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        對《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中ER的應(yīng)用體會

        2014-11-18 13:04:32趙岐華
        建筑與預(yù)算 2014年8期
        關(guān)鍵詞:空氣調(diào)節(jié)軸功率傳動

        趙岐華

        (遼寧建筑職業(yè)學(xué)院,遼寧 遼陽 111000)

        對于節(jié)能,首先要明確的是節(jié)能應(yīng)該成為設(shè)計人員在日常工作當(dāng)中一種自發(fā)的行為和理念;其次,對于工程設(shè)計項目來說,需要有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來作為支撐。

        如果能有正確的節(jié)能思想意識和正確的利用節(jié)能相關(guān)的技術(shù)措施和手段,就能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。長久以來,人們往往單純從經(jīng)濟(jì)效益的角度來衡量節(jié)能技術(shù)手段和裝置的利用與否,一旦節(jié)能技術(shù)手段和裝置的投資回收年限稍微長一些,就認(rèn)為不值得采用該節(jié)能技術(shù)手段和裝置。而當(dāng)前人們思考技術(shù)問題的出發(fā)點已經(jīng)提高到了保護(hù)資源、節(jié)約資源、保護(hù)地球環(huán)境這個新的高度上了,不僅僅是追求經(jīng)濟(jì)效益,更看重其社會效益,即節(jié)能效益和環(huán)境效益,而節(jié)約能耗就是意味著保護(hù)環(huán)境,保護(hù)人類的生存和社會可持續(xù)發(fā)展,這是目前人類面臨的最重要的問題。在考慮經(jīng)濟(jì)效益的同時,更重要的是必須先考慮節(jié)能效益和環(huán)境效益。

        空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷(熱)水系統(tǒng)的循環(huán)水泵能耗在整個空調(diào)系統(tǒng)總能能耗中占有相當(dāng)大的比例,因此,研究空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷(熱)水系統(tǒng)的循環(huán)水泵能耗在當(dāng)今能源緊張和強(qiáng)調(diào)保護(hù)人類生存環(huán)境的今天具有偉大的現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

        空調(diào)冷(熱)水系統(tǒng)循環(huán)水泵的耗電輸冷(熱)比反映了空調(diào)水系統(tǒng)中循環(huán)水泵的耗電和建筑物冷(熱)負(fù)荷之間的關(guān)系,對此數(shù)值進(jìn)行限定是為了保證水泵的選擇在合理的范圍內(nèi),降低水泵能耗,保護(hù)資源和人類賴以生存的環(huán)境。

        在《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50189—2005)(以下簡稱為“標(biāo)準(zhǔn)”)中對于ER的定義和計算公式為:

        ER 是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷(熱)水系統(tǒng)的輸送能效比,應(yīng)按下式計算:

        式中H——水泵的設(shè)計揚(yáng)程(m);

        ΔT——供回水溫差(℃);

        η——水泵在設(shè)計工作點的效率(%)。

        按照《離心清水泵能效限定值及節(jié)能評價值》(GB 19762——2007)中術(shù)語和定義里的規(guī)定,泵效率為泵輸出功率和軸功率之比的百分?jǐn)?shù)。所以公式1-1 里的η值的意義就是在設(shè)計工作點泵輸出功率和軸功率之比的百分?jǐn)?shù)。

        筆者認(rèn)為,ER 的真正意義就是空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷熱水系統(tǒng)在設(shè)計工況點其循環(huán)水泵配用電機(jī)的輸入或消耗功率與系統(tǒng)輸送的冷(熱量)之比,即輸送單位冷(熱)量所消耗的電功率。所以,

        式中 N輸入——水泵在設(shè)計工況點配用電機(jī)的輸入或消耗功率(kW);

        Q——空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷(熱)負(fù)荷(kW);

        N——水泵在設(shè)計工況點的軸功率(kW);

        ηm——傳動部分效率(%);

        ηd——電機(jī)效率(%)。而

        式中 L——水泵的設(shè)計流量(kg/s);

        η1——水泵在設(shè)計工作點的效率(%)。

        把公式1-3和公式1-4代入公式1-2得

        所以,根據(jù)公式1-1 和公式1-5 可以得出,只有在

        即η的真正意義是水泵在設(shè)計工況點的總效率,即考慮了水泵本身的效率、傳動部分效率和配用電機(jī)效率三部分因素在內(nèi)的總效率的時候,公式1-1和公式1-5才相等。

        因此,規(guī)范里把η定義為水泵在設(shè)計工作點的效率,是不正確的,應(yīng)該定義為“水泵在設(shè)計工況點的總效率”,即考慮了水泵本身的效率、傳動部分效率和配用電機(jī)效率三部分因素的總效率,或定義為“包含水泵、電機(jī)及傳動部分在內(nèi)的總效率”。因為ηm≤1,而ηd<1,所以如果按照規(guī)范里η的定義,那么計算出來的ER是偏小的,是不符合實際的。

        那么,如何確定η1、ηm、ηd呢?

