一次泵变流量系统

随着设计水平及机械加工水平的进步，冷水机组的效率越来越。这使得冷水机房的能耗结构发生了较大的变化。水泵的能耗比例已经成为一个比较重要部分，所以如何在水泵的节能措施上去的取得进展已成为一项重要课题。

通常来说，空调系统是按照满负荷设计的，当负荷变化时，虽然冷水机组可以根据负荷调节相应的冷量输出，但是常规冷水系统在在冷水机组的蒸发器侧的流量配置是固定的，定流量的冷冻水泵能耗没有跟随主机的部分负荷运行而变化水量。也没跟着冷水机组减载。近年来在电子及自控技术的辅助下，冷水机组的制造技术得到有效提高，尤其是机组对负荷变化的响应时间大大缩短。先进的冷水机组可以在极大的范围内变流量运行；同时，与通过供水温度来控制机组负荷一样，变蒸发侧水流量控制机组负荷运行，同样能够保证出水温度在允许的偏差范围内正常运行。因此，当负荷变化时，可以使冷水机组的蒸发器侧流量随用户的需求而变化，从而节约蒸发器侧水泵的能耗，同时可使用流量保护措施使机组在流量允许的范围内运行。

在管路系统固定不变的前提下，变频水泵的效率特性和水系统的阻力特性接近，理论上水泵的能耗与流量成3次方的关系，系统的阻力随着部分负荷时流量的下降而下降[(水量1/水量2)2=水阻1/水阻2]。如果蒸发侧的流量允许随着负荷的变化而变化，那么蒸发侧的水泵就无需全年保持夏季设计日的满载流量，在部分负荷运行时段，水泵如冷水机组一样，部分负荷时流量减小，与此同时水泵的能耗大幅降低从而达到节能的目的。

目前，较通行的水系统设计通常有两种方式：1.一次泵定流量系统2.二次泵变流量系统。相对于这两种方式，一次泵变流量系统的优势如下表 一次泵定流量 一组水泵 水泵与主机一一对应 运行中，冷冻水生产侧的水量大于或等于冷冻水的需求侧的水量 旁通管设计流量为单台机组流量 二次泵变流量 两组水泵 一次水泵与主机一一对应 一次泵变流量 一组水泵 水泵取决于负荷，不与主机对应 运行中，冷冻水生产侧的水量大于或等运行中，冷冻水生产侧的水量等于于冷冻水的需求侧的水量 或等于冷冻水的需求侧的水量 旁通管设计流量为单台机组流量 旁通管设计流量为单台机组最小流量 旁通水流单向流动，从系统的供水管旁通到系统的回水管 旁通管上无阀门控制，以平衡冷冻水的旁通管仅在流量保护开启时才有少生产量与末端冷冻水的需求量。旁通管量水流，从系统的供水管旁通到系为双向流 使用侧水泵节能 统的回水管 水泵全程节能 水泵不节能 一次泵变流量系统中选择可变流量运行的冷水机组，当机组运行时，蒸发器的供回水温差基本恒定，蒸发侧流量随负荷侧流量的变化而改变，从而达到“按需供应”，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量成为可能，最终降低系统运行能耗。末端冷量由冷冻水量调配，冷水机组生产的冷量由流经蒸发器的水流量和相对固定的温差决定。其系统形式类似于一次泵定流量系统，增加了一套自控系统，同时定流量水泵变

为变流量水泵，按照一定的控制逻辑运行，如下图所示。

一次泵变流量系统的首要问题是掌握冷水机组及其系统控制的特性，这其中有两个比较重要的概念。

末端两通阀

与二次泵变流量系统相同，一次泵变流量系统的末端采用模拟量或开关量的两通阀控制，房间温度传感器控制两通阀的开度。当房间的负荷增加时，室内温度高于房间的设定温度，两通阀开大，供回水间压差随之减小；反之，当房间的负荷减少时，室内温度低于房间的设定温度，两通阀关小，供回水间压差随之增大。利用压差传感器控制水泵的流量，保证末端的所需的水量（冷量），同时维持末端的压差设定值。在二次泵系统中，该压差控制的是冷冻水分配侧的冷冻水泵变频器，而在一次泵变流量系统中，压差信号直接控制系统中仅有的一组变流量水泵。与变流量水泵相对应的是可变流量的冷水机组。

可变流量的冷水机组

常规冷水机组蒸发器水流量变化必然引起冷水机组的出水温度波动，导致冷水机组运行不稳定，甚至会使蒸发器结冰。特灵公司经过数十年的研究开发与实践检验，不断革新的CentraVac三级离心式冷水机组，配以UC800控制器结合系统控制技术，已经能够很好地解决这一问题，真正实现变流量运行。

正如上段所言，要保证一次泵变流量系统成功实现，除却系统设计及控制系统的合理设计之外对机组有着较为严格的要求

机组允许的流量变化率

当冷水机组运行接近满载而负荷侧的冷量需求还在增加时（通常达到95%的满载电流），系统应再投入一台冷水机组来满足冷量的需求。在一次泵变流量系统中水泵的流量只受末端供回水管的压差控制，其冷冻水泵和冷水机组之间没有连锁控制，因此，新投入的冷水机组的水量是从原来已运行的冷水机组分流出来的，此时没有水泵跟进投入。假设原来有一台机组在运行，且新投入的冷水机组容量和已在运行的冷水机组容量相等，将有一半的水量会被分流到新投入的冷水机组上。如果这是机组的可承受流量变化率较小，则整个系统的流量及水温重新达到稳定的时间很长，对于能耗及舒适性都几位不利，因此推荐的流量变化率为30%/min-50%/min。

机组允许的流量变化范围

机组允许的最低流量和最高流量之间是该机组允许的流量变化范围。允许的最低流量越小，系统节能的潜力越大；除单一机组的一次泵变流系统外，多机并联系统推荐的冷水机组最低流量在额定流量的50％以下，即满足：额定流量／最低流量>２。这样设计的主要原因是为了避免在两台或以上的机组运行时旁通阀动作，如果最低流量大于额定流量的50%时，会给自控的逻辑设计增加难度。

因此冷水机组的流量变化范围和每分钟允许流量变化率两者是衡量冷水机组性能的指标。机组的流量变化范围越大，冷水机组节能效果越明显。机组的每分钟允许流量变化率越大，变流量时出水温度波动越小。

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