空调一次泵变频变流量系统节能与控制
空调水一次泵变流量系统的探讨
Ｖ ｎ＿ Ｎｏ２３ １３１ ．
企 业 技 术 开 发
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧｌ ＣＡＬ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ ＥＮＴＥＲＰＲＩ Ｅ ０Ｆ Ｓ
２１ ０ ２年 ８ 月
Ａｕｇ２０１ ． ２
空 调 水 一 次 泵 变 流 量 系统 的探 讨
叶辉 远
（ 福建 成 信 绿 集 成有 限公 司 ， 建 厦 门 ３ １０ ） 福 ６０ ０
３ 变 频 水 泵的 设 置
变 频 水 泵 主 要 通 过 编 程 或 在 变频 器 上 设 置 流 冷 冻 水
功能。
６ 其 它注 意事 项
泵 的变 频 转 速 下 限 。 随着 负 荷端 空调 负 荷 的减 少 ， 调 水 空 ① 冷 冻水 泵 采 用 全 变 频 方式 ，即所 有 冷冻 水 泵 都 采 循环 流量相应减少。 当流量过小 时 ， 水泵容易产生热能堆 用 变 频 调 速 。避 免 在 一 变 多定 系统 中定 速 泵 与变 速 泵 并 积 ， 向 、 向推 力 增 加 ， 损 害 水 泵 的轴 承 、 封 ， 响 联运行时 ， 径 轴 易 轴 影 变速泵高速运行维持较高压力导致能耗增加 ， 水泵寿命 ； 了防止低 流量造成 的冷水泵的负面效应 ， 为 须 也 造 成 变速 泵 较 快磨 损 。 设 置 冷 水 泵 最 小 流 量 的 限 制 ，最 小 流 量 为 水 泵 最佳 效 率 ② 为 了冷 水 机 组 蒸 发 器 通 过 的流 量 不 能 变 化 过 快 ， 点 流 量 的 ２ ％。 般 空 调 系统 改 造 采用 工 频 电机 ， 采 用 建 筑 节 能 ， 色 建 筑 ， 能建 筑 ， 态 建 筑 ， 持 续 建 筑 ， ５ 一 不 绿 节 生 可 建 专用变频电机 （ 价格高 ）为满足 电机的正常散热需求 ， ， 其 筑 能 耗 ， 筑 能 源 冷 水 机 组 接 管 的 电 动 控制 阀不 宜 使 用 建
浅谈空调变流量一次泵系统的节能
本工 程 为上 海美 术馆 ，采 用 三 台 １５ ｋ 的螺 杆 ０５ Ｗ
式冷水机组 ，相应配备流量 ２０／ ４ｔ ｈ的冷水泵三 台， 流 量 ３０／ ０ｔ ｈ的冷却水泵三台，分别与机组一一对应 ， 另 备用一 台冷水泵和冷却水泵。考虑到工程大部分时间 在一 台冷水机组运行 的工况下 ， 备用的冷水泵和冷却
上 崔 议 计
表 ２ 冷 水 机 组 变 流 量 工 况 下 能 耗
＝ 器 ： ＝
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６ ０ ７Ｏ ８ Ｏ
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负荷百分率
图 １ 总 功 率 与 负 荷 百 分 率 关 系
（ ） 于冷水机组本身 ， １对 相同的制冷量 下， 仅改变冷却水侧 流量时机组 的耗电量较 仅改变冷水侧流量时机组 的耗电量高 ， 而且 部分负荷越小 ， 冷却水对于机组耗 电量的影
１１ 工 程 实例 ．
冷水 机组在部分 负荷变流 量时的性 能如表 ２所 示 ，表上数 据 由冷冻 厂 家根据 模 型计算 得 出 。一 般在 部分负荷 时， 冷水 、 冷却水 的水量变化都有一下限 ， 主
要 是 由于 流量 太小 时 ，蒸 发器 和冷 凝器 的管 内流 速 太 低 ， 则会 造成 管壁腐 蚀 ， 一 再则 蒸发 器侧 易冻结 。文献 『］也 提 及 出 于安 全 考 虑 ，流 量 的调 节 范 围在 ６ ％～ ４ ０ １０ 流量再 小下 去 ， ０ ％， 节能 的效果 并不 明显 。 １ 一 次冷 水泵 、 ． ４ 冷却 水泵 变频 调速 性能 水 泵相似 定律 是基 于水 泵在 不 同转速 下其 效率 相 同的假设 。实 际上 ， 随着转 速 的减少 效率 会略 有下 降 ， 根 据 变频器 厂 家提供 的经 验数据 ，实际 功率 的偏差 在
浅谈通风空调几项新技术的应用