        η1是水泵自身在設(shè)計工作點的效率(%),不包括傳動部分和電機(jī)的效率,η1是表示水泵輸入的軸功率N被流體利用的程度,即有用功率和軸功率之比,它是評價水泵性能好壞的一項重要指標(biāo),其數(shù)值越大,說明水泵的能量利用率越高。其數(shù)值通常有實驗確定,一般為0.5~0.8,通常計算時取0.7,這個數(shù)值在水泵樣本里都有,計算時可以直接查取。其數(shù)值主要是在計算水泵軸功率時使用。

        ηm是表示水泵和電機(jī)之間傳動部分的效率,其數(shù)值與傳動方式有關(guān),具體可以查表1確定。

        表1 通風(fēng)機(jī)傳動效率

        而ηd是水泵配用電機(jī)效率,其意義是電機(jī)的輸入功率和輸出功率之比,其數(shù)值的大小和電機(jī)的規(guī)格、型號有關(guān),也和電機(jī)的負(fù)載率有關(guān)系,通常由實驗獲得,這個數(shù)值在電機(jī)的樣本里的電動機(jī)工作特性曲線可以查到,但是現(xiàn)在水泵樣本里并沒有這個曲線,建議在水泵樣本里增加水泵配用電動機(jī)工作特性曲線這個內(nèi)容,便于設(shè)計者使用計算。

        另外也可以簡單套用規(guī)范里計算 的公式里的相關(guān)數(shù)值來計算ER,因為EHR和ER的意義是完全相同的,即都表示循環(huán)水泵在系統(tǒng)設(shè)計工況點輸送單位能量所消耗的電能。所不同的是適用場所不同,EHR 適用于集中熱水采暖系統(tǒng),而ER 適用于空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷熱水系統(tǒng)。所以

        式中 η2——考慮電機(jī)和傳動部分的效率(%)。η2=ηmηd,當(dāng)采用直連方式時,η2=0.85;當(dāng)采用聯(lián)軸器連接方式時,η2=0.83。其余各項意義同前。這樣,就避免了去查電動機(jī)工作特性曲線,直接套用數(shù)據(jù)計算。方便實用。

        這里可以利用表1 和公式1-7 里的η2值,簡單的校核一下水泵配用電機(jī)的效率值ηd,即按照電機(jī)直聯(lián)方式,

        按照聯(lián)軸器連接方式,

        兩者計算結(jié)果近似相同,即在同一空氣調(diào)節(jié)冷(熱)水管道系統(tǒng)里,只要電機(jī)型號和規(guī)格相同,在連接方式不同時,電機(jī)效率,略有不同,幾乎相等。這是符合實際的。

        因此,規(guī)范里相應(yīng)的 限定值也要據(jù)此作相應(yīng)的調(diào)整,舉例如下:

        在規(guī)范的條文說明里寫到:“考慮到冷水泵的揚(yáng)程一般不超過36m,其效率在在70%以上,供回水溫差為5℃,計算出冷水的ER=0.00241?!?,其計算過程是:

        按照筆者的上述分析,這個計算是錯誤的。

        其正確的計算應(yīng)該是(采用公式1-7 計算):

        如果采用電機(jī)直聯(lián),

        如果采用的聯(lián)軸器連接,

        這里需要指出的是,上述計算結(jié)果是在水泵揚(yáng)程為36m的條件下計算得到的,但是在目前實際工程當(dāng)中,由于水系統(tǒng)的作用半徑變化較大,也就是說水系統(tǒng)循環(huán)系統(tǒng)的阻力可能會很大,會超過36m,如果用一個規(guī)定的水泵揚(yáng)程(標(biāo)準(zhǔn)里的限定值是36m)來計算,并不能完全反映現(xiàn)實工程的實際情況,也會給實際工程設(shè)計帶來一些困難。因此需要根據(jù)工程實際情況,具體問題具體分析,計算出符合實際工程的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)冷(熱)水系統(tǒng)的輸送能效比。

        [1]中華人民共和國建設(shè)部,中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.(GB50189—2005)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2005.

        [2]陸耀慶.《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2007.

        [3]李慶武,劉紫林.《電機(jī)與拖動基礎(chǔ)》[M].武漢:武漢理工大學(xué)出版社,2009.

        [4]劉鶴年.《流體力學(xué)》(第二版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.

        [5]中華人民共和國質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.(GB 19762—2007)《離心清水泵能效限定值及節(jié)能評價值》[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

        [6]趙榮義,范存養(yǎng),薛殿華,等.《空氣調(diào)節(jié)》(第四版)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.

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