酒店空调冷冻水系统形式对比分析

酒店空调冷冻水系统形式对比分析
摘要：本文介绍了现在主流空调水系统一次泵定流量、变流量空调水系统、二
次泵空调水系统的工作原理、组成、优缺点及适用性。

并结合冷机运行特点对几
种空调水系统形式设计要点进行了比较。

最后根据酒店项目冷机及水泵配置，对
酒店空调冷冻水系统选择进行分析比较。

关键词：一次泵；二次泵；冷机；变流量
一、工程概况
西安某五星酒店位于西安市曲江新区，酒店总建筑面积：86580平方米。

酒
店部分地上建筑面积：57021平方米。

酒店地下部分共计二层，建筑面积：29559平方米。

酒店共计22层，建筑高度：90.7米，顶层设有总套包房及行政酒廊；
裙房部分设计为4层，配有餐厅、宴会厅、会议室、洗浴中心及室内游泳池、健
身房等设施。

项目冷负荷计算结果为3005RT，设置3台1100RT的离心式冷冻机组。

二、系统介绍
1、一次泵定流量系统
（1）系统组成
一次泵定流量水系统是指冷源侧与负荷侧合用一套定频循环水泵。

一次泵定流量系统中水泵定流量运行，与机组联动，当加载一台冷水机组时，其对应的冷冻水泵首先启动，减载冷机时，先关闭机组，然后关闭水泵。

末端设
备前安装电动两通调节阀，系统干管供回水间设置连通管并安装压差旁通阀，用
来平衡主机侧与末端侧的水量。

（2）冷水机组加减机方式
机组的加减机控制通常是通过控制供水温度和旁通水量来实现的。

当供水温
度高于设定温度运行10～15min，就会启动另一台冷水机组，当旁通水量达到单
台机组设计流量的110%～120%，并持续运行10～15min，系统则减载一台机组。

2、一次泵变流量系统
（1）系统组成
一次泵定流量水系统是指冷源侧与负荷侧合用一套变频循环水泵。

一次泵变流量系统跟一次泵定流量系统相比，其水泵为变频水泵，其回水干
管亦设置压差控制阀，但其设置目的是当负荷侧的流量小于单台冷机的最小允许
流量时进行调解，保证冷机正常运转，水系统末端同样设置电动两通调节阀，水
泵的转速根据系统最远端压差变化进行调解。

（2）冷水机组加减机方式
在启动另一台制冷主机之前，应让正在工作的制冷机组几乎满负荷运行。

当
所监测的蒸发器出水温度超过了设定值的允许偏差上限，或其水流量超过了该机
组所允许的最大流量时，才启动另一台冷水机组运行，通常做法是以压缩机运行
电流为依据，，若机组运行电流占额定电流的百分比大于设定值（如90%），并
且这种状态持续10～15min，则开启另一台冷机。

当机组运行电流低于某一设定
值（如40%），且这种状态持续10～15min，系统则减载一台机组。

3、二次泵系统
（1）系统组成
二次泵是指冷、热源侧与负荷侧分成两个环路，冷源侧配置定流量循环泵即
一次泵，负荷侧配置变频泵即二次泵。

在冷冻水二次泵变流量系统中，二次泵负责将冷冻水分配给用户，一次泵满
足冷源侧回路的流量恒定。

二次泵变流量系统中一次泵的位置与一次泵变流量系
统中水泵位置相同，采用水泵与冷机一一对应的形式，水泵和冷机联动控制。

在
空调末端，冷却盘管回水管路安装电动两通阀，使二次水系统在负荷变化时可以
进行变流量调节。

通常二次泵根据系统最不利环路的末端压差变化，进行水泵变
频调节来保持设定的压差值。

系统中连通管起到平衡一次和二次水系统水量的作用。

当末端负荷增大时，回水经连通管流向供水总管；当末端水流量减小时，供
水经连通管流向回水总管。

连通管是一二次水泵扬程的分界线。

（2）冷水机组加减机方式
在二次泵变流量系统种，通常冷水机组的加机方式有以下两种方式：
o 以压缩极运行电流为依据：如果机组运行电流与额定电流的百分比大于设
定值（如90%），并且维持10～15min，则需开启另一台冷机；
o 已空调负荷为依据：测量负荷侧的流量和供、回水温差，计算空调负荷。

若空调负荷大于冷水机组提供的负荷，且此状态持续10～15min，则需开启另一
台冷机；
通常冷水机组减机方式有如下两种方式：
o 当连通管内的冷水从供水管流向回水总管，并且流量达到单台冷水机组设
计流量的110%～120%，且这种状态持续10～15min，则关闭一台冷机；
o 以空调负荷为依据：测量负荷侧的流量和供回水温差，计算空调负荷；如
果减少一台冷水机组后，剩余机组提供的最大负荷满足空调负荷要求，且此状态
持续10～15min，则关闭一台冷水机组。

三、能耗分析比较
针对本项目，项目冷负荷计算结果为3005RT，因业主考虑后期维护及维修，
要求设备型号统一，故设置3台1100RT的离心式冷冻机组，单台冷机耗电量
774KW。

现按一次泵定流量、一次泵变流量、二次泵系统进行如下水泵选型：根据水泵的运行特性：
转速与能耗关系：
可以看出：如果水泵转速衰减到50%，则耗电： N1=0.针对本项目，二次泵在部分负荷
时冷机和水泵的总能耗低于一次泵变流量。

参照文献[3]针对一二次泵，水泵能耗占整个空调
系统的能耗在20%左右达到临界值，若泵耗比例高于20%，则一次泵变流量更节能，若泵耗
比例低于20%，采用一次泵定流量、二次泵变流量的系统节能空间更大。

本项目水泵能耗占
冷机与水泵总能耗的比例为15.7%，与该结果也一致。

四、结论
一次泵定流量系统具有系统简单，初投资低；运行安全可靠，不存在蒸发器结冻的危险，但其不能适应末端负荷变化的情况；在绝大部分运行时间内，系统处于大流量、小温差的状态，节能效果差。

一次泵变流量系统在水泵功耗较大的情况下，可有效减少水泵能耗，更好
适应负荷变化，但系统水流量变化会造成制冷机组效率降低，系统相对复杂，控制不当存在
蒸发器冻结危险。

二次泵系统则结合了两种系统优点，能根据负荷侧变化调节水流量，冷源
侧蒸发器流量不变，能防止蒸发器冻结，并能确保冷机出水温度稳定，不会因流量变化影响
冷机效率，虽然存在控制复杂，投资较高的问题，但针对本项目情况，二次泵节能效果更明显，所以也建议本项目应采用二次泵空调水系统。

参考文献：
[1] 凯宾斯基-中国饭店：经营方标准技术要求——机械、电气和水利设施
[2] 陆耀庆，实用供热空调设计手册（第二版）中国建筑工业出版社，12.1.2节，页码
1175
[3] 孟彬彬，朱颖心，林波荣，部分负荷下一次泵水系统变流量性能研究，暖通空调，2002，第6期。