A 4-pipe heating and cooling plant contains both central heating and cooling equipment and is capable of delivering heating water and chilled water to the building simultaneously through four pipes (one heating water supply, one heating water return, one chilled water supply, and one chilled water return). Heating and cooling equipment within the building that is connected to a 4-pipe system will have four pipe connections, unless the equipment provides either heating only or cooling only. In this case, the equipment would have only two pipe connections.
Above Figure is a schematic diagram of the piping for a 4-pipe heating and cooling plant that utilizes two condensing hot water boilers and two water-cooled chillers. The pumping arrangement is primary-secondary for both the heating water and chilled water systems. Both the heating and chilled water systems are variable flow systems with variable frequency drives controlling the speed of the (secondary) heating and chilled water system pumps. One of the two pumps shown for the heating and chilled water system pumps and one of the condenser water pumps is a standby pump. A separate condenser water pump and cooling tower is dedicated to each chiller. Automatic shutoff valves are designed for the condenser water supply, return, and equalizer piping connections to isolate the idle cooling tower when only one chiller is operating.
A 2-pipe heating and cooling plant contains both central heating and cooling equipment but is not capable of delivering heating water and chilled water to the building simultaneously. It operates either in the heating mode or cooling mode and delivers either heating water or chilled water through two pipes (one dual-temperature water supply and one dual-temperature water return) to the building. Heating and cooling equipment within the building that is connected to a 2-pipe system will have two pipe connections.
Above Figure is a schematic diagram of the piping for a 2-pipe heating and cooling plant that ut:ili7.es two condensing hot water boilers and one watet' یکی از دو پمپ نشان داده شده برای پمپ های سیستم آب با دمای دوگانه و پمپ های آب کندانسور یک پمپ آماده به کار است. In the cooling mode, the plant operates in a primary~nly pumping arrangement. In this arrangement, the dual-temperature water system has to be a constant-flow system in order to maintain a constant flow of water through the chiller during cooling operation. If a primary pump were designed for the chiller, the dual-temperature water system could be a variable flow system with variable frequency drives controlling the speed of the (secondary) dual-temperature water pumps. ملاحظات طراحی برای نیروگاه های گرمایش و سرمایش 4 لوله و 2 لوله به شرح زیر است: It is common to design redundancy for the equipment in heating systems (such as boilers and pumps) because freezing of the building could occur if the heating system is lost. On the other hand, it is not common to design redundancy for the equipment in cooling systems (such as chillers and pumps) because comfort cooling is generally not considered critical. However, cooling systems serving critical functions, such as computer or health care facilities, may requite redundant cooling equipment. از آنجایی که معمولاً مقداری افزونگی در بویلرها مورد نیاز است، معمول است که هر یک از دو دیگ بخار در یک سیستم 4 لوله یا 2 لوله برای دو سوم اوج بار گرمایش ساختمان اندازه شوند. این امر 67 درصد افزونگی را برای حفظ دمای ساختمان بالاتر از انجماد در صورت خرابی یکی از دیگها فراهم میکند. For small systems, it is common to utilize a constant-flow, primary-only pumping system. However, for larger systems (where pumping energy is significant), a primary-secondary pumping system is recommended because the system (or secondary) flow can be varied to reduce the energy use of the secondary pump. In a primary-secondary pumping system, each piece of primary equipment, such as a boiler or chiller, has a dedicated primary pump. Energy savings are also achieved with primary-secondary pumping systems by staging on the primary equipment (and associated pumps) in response to the system load. شکل های بالا یک سیستم پمپاژ اولیه با جریان ثابت و یک سیستم پمپاژ اولیه-ثانویه را نشان می دهند. توجه داشته باشید که یک سیستم پمپاژ اولیه و ثانویه به یک لوله مشترک نیاز دارد که به حلقه های پمپاژ اولیه و ثانویه می پیوندد. اندازه لوله مشترک باید برای جریان ثانویه کامل باشد و باید حداکثر 10 قطر لوله داشته باشد تا اختلاط ناخواسته کاهش یابد و افت فشار از طریق این لوله به حداقل مطلق برسد. It is common to provide full redundancy for the system pump (or secondary pump in a primary-secondary pumping system) by designing two pumps, each