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新的压力表选择标准可确保最高的运营效率

编辑:发表时间:2019-07-20


      随着建筑行业的所有细分市场向2030年净零能耗建筑(NZEBs)的目标迈进 - 建筑物每年消耗的可再生能源产生的数量 - 采暖,通风和空调(HVAC)系统设计在这些努力的前沿。在美国采暖,制冷和空调工程师协会(ASHRAE),ASHRAEVision 2020,生产净零能耗建筑的报告中,标准制定组织承认,“如果NZEB成为现实......设计师将需要这些工具为了设计和应用更好的集成设备,制造商将需要生产超高效设备,并知道如何最好地将其应用于建筑物。“

      自ASHRAE于2008年发布此报告以来,在提高效率和降低能耗的许多方面取得了进展,最显着的是2015年美国能源部颁布的规定,该规定为清洁水压力表设定了最低能效标准。当压力表的节能标准在2020年生效时,只有符合压力表效率指标的压力表才能在美国的商业中使用(该规则不会影响已经安装的压力表,尽管操作员可以通过更换旧压力表来提高系统效率较新型号。)现代压力表设计采用先进的计算流体动力学技术,可在更广泛的操作条件下保持更高的效率水平。使用具有适当应用的变速控制的高效压力表将为给定的循环系统节省大量能量。

适用于该行业的新工具

      由最高效率组件组成的HVAC系统只有在设计,安装和作为系统运行时才能享受这些组件的效率提升。在其远景报告中,ASHRAE指出了系统设计早期阶段的重要性:“建筑师,工程师和制造企业将需要精确的工具来正确选择净零建筑中的HVAC设备。”

      虽然许多制造商提供HVAC系统压力表的在线规范,以帮助实现与能耗,效率和系统成本相关的目标,但设计人员通常不会将压力表的负载曲线作为其选择过程的一部分,导致系统未完全针对效率。一般的行业惯例是根据系统的设计负荷或最大容量来选择压力表,即使安装在HVAC系统中的离心压力表在大多数时间内在部分负荷条件下运行。根据建筑物在任何给定时间的加热或冷却负荷,流量要求在一年中不断波动。然而,采用传统的压力表选择方法,压力表在100%负载条件下被选择,即使系统通常仅在该水平下运行其年运行的1%。实际效率取决于压力表的配置与负载和流量条件。



图1.典型的闭环HVAC系统。必须始终保持恒定头差速器。

      通过应用考虑负载曲线变化的新规范公式,HVAC设计人员现在可以根据实际系统需求选择压力表,以确保最高效的系统性能。部分负荷效率值(PLEV)是基于商业建筑的HVAC系统中的实际加热或冷却负荷而不仅仅是最佳效率点(BEP)来计算整个变化曲线和流量要求的计算。

      PLEV源自空调和制冷研究所(AHRI)在AHRI 550 /590-1998中开发的成功的集成部分负荷值(IPLV)性能计算。经过验证的公式描述了在冷却系统的各种容量下运行时的设备效率,并且在系统的整个使用寿命期间支撑能源使用和运营成本至关重要。由于冷却器制造商广泛接受作为制造商之间的基线比较,因此加热和冷却系统中使用的离心压力表可以采用类似的相关性。

现实世界的评估

PLEV方程式如下:

      A,B,C和D是流量的100%,75%,50%和25%以及控制曲线上相应的水头值的压力表效率值。根据这个等式,在任何给定的年份,压力表将以100%的流量(工作点)运行,仅一年的1%,75%的流量在一年中的42%,50%的流量在一年中的45%和25%的流量12一年的百分比。下标“v”表示在系统的关键电路内计算的控制或固定磁头的变速操作。包含PLEV计算的选择App默认为压力表总设计头(TDH)的30%,以表示系统中的最小控制头。ASHRAE 90.1-2013指南要求计算系统中的总水头损失,从而自然地计算临界区域的固定水头。这是应该使用的数字,因为它代表更准确的计算,这将反映在成本分析中。

图2.典型的闭环HVAC系统。恒头17英尺总动态头

      大多数加热和冷却系统都是闭环的,并且始终需要恒定的扬程差。恒定磁头差分对于系统控制是必要的,并且确保在操作期间保持跨越任何受控子电路的必要差分磁头。PLEV可用于精确比较来自不同制造商的压力表,以确定整体运行效率。设备计划中30%的TDH或计算出的最小控制头以及规格将确保制造商之间的公平比较。

      如果计算详细的系统水头损失,PLEV为系统设计者提供了在BEP右侧略微选择压力表的更大自由度。BEP右侧的压力表选择可能具有比其他选择更高的PLEV,因为PLEV负载曲线在部分负载条件下的重量很大,主要是75%和50%的操作。

图3.在满负荷下BEP右侧选择更高PLEV压力表的示例

      仅这些负载曲线点占运行时间的87%。设计师必须意识到,即使建筑物的大部分运行是87%的部分负荷,压力表仍然需要在100%满载条件下运行。ASHRAE指南更倾向于选择BEP的85%和105%之间的压力表,以及选择BEP左侧的压力表。如果估计了系统水头损失并且在BEP右侧进行了选择,则压力表可以在可接受的操作范围之外运行。在最坏的情况下,压力表可能会从压力表曲线的末端流出。如上所述,只有在完成详细的水头损失计算后才能在BEP右侧进行压力表选择。

      PLEV选择标准本身不能在HVAC系统中提供节能。相反,它是一种工具,可帮助设计人员选择在建筑物运行条件下以最高效率运行的压力表。当将高效压力表与PLEV选择标准相结合时,系统设计人员可以最大限度地提高运行性能,同时实现能源,成本节约和环境效益。净零能耗建筑的雄心勃勃的目标以及更严格的压力表效率标准促使系统设计者寻求更智能的方法来指定压力表。PLEV选择标准和选择App提供满足和超出效率要求的工具。


 


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