，二次侧水泵电耗约为：9.5kW·h。小泵恒压运行是作为大泵恒压模末端只有3个用户用冷，二次侧变频7 结语式的补充，满足小负荷时的用冷需求；小水泵一直运行。运行10h，用冷量为：本文介绍了区域供冷用户侧冷冻水小泵混水模式能满足绝大多少的用冷需72kW·h，二次侧水泵电耗约为：9.5kW·h。热交换的四种模式。详细论述了四种模求，如果用户用冷很大时，可切换为大水泵机房在夜间进入小负荷模式运式的结构和控制策略，分析了四种模式泵混水模式，由于很少出现高负荷用冷行后安静，用户随用及冷体验良好。的优缺点并提出了相应的建设建议。（上接第44页）果,因此必须手动拆分UV把UV面上衔计算来完成的。包括灯光真实模拟IES信要先分析图纸了解设计师的方案,把模型接比较明显的部分连接起来,以保证生息的添加也同样在这一步骤里面完成。按照设计师所绘制的图纸完整的建模出成光照的完整性。来,具体的模型制作细节,就不一一做3）在模型和UV都制作完整无误后5 结语讲,原则是保证模型每个面数的充分利就可以把模型导入到引擎里面,这个时候虚拟现实在建筑设计行业的发展是用,不出现多余的不必要的面,保证模型开始制作材质,进行一系列的场景布置,必然趋势,其必将取代传统的效果图,的规整,法线正确,结构尺寸无误。包括物理碰撞等。材质制作过程中一些详三维动画这种基本而老旧的建筑设计诉2）根据创建好的模型拆分模型的细节点,需要的模型比较细,这里我们就求。而基于虚拟现实的建筑设计拓展,UV法线,这里要讲的是需要拆分两层需要回到3DMAX里面把高面数的模型制作则是虚拟现实在建筑设计中将来发展的UV,一层基本纹理UV,一层光照信息UV。出来,然后通过烘培的方式把模型的信息深化研究,其可以和建筑设计本身深度基本纹理UV对应的是材质纹理贴图,可细节烘培出来做成材质赋予在低面数模融合,它是建筑设计将来在表现形式方以预先把需要制作的纹理贴图贴在模型型上面,以达到场景优化的目的。面以及方案设计方面高级进阶的一种表上面以保证纹理的尺寸和方向没有问题。4）前面工作都完成后,开始制作拓现,是时代发展的必然趋势。后续会有第二层光照信息UV之所以要在3DMAX里展交互信息,这里需要通过UE4附带的BP其他一些例如声效可视化模拟,汇水,面拆分是因为,后续虚幻引擎自动拆分进行功能交互编写,前面所说的视线角度水电等可视化的虚拟现实模拟的案例。的UV会很乱,无法达到完美的光影效分析,就是在这里通过BP程序模型互动 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