sized to circulate the full flow. One pump will always be running while the other pump is available on a standby basis should the lead pump fail. A primary-secondary pumping system is almost always used for high-efficiency (condensing) boilers because of their need for constant water flow. Some high-efficiency boilers are equipped with primary pumps installed within the boilers themselves to ensure that the heat exchangers receive the minimum required water flow. As mentioned earlier in this chapter, some condensing boilers no longer require a minimum flow rate for proper operation. As a result, these boilers can be connected to a heating water system that utilizes a variableflow, primary-only pumping arrangement. یک استراتژی کنترل رایج برای سیستم های آب گرمایش، تنظیم مجدد دمای آب گرمایشی عرضه شده به تجهیزات گرمایشی در ساختمان بر اساس دمای بیرون است. این استراتژی امکان کنترل بهتر دمای فضا را فراهم می کند و همچنین اتلاف گرما از سیستم لوله کشی آب گرمایش را در حین کار با بار جزئی کاهش می دهد. یک برنامه معمول تنظیم مجدد آب گرمایش برای دیگهای بخار غیر متراکم به شرح زیر است: دمای منبع آب گرمایشی به طور متناسب بین 180 تا 140 درجه فارنهایت تغییر می کند زیرا دمای بیرونی بین 0 تا 50 درجه فارنهایت متغیر است. با این حال، همانطور که قبلا ذکر شد، دیگهای بخار غیر متراکم باید حداقل دمای آب برگشتی 140 درجه فارنهایت را حفظ کنند. بنابراین نمی توان با تنظیم مجدد دمای تامین آب گرمایش از دیگ ها، به برنامه تنظیم مجدد فهرست شده در بالا دست یافت. بنابراین، افزودن یک شیر مخلوط سه طرفه برای مخلوط کردن برگشت آب گرمایش با منبع آب گرمایشی برای تنظیم مجدد دمای منبع آب گرمایش بر اساس دمای بیرون مورد نیاز است. یک برنامه معمول تنظیم مجدد آب گرمایش برای دیگهای چگالشی به شرح زیر است: دمای منبع آب گرمایشی به نسبت 140 تا 90 درجه فارنهایت تغییر می کند زیرا دمای بیرون بین 0 تا 50 درجه فارنهایت متغیر است. تنظیم مجدد دمای آب گرمایش با دیگ های چگالشی به سادگی با تنظیم مجدد دمای تامین آب گرمایش از دیگ ها بر اساس دمای بیرون انجام می شود. همانطور که قبلا ذکر شد، با کاهش دمای آب برگشتی، راندمان دیگ های چگالشی افزایش می یابد. بهتر است از همان معیارهای اندازه لوله برای کارخانه مرکزی استفاده شود که برای سیستم توزیع استفاده می شود. مجموعه آب آرایشی برای همه سیستمهای بسته شامل یک مانع جریان برگشتی، شیر کاهش فشار و شیرهای قطع میشود. The boiler should be installed at the point of lowest pressure developed by the heating water system pump (suction side of the pump) for the reasons discussed earlier. For cooling plants consisting of multiple water-cooled chillers, it is common for each chiller to have a dedicated cooling tower (or cooling tower cell within a multiple-cell cooling tower) and a dedicated condenser water pump. An additional condenser water pump can serve as a standby pump for every two condenser water systems, provided the systems require the same water flow rate and appropriate valves are installed to isolate the pumps. برای نیروگاه های خنک کننده مرکزی که فقط یک چیلر و یک برج خنک کننده دارند، می توان پمپ سوم را به عنوان پمپ آماده به کار برای هر دو سیستم آب سرد و آب کندانسور عمل کرد، مشروط بر اینکه پمپ نقطه کار مناسبی برای هر دو سیستم داشته باشد. One major disadvantage of 2-pipe heating and cooling systems is the time that it takes to accomplish the changeover from heating operation to cooling operation in the spring of each year because chillers generally cannot tolerate an entering water temperature to the evaporator that is greater than 70°F. Therefore, the dualtemperature water loop must cool down from a heating water temperature that is at least 140°F (for noncondensing boilers) to 70°F before dual-temperature water can be circulated through the chiller evaporator and chilled water can be produced. مشکل این است که وقتی ساختمان خواستار سرمایش است، هیچ تقاضایی برای گرما وجود ندارد. بنابراین، هیچ راهی برای آب گرم در سیستم آب با دمای دوگانه وجود ندارد تا گرمای خود را دفع کند. حلقه آب با دمای دوگانه باید در نتیجه تلفات حرارتی از لولهکشی آب عایقشده با دمای دوگانه خنک شود، که بسته به اندازه سیستم میتواند تا ۲ یا ۳ روز طول بکشد. اگر چیلرها با آب خنک شوند راه حلی برای این مشکل وجود دارد. زمان تغییر را می توان با استفاده از یک سیستم خنک کننده آب با دمای دوگانه کاهش داد. این سیستم از برج خنک کننده به عنوان منبع دفع گرما برای سیستم آب با دمای دوگانه زمانی که در حالت گرمایش است استفاده می کند. افزودن مبدل حرارتی صفحه و قاب، شیرهای انحرافی سه طرفه و کنترلها برای انجام این حالت کار ضروری است که جزئیات آن خارج از حوصله این کتاب است. [dvfaqtopic title=”FREQUENTLY ASKED QUESTIONS” topicid=”18909″ skin=”custom” searchbox=”no” switcher=”yes” paginate=”” order=”ASC” orderby=”date”]ملاحظات طراحی
کتاب منبع طراحی HVAC - W. Larsen Angel، PE، LEED AP، یکی از مدیران شرکت مهندسی مشاور MEP Green Building Energy Engineers است.