浅谈通风空调几项新技术的应用近10年来，采暖、通风、空调技术的发展很快，变化很大，如置换通风，一场泵变流量系统，温湿度独立压制空调系统，蓄冰空调，水、地源热泵等新技术，在国内已有很多应用和成功的工程实例。
本文主要就置换通风作一浅叙，并简介一场泵变流量系统和温湿度独立压制空调系统。
1置换通风置换通风是借助空气浮力作用的机械通风方式。
空气以低风(0.25m／s左右)、高送风温度(≥18。
C)的状态送入房间下部，在送风及室内热源形成的上升气流的作用下，将提升污浊空气提升至顶部排掉。
1．置换通风的工作原理置换通风是借助于密度差所产生产生的压差为动力来实现室内空气的置换。
置换通风的送风分布靠近地板，送风速度一般为0.25m／s 左右，送风动量低，以至于对室内主导流无任何实际的影响，使得送来风气与室内空气的掺混量很小，送风温差一般为2～4℃。
送入的较冷新鲜空气因密度大在重力带往作用下先是下沉，随后慢慢扩散，像水一样笼罩到整个房间的底部，在湖地板上某一高度内形成一个洁净的空气湖和，当遇到热源时，它被加热，以自然总之对流的形式慢慢升起。
室内热污染源释放出的热浊气流在浮升浊气力作用下上升，并不断卷吸周围空气，在热浊气流上升过程中的卷吸作用和后续新风的“推动”作用以及排风口的“抽吸”作用下，覆盖在地板上方的新鲜空气也缓慢向上移动，形成类似向上的活塞飘流。
同时污染物也被携带向房间的上部或侧半圆形上部移动，脱离人的停留区，最后将余热和污染物由排风口直接排出。
在这种情况下，排风的空气温度高于室内工作温度。
置换通风的主导气流是由室内热源所控制。
2．置换通风系统的适用范围(1)室内通风一须建余燃为主，显热负荷q≤120w/m2。
(2)污染物的温度比周围温度高，密度比周围水汽小，浓度不大且稳定；送风温度比周围环境的空气温度废气低。
(3)地面至平顶的高度大于3m的高大房间。
峰值负荷适中(<40w／m2)的大空间建筑，如体育馆、剧院、音乐厅、博物馆、展览馆、建筑物中庭等。
一次泵变流量系统设计要点
空调冷水一次泵变流量系统设计要点山东省建筑设计研究院 于晓明 赵建博 石颖李向东摘 要：对空调冷水一次泵变流量系统的原理及组成、优点及适用性进行了详细的介绍，并从冷水机组的选择、冷水机组的启停控制、冷水泵的选择及控制、旁通管及旁通控制阀的配置、压差及流量传感器的选择等五个方面，对其设计要点进行了阐述。
关键词：空调 一次泵变流量系统 设计1 引言随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，空调得到越来越多的应用，但是空调的普及使得空调能耗在生产和生活总能耗中所占的比重越来越大。
空调系统能耗约占整个建筑能耗的35%以上，其中中央空调冷水和冷却水系统能耗约占空调系统总能耗的30%。
工程实践表明，导致中央空调系统电耗高的主要原因是由于目前我国大型建筑空调冷水系统多为定流量系统，且系统运行中普遍存在“大流量，小温差”的问题，由此造成冷水循环泵扬程过大、电耗过高。
空调冷水一次泵变流量系统通过改变输送管网内的冷水流量满足用户负荷要求，可有效降低系统输送能耗，具有较大节能潜力，因此得到越来越广泛的应用。
本文将就空调冷水一次泵变流量系统的设计要点进行探讨，以供同行在工程设计中参考。
2 空调冷水一次泵变流量系统的原理及组成2.1 原理空调冷水一次泵变流量系统的工作原理：一方面是在负荷侧通过调节电动两通调节阀的开度改变流经末端设备的冷水流量，以适应末端用户空调负荷的变化；另一方面是在冷源侧采用可变流量的冷水机组和变频调速冷水泵，使蒸发器侧流量随负荷侧流量的变化而改变，从而最大限度地降低冷水循环泵的能耗。
同时，要确保通过冷水机组蒸发器的水流量在安全流量范围内变化，维持冷水机组的蒸发温度和蒸发压力相对稳定，保证冷水机组能效比相对变化不大。
2.2 组成空调冷水一次泵变流量系统的典型配置如图1所示。
在冷源侧配置变频泵，每台冷水机组的进（出）水管上设置慢开慢关型隔断阀，冷水泵与冷水机组不必一一对应设置，且二者启停应分开控制；在空调冷水总供回水管之间设置旁通管，旁通管上设置旁通控制阀（电动调节阀），当负荷侧冷水量小于单台冷水机组的许可最小流量时，旁通管上的电动调节阀打开，使流经冷水机组蒸发器的最小流量为负荷侧冷水量与旁通管流量之和，最小流量由流量计或压差传感器测得。
