数据中心机柜水冷系统中一次泵和二次泵哪个更好？

数据中⼼机柜⽔冷系统中⼀次泵和⼆次泵哪个更好？什么是⼀次泵系统⼆次泵系统？
在冷源侧和负荷侧合⽤⼀组循环泵的称为⼀次泵或称单式泵）系统，在冷源侧和负荷侧分别配
置循环泵的称为⼆次泵（或称复式泵）系统。

1、⼀次泵系统
冷⽔机组与循环⽔泵⼀⼀对应布置，并将冷⽔机组设在循环泵的压出⼝，使得冷⽔机组和⽔泵
的⼯作较为稳定，只要建筑⾼度不太⾼（100m），系统静压⼤，则将循环泵设在冷⽔机组蒸发
器出⼝，以降低蒸发器的⼯作压⼒。

当空调负荷减⼩到相当的程度，通过旁通管路的⽔量基本达到⼀台循环泵的流量时，就可停⽌
⼀台冷⽔机组的⼯作，从⽽达到节能的⽬的。

旁通管上电动两通阀的最⼤设计⽔流量应是⼀台
循环泵的流量，旁通管的管径按⼀台冷⽔机组的冷⽔量确定。

⼀次泵变流量系统的控制⽅法压差旁通控制法恒定⽤户处两通阀前后压差的旁通控制法设置负
荷侧调节阀是为了缓解在系统增加或减少⽔泵运⾏时，在末端处产⽣的⽔⼒失调和⽔泵启停的
振荡。

⼀次泵变流量系统的特点是简单、⾃控装置少、初投资较低、管理⽅便，因⽽⽬前⼴泛应⽤。

但是它不能调节泵的流量，难以节省系统输送能耗。

特别是当各供⽔分区彼此间的压⼒损失相
差较为悬殊时，这种系统就⽆法适应。

因此，对于系统较⼩或各环路负荷特性或压⼒损失相差
不⼤的中⼩型⼯程，宜采⽤⼀次泵系统。

2、⼆次泵系统
该系统⽤旁通管AB将冷⽔系统划分为冷⽔制备和冷⽔输送两个部分，形成⼀次环路和⼆次环
路，⼀次环路由冷⽔机组、⼀次泵，供回⽔管路和旁通管组成，负责冷⽔制备，按定流量运
⾏，⼆次环路由⼆次泵、空调末端设备、供回⽔管路和旁通管组成，负责冷⽔输送，按变流量
运⾏。

设置旁通管的作⽤是使⼀次环路保持定流量运⾏。

旁通管上应设流量开关和流量计，前
者⽤来检查⽔流⽅向和控制冷⽔机组、⼀次泵的启停；后者⽤来检测管内的流量。

旁通管将⼀
次环路与⼆次环路两者连接在⼀起。

⼆次泵变流量系统的控制⽅法⼆次泵采⽤压差控制、⼀次泵采⽤流量盈亏控制⼆次泵采⽤流量
控制、⼀次泵采⽤负荷控制。

数据中⼼机柜⽔冷系统⼀次泵和⼆次泵的原理
1、数据中⼼⼀次泵定流量系统
⼀次泵定流量系统的原理如下图所⽰，这种系统简单、投资低，适⽤于中⼩型⼯程。

空调系统冷冻⽔流量固定不变，当系统的实际负载低于设计负载时，冷冻⽔供回⽔温差将⼩于
设计温差。

系统在低温差、⼤流量的情况下⼯作，不仅会降低末端空调换热效率，也会增加管
路系统的能量损失。

⽔冷数据中⼼⼀次泵变流量系统：
随着制冷技术的发展，现在的制冷机组都允许冷⽔量有较⼤的变化，因此，变流量冷⽔机组的
使⽤得到推⼴，⼀次泵变流量系统即是采⽤可变流量的冷⽔机组、末端设备、变频⽔泵等组成
的空调系统。

⼀次泵变流量系统的旁通管路及平衡阀：
对于⼀次泵变流量系统，当末端设备的冷冻⽔流量随负荷改变时，其两端的压差也在随之改
变，⼀次⽔泵的变频器根据最不利的压差信号，改变⽔泵的转速，从⽽改变系统的⽔流量以满
⾜末端设备的要求。

因此，⼀次变频泵能随着负荷的减少⽽降低转速，从⽽减少系统的供⽔
量。

已知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三次⽅的关系，故变流量系统节能降耗潜⼒明显。

在数据中⼼采⽤的⼀次泵变流量系统中，当冷机因故障停机时， UPS带动⼀次变频泵向机房供
冷，但需克服冷⽔机组阻⼒，因此对应的UPS的容量要求也较⼆次泵系统⼤。

2、数据中⼼机柜⼆次泵变流量系统
⼆次泵变流量系统是在冷⽔机组蒸发侧流量恒定前提下，把传统的⼀次泵分解为两级，形成⼀次环路和⼆次环路，其特点是减少了冷⽔制备与冷⽔输送之间的相互⼲涉。

⼀次环路由冷⽔机组、⼀次定频泵，供回⽔管路和旁通管路组成，主要负责冷⽔制备，并按定流量运⾏。

⼀次定频泵主要⽤来克服冷⽔机组蒸发器和⼀次环路的流动阻⼒，即⾃蒸发器出⼝到旁通管路再到蒸发器⼊⼝的阻⼒。

⼆次环路由⼆次变频泵、空调末端设备、供回⽔管路和旁通管组成，负责冷⽔输送，按变流量运⾏，⼆次泵⽤来克服从旁通管路的蒸发器侧到末端设备再到⽤户侧的⽔环路阻⼒，可以根据该环路负荷变化进⾏独⽴控制、变频调节。

⼆次变频泵的流量与扬程可以根据各个环路的负荷特性分别配置，如对于阻⼒较⼩的环路，就可以降低⼆次变频泵的设置扬程。

因此，⼆次泵变流量系统⽐较适合系统⼤、各环路空调负荷特性相差较⼤或阻⼒相差悬殊的情况（如⾼层建筑和远距离输送系统）。

在数据中⼼的空调系统中，⼆次变频泵不经过冷⽔机组直接与UPS和蓄冷罐连接，从⽽减少了冷量输送管路系统的阻⼒，加上本⾝的功率较⼩，因此对应的UPS容量要求⽐⼀次泵变流量系统⼩很多，当冷机因停电或故障不能启动时，UPS带动⼆次变频泵将蓄冷罐的冷量送到各个空调末端，保障了冷机停机期间冷量的供应。

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。