在上个月的专栏中(在这里阅读)，我们研究了用于工业/加工工业中冷却设备的多个液压回路的冷却水服务系统。这些系统通常具有恒定的流量，因为当设施运行时，大多数被冷却的设备都是开着的。
加热、通风和空调(HVAC)冷却水系统有多个液压回路，向由水-空气热交换器和驱动温度控制阀组成的空气处理器提供冷冻水，以调节流经冷冻水回路的流量。
如前所述，当一个泵源供应多个回路时，通过一个回路的流量会影响通过回路的流量
所有的电路。
由于通过HVAC冷冻水系统的流量根据系统热负荷而变化，并且热负荷受一天中的时间和有条件的空间占用的影响，HVAC系统通常有很大的负荷需求范围。这些不断变化的负载需求，以及典型HVAC系统内的大量电路，在保持适当的系统控制方面产生了困难。
《一点点历史
以前，暖通空调系统采用定容控制方法(见图1)。无论空气处理机的热负荷如何，通过每个回路的流量都是平衡的，以保持恒定的流量。这是通过在控制阀上游的每个回路中安装平衡阀来实现的，以限制通过回路的流量到最大流量。为了调节空气处理机的出口温度，采用了三通节流阀。
图1。一个简化的恒容冷却水系统的例子，在这个例子中，设计流量进入每个回路，而不考虑头部负荷(图片由作者提供)电路的设计流量将进入三通阀进口。根据阀杆的位置，总流量的一个百分比将进入空气处理器，以维持空气处理器的出口温度。回路的剩余设计流量通过三通阀分流，绕过空气处理机。
这种方法提供了一个恒定的流量通过冷水系统一旦系统是平衡的，并使用三通阀保持恒定的出口空气温度的空气处理器。这种方法的主要缺点是无论HVAC负荷如何，都需要通过系统的恒定流量。
在暖通空调行业，尝试了独特的方法来优化系统。在20世纪80年代之前，定容系统是标准的。
使用带vsd的泵BETVICTOR体育官网
随着低成本变速驱动器(VSDs)的出现，许多泵制造商提供了具有VSDs的泵。BETVICTOR体育官网VSD通过减小控制阀上的压差来改变泵的转速。这种控制方法适用于工业和工艺应用，但将变频器应用于暖通空调市场存在许多问题。我第一次看到带有VSD的HVAC冷冻水系统是在定容系统上。速度控制是专门用于系统平衡。
通过调节VSD的速度，平衡承包商可以很容易地评估泵扬程，以最大限度地减少平衡阀的扬程损失。这确实节省了一些泵送成本，但使用VSD的潜在好处可能要大得多。
暖通空调冷冻水系统的挑战
由于HVAC冷冻水系统的规模和复杂性，很难找到一种标准化的方法来充分利用VSDs所提供的全部潜力。每个管道系统都由泵元件、过程元件和控制元件组成。如果不考虑这三个元素是如何一起工作的，就不可能理解一个系统是如何运行的。
在泵上安装VSD后的第一个方法是将恒容系统替换为可变容积系统。三通控制阀被替换为标准的双向控制阀。标准阀门将通过回路调节冷冻水流速，以控制空气处理机的出口空气温度。通过VSD调节泵速，可以通过温度控制阀降低过大的压差，从而实现更大的能源成本节约。
这种方法在新的冷冻水系统上效果最好，但在将其应用于随着时间的推移而增加的系统或HVAC冷却负荷变化很大的系统时存在问题。许多在暖通空调领域提供控制的制造商开发了压差控制阀和压力独立控制阀，以帮助解决温度控制阀上的高压差问题。泵制造商也会建议增压泵，以解决与向所有回路提供足够流量有关的一些问题。BETVICTOR体育官网
许多这些产品适用于各种类型的系统，但大多数情况下，新设备的添加通常会导致随意的改进。
系统知识提供方法
这些暖通空调系统可能相当大，经常随着时间的推移而增加，并且系统负载有很大的变化。因此，很难理解构成冷冻水系统的各种元素是如何共同工作的。
随着时间的推移，这些商业建筑的许多业主和经营者意识到，必须采取一些措施来纠正空调系统的问题，以保持客户的满意。
工程公司的许多客户打来电话，要求帮助开发现有暖通空调系统的精确模拟。一旦建立了物理管道系统模型，他们就使用计算结果来模拟系统运行，并发现特定的问题区域。然后，他们可以与相应的泵元件和控制元件设备制造商合作，提出解决方案。
眼见为实
芝加哥的一家工程公司使用该模拟模型在一家拥有现有暖通空调冷冻水系统的医院中识别并纠正了这个问题。他们可以发现问题，并在不到最初估计时间的四分之一的时间内得出建议的解决方案。
一家工程公司在一份合同中使用了管道系统模型，以改善州议会校园HVAC冷冻水系统的运行。在他们完成了评估各种改进系统方法的研究后，他们想要计算在电力成本上的节省。
他们首先使用原系统的管道系统模型来确定运行冷冻水管道系统所需的功率消耗。由于计算的电力成本与实际电费密切相关，他们可以验证管道系统模型的结果。
然后他们使用模拟模型来帮助识别系统改进的机会。根据这些结果，他们更新了模型，向客户展示了使用建议的改进所节省的能源。在听到他所做的事情后，我说这是一个很好的方法，并问他的问题是什么。他提到，提议的改变为客户节省了超过60%的当前运营成本，他对结果表示怀疑。
他认为60%的节省太多了。在向我提供了建议的系统更改的概述之后，我说预计在电力成本上的节省似乎与他们的结果相符。
他还认为客户不会相信60%的估计节省，因为这太多了。我问他，他们的客户希望节省多少钱。他说，他们希望能达到20%。我建议他们声称拟议的节省将超过20%。毕竟，60%比20%多，所以每个人都会很高兴。然后我建议他们在工作完成后再检查一下，指出实际节省了多少钱。
下个月
下个月，我们将通过两个HVAC冷冻水系统运行不有效的例子，发现潜在的问题，并采取了哪些措施来改善系统运行。