高层办公楼二次供水系统节能及设计优化研究

【摘要】：目前，全世界能耗总量的11.4%为公共建筑能耗，而在公共建筑能耗中，办公建筑又占据了接近1/5的份额。基于建筑给排水的办公建筑节能主要涵盖节水器具的使用、太阳能热水技术的推广以及供水压力的控制。合理的供水方式和正确的能耗评价对减少高层办公楼用水量以及耗电量有着举足轻重的作用。本文以实际工程中应用最为广泛的变频调速供水系统为例，对二次供水系统节能设计作更为深入的探讨。 首先，本文通过对典型高层办公楼的二次供水系统进行实时监测，从既定的泵组出发，对单泵恒压变频与变压变频两种运行方式下的能效曲线进行了拟合，并通过数形结合的图示分析法深入探讨了多泵并联最佳运行方式。同型号水泵并联，当Q≤Q额时，采用变频方式供水；当Q≥Q额时，采用“两变”方式供水；不同型号水泵并联，当Q≤Q小额时，采用小泵变频运行；当Q小额≤Q≤Q大额时，采用大泵变频运行；当Q≥Q大额时，采用大泵变频+小泵工频运行。 其次，结合生活供水系统末端压力变化规律，提出了单泵、多泵运行的最佳压力控制方案。单泵运行压力控制方案有分时段变压控制、按管网特性曲线变压控制、按直线变压控制和按折线变压控制。衍生出的多泵运行压力最优控制方案，以折线变压为主，变压线两端点应根据静扬程、大小泵的额定工况、设计压力值确定。 最后，分别从能耗和效率两方面对本高层办公楼中水、生活供水系统各优化压力控制方案进行了定量评价。高区中水供水系统泵组折线变压控制与直线变压控制均相比恒压控制高效低能，分别节能25.0%、30.2%；高区生活供水系统泵组按时段变压控制、按直线变压控制以及按管网特性曲线变压控制也都相比恒压控制高效低能，分别节能9.2%、12.1%、15.1%。 【关键词】：高层办公楼 变频供水 压力变化 压力控制方案 能效 设计优化
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TU821
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 办公建筑能耗现状9
• 1.1.2 高层建筑供水系统概述9-10
• 1.1.3 国内外高层建筑二次供水系统现状10-13
• 1.2 课题提出13-14
• 1.3 课题内容及方法14-15
• 1.4 课题研究的意义15-16
• 第二章 用水概况及实验装置16-23
• 2.1 监测高层办公楼的用水概况16-17
• 2.1.1 办公楼的概况16
• 2.1.2 供水概况16-17
• 2.2 实验设备的介绍17-23
• 2.2.1 手持式超声波流量计工作原理及安装方法17-21
• 2.2.2 压力记录仪工作原理及安装方法21-23
• 第三章 变频调速泵能效分析23-41
• 3.1 变频调速水泵几种功率与效率介绍23-24
• 3.2 CRN8-80 水泵的效率24-30
• 3.2.1 水泵的拟合模型24-27
• 3.2.2 CRN8-80 恒压、变压变频供水转速比下限值的确定27-28
• 3.2.3 CRN8-80 恒压、变压变频供水实际效率的确定28-30
• 3.3 CRN8-80 泵组总效率30-32
• 3.4 CRN8-80 恒压、变压变频供水实际轴功率的确定32-33
• 3.5 多泵并联的最佳运行方式33-39
• 3.5.1 同型号水泵并联运行33-35
• 3.5.2 不同型号水泵并联运行35-39
• 3.6 本章小结39-41
• 第四章 变频供水系统末端压力变化规律及压力控制方案41-57
• 4.1 生活供水系统压力变化规律41-45
• 4.1.1 压力随时间的变化规律41-43
• 4.1.2 压力随流量的变化规律43-44
• 4.1.3 管道系统特性曲线44-45
• 4.2 单泵压力控制方案45-50
• 4.2.1 水泵出口端恒压控制45-46
• 4.2.2 水泵出口端分时段变压控制46-47
• 4.2.3 水泵出口端按管网特性曲线变压控制47
• 4.2.4 水泵出口端直线化变压或折线化变压控制47-49
• 4.2.5 最不利点恒压控制49-50
• 4.3 多泵并联压力控制方案50-55
• 4.3.1 两台同型号水泵并联压力控制方案50-51
• 4.3.2 三台同型号水泵并联压力控制方案51-52
• 4.3.3 两台不同型号水泵并联压力控制方案52-53
• 4.3.4 两台同型号与一台不同型号水泵并联压力控制方案53-55
• 4.4 本章小结55-57
• 第五章 不同压力控制方案在供水系统设计优化中的应用57-68
• 5.1 中水供水系统压力控制方案的优化57-64
• 5.1.1 优化前压力控制方案58-60
• 5.1.2 优化后压力控制方案60-63
• 5.1.3 优化前后各压力控制方案能效对比63-64
• 5.2 生活供水系统压力控制方案的优化64-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第六章 结论与展望68-71
• 6.1 研究成果68-70
• 6.2 主要创新点70
• 6.3 研究中存在的不足70-71
• 参考文献71-75
• 发表论文和科研情况说明75-76
• 致谢76

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