一次水泵变频调速变流量系统的节能优化
系统中的水泵改为变频调速 ， 旁通阀变为辅助性的， 通 过冷水机组蒸发器的冷水量为变流量 ，就是一次泵变
频调速变流量系统Ⅲ 。在这种系统中 ， 当冷水机组处于 少， 从而可以使水泵动力消耗随负荷 的变化而减小 。
国内常见 的用水输送冷量的中央空调 中，空调系 统能耗一般包括三部分 ， 即空调冷热源能耗、 冷却泵和
水水泵和冷水机组总能耗的影响 ；以及冷水流量对冷 水水泵和冷水机组总能耗的影响。 并没有把冷却水 、 冷 水 、制冷机组看作一个有机的整体进行参数的优化和 控 制 ，使 整 个 系 统 的 总 能 耗 最 低 。本 文 在 利 用 Ｍ ＴＡ Ａ Ｌ Ｂ软件对一次泵变频 调速变 流量系统建立参 数优化模型的基础上 ， 对一实例进行优化 。 最终得到一 定负荷时 ， 使整个制冷系统总能耗最小的冷水流量 、 冷
冷水泵能耗 、 末端装 置（ 空调机组 、 风机 盘管 、 新风机 １ 左右 ， ／ ２ 冷水水泵 、 冷却水水泵 、 冷却塔风机的能耗约 占整个能耗的 １ 。这里以给定制冷量 ，冷却水泵 、 ／ ４ 冷 水泵和冷水机组总的能耗最小为最优化 目标。
ｍｎ Ｅ ＋Ｅ ＋Ｅ ｉＥ ｔ ｚ ３ （） １ 式中 Ｅ一制冷系统冷却水泵 、 冷水泵和冷水机组总 能 耗 ，ｗ； ｋ Ｅ 一冷水机组压缩机能耗 ，Ｗ； ｋ
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２ ４
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维普资讯
专 题 研 讨
ｔｔ ， 一冷却水 、 冷水进 口温度 ，＝ 。； 【 眠 ， 一冷却水和冷水流量 ，ｇ 。 ｋ／ ｈ （） ２ 冷却水流量和冷水流量按下式计算 ：
Ｍｗ＝ Ｍｗ ＬＧ ０ １
＝
＝
（ ）ｚ Ⅳ ＝ ２ Ｎ
Ｅ ，， ２ 一冷却水泵 、 Ｅ 冷水泵能耗 ，Ｗ。 ｋ １１１冷水机 组压缩机能耗 Ｅ ・ ・ ， （） １对于给定的定容量压缩机构成的制冷系统 ， 其 工作特性只与通过冷凝器和蒸发器 的外部流体进 口温 度和流量成函数关系 ， 即： Ｐ＝ ， ， ， ） ／（ ， ， 式 中 Ｐ一压缩机能耗 ， ｋ Ｗ； （） ２
一次泵变流量系统设计要点
图4
固定的冷却水温度下冷水机组的部分负荷曲线
而低负荷节能是种错觉, 如图 5 所示 , 在 ARI 的工况下, 低负荷时有更低的冷却水温度, 这让主 机看起来在低负荷下更节能。如果去除冷却水温
图 3 部分负荷下传统系统与一次泵 变流量系统的工作状况
度的影响, 反而是高负荷时更节能。
满载运行。 本例中, 传统系统 2 台主机的容量为整个系统 的 66. 7 % 的负荷 , 但是因 为主机 不能 满载运 行, 2 台主机无法提供 60% 的负荷 , 只能开 3 台主机。 而一次泵变流量系统 , 却可以通过开 3 台水 泵、 2 台主机的做法 , 使主机的流量超过 100 % , 这 样在 4 % 的温差下 , 也可以让主机开到 90% 。这 样 2 台主机就可以满足需要 , 笔者称这样的运行方 式为超量打水。也就是说通过 超量打水的方 式, 可以解决系统温差不足的问题 , 使主机仍 然可以 达到满载状态。 传统的 一机一泵的对应关系下 , 主机常常无 法满载( 一般很难开到 80% 以上 ) 运行, 需要多开 主机 , 且多开冷却塔和冷却水泵。 而在多 机对多泵的变流量系统中 , 单台主机 并不受温差与流量的限制 , 可以在主机满 载运行 后再加机 , 系统需要多供水只需要多开水泵, 并不 需要多开主机、 冷却塔和冷却水泵。
第11卷 第 2 期 2 0 1 1 年 4 月
REFRI GERA T ION A ND A IR CON DIT ION IN G
24 28
一次泵变流量系统设计要点
张宇1)
1)
邢萍2)
2)
( 特灵空调系统 ( 中国 ) 有限公司)
( 上海嘉力思机电设备工程有限公司 )
摘
要
一次泵变流量系统是一种优化的空调水系统的设计方案, 可降低 空调系统 的整体能耗, 属于 节能
空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制
空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制【摘要】文章简单介绍了一次泵变流量系统，对一次泵变流量系统的能耗做出了分析，提出了空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制方法。
【关键词】：空调；冷冻水系统；节能引言建筑物中央空调系统的冷冻水一次泵，传统上都采用固定转速水泵。
空调水的变一次流量控制系统(VPF：Variable-Primary-Flow，也称为：冷冻水一次泵变频调速控制系统)是近年才开始出现的先进控制方案。
配置变频调速冷冻水泵，可以对冷冻水流量进行调节，达到精细化控制的目标。
虽然在负荷侧都是变水量控制，但变频调速的一次侧控制和传统固定转速的一次泵系统不同，它比传统方式控制要求高得多。
要求楼宇自控系统的工程服务者设计合理的变一次流量控制解决方案，提供满足要求的控制功能。
本文结合某大型建筑的变一次流量控制工程方案，对这种解决方案进行讨论。
1一次泵变流量系统的特点一次泵变流量系统(VPF)的定义概述如下，当末端空调负荷变化时，电动二通阀调节开度，改变冷冻水量，此时采用一定的控制措施，变频水泵和冷冻机组的水流量都随负荷的改变而改变，在旁通管上增设了旁通控制阀，以维持运行冷冻机的最小流量，如下图所示。
图1和二次泵变流量系统相比，最显著的一个特点是少了一组定速泵。
另外在旁通管上多了一个控制阀，当系统水量小于单台冷冻机最小允许流量时，旁通阎打开，旁通一部分水量使冷冻机运行在最小允许流量之上。
最小流量由流量计或压差传感器测得。
系统末端仍然安装二通调节阀，水泵的转速由系统最远端压差的变化控制或供回水温差控制。
冷冻机和水泵的台数不必一一对应，它们的台数变化和启停也分别独立控制。
VPF系统可以改变整个系统中的循环水量，既包括流经蒸发器的冷冻水流量，和冷却盘管中的冷冻水流量。
VPF不仅仅节省了二次泵变流量系统中低效率的一次定流速泵，而且省去了管线，接头及其工程费用，电力设备等，机房空间的需求也随之降低，这些都可观的节省初投资。
空调系统水泵变频改造节能效益分析
乎 没有影 响Ｈ 不会 对 冷水机组 、 泵产 生 不利影 响 ； １ ， 水
已在该地 区掀起 一股热 潮 ， 据笔者调查 ， 仅深圳市此类
公 司就 达 ５ 家之 多。 文对空调系统变频改造节能原 ０ 本
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Ｃｈａｎ ｇｅｄ Ａ ｌｅｒ ｉ ｎ Ｃｅｎ ｒ ｉ ｔ ａｔ ｏｎ ｉ ｔ ａｌＡ ｒ Ｃｏｎｄｉ ｉ ｔｏｎｉ ｇ Ｓｙｓ ｅｍ ｎ ｔ
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空 调 水 系 统 流 量 不 变 ，即 按 定 流 量 设 计 。而 空 调 系 统
在绝大部 分时间 内以部 分负荷状 态运行 ， 据有关 资料
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次泵系统与一次泵变流量系统优缺点、设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统（VPF）1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：与活塞机组的介跃调节不一样，离心冷水机组的控制是根据实际需求负荷的大小来控制压缩机的运行状态，最终通过改变导叶开度的大小来控制。
改变导叶开度的大小，可调节制冷剂循环流量，控制蒸发温度，调节制冷量，最终达到加载、卸载，控制出水温度的目的。
这种调节可实现无级连续调节，可精确调节到负荷要求，精密控制出水温度。
模糊逻辑根据温度误差（与设定值的偏差）和变化速度求出所需的加载/卸载量，从而将冷水温度控制在设定的范围内。
导叶电机根据4〜20mA的电流输入信号，每0.3 %地增加或减小导叶的开启度，这样的调节足以保证经导叶调节后流量的连续性，实现无级调节。
加载时，导叶开启度增大；卸载时导叶开度减小。
高精度的导叶连续调节可精确控制水温在土0. 3 C以内。
见图2。
控制系统根据温度偏差值和温度变化速度来确定是否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
M I加载、卸载和保持判断我在接近系统的安全阈值时，会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制的循环。
图3:出水温度控制循环图“ 一T”代表系统控制“一-”代表控制系统实施操作后有可能引起的现象如图3所示,系统控制和实施控制操作后而需要的进一步控制形成封闭循环。
控制操作的实施最终通过导叶开并增大或减小来完成。
控制系统经过综合使导叶维持在某一开启度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程的加载过程，在电流限制的同时导叶由小逐渐开大，冷水温度不断下降,达到制冷的目的。
当机组达到负荷后，出水温度已达到或低于设定点的温度，这时进行卸载过程,导叶逐渐关小，出水温度基本维持不变，电流逐渐减小，最终维持在部分负荷运行。
如果负荷过低，使机组导叶关小到某一值时，排气温度达到保护限，控制导叶不能继续关小（或导叶已关到最小），则导叶维持该状态运行，出水温度将进一步下降，当下降到低于出水温度设定点3 C以下时，则机组由控制系统控制进行安全关机。
变水量空调系统的技术特点与控制方式研究
变水量空调系统的技术特点与控制方式研究【摘要】近年来，随着能源成本的不断攀升，节能迫在眉睫，而且随电子、控制和计算机技术的发展，暖通空调成为高科技产业，尤其对一些生产精密仪器的行业，往往需要把温度、湿度和空气品质控制在一个很窄的范围内。
因此，对暖通空调系统的设计和运行便有着更高的要求。
【关键词】暖通空调；变水量空调系统；控制方式；自动控制；变频技术；可靠性０引言暖通空调系统设备选型时一般都按最大负荷计算，采用定工作点运行，但是暖通空调系统只有很少的时间在满负荷运行，大部分时间都工作在部分负荷下，同时由于外部环境温湿度、阳光照度以及房间内部负荷的变化等因素影响，如若采用定工作点运行，势必造成系统效率低下，浪费能源。
因此，暖通空调系统的效率优化策略研究可以实时调整系统的运行工作点，提高系统运行效率，节约能源。
１变水量空调系统的原理及特点１．１变水量空调系统的分类变水量空调系统是以一定的水温供应空调机以提高冷、热源机器的效率，而以特殊的水泵(如变频调速泵)来改变送水量，顺便达到节约水泵用电的功效。
空调系统中常用冷水机组作为冷源设备，冷水机组包括全套制冷设备，被用来制备冷冻水或冷盐水。
冷水机组按照其工作原理可分为两人类:压缩式冷水机组和吸收式冷水机组。
两种类型系统均有冷凝器和蒸发器两种部件，不同之处就是前者有一个或多个压缩机，且在它们的膨胀阀和制冷剂控制装置方面有所不同。
目前，国内采用的冷水机组一般有三种:水冷蒸汽压缩式冷水机组、澳化钾吸收式冷水机组及空气源热泵制冷、制热一体化机组。
中央空调的冷冻水系统一般分为:一次泵系统、二次泵系统、万次泵系统等。
相应的变水蛋空调系统一般分为:一次泵变水鼠系统、一次泵变水虽系统及全变速一次/加压泵系统。
１．２变水量空调系统的结构原理及特点１．２．１水冷蒸汽压缩式空调系统的制冷原理冷蒸汽压缩式空调系统在制冷时，液态制冷剂在蒸发器中汽化，吸收热量使冷水温度降低。
低温、低压的气态制冷剂经压缩机压缩变成高温、高压气体，进入冷凝器中。
一次泵变流量系统在空调水系统的应用
１ 概 述
在我 国 ， 中 央空 调 的 能耗 已 占建 筑 物 总能 耗 的 ６ ０ ％左 右 。 因此 ， 中 央空 调 系统 的节 能 问题 已经 受 到我 国各 部 门 的高 度 重视 。总 的来说 ， 空 调 能 耗 主 要 消 耗在 ３方 面 ： 冷 量 与热 量 的制取 、 利用 获 得 的冷 量 与 热量 处理 空 气 、 冷 量 与 热 量 的输 配 。在 集 中空 调 系 统 的夏季 用 电负荷 中 ， 大约 ２ ５ ％ 的用 电负 荷 消
量 运 行 。
与二 次 泵 变 流量 系 统 相 比 ， 一次 泵 变 流量 系 统
少 了一 组定 速 泵 ， 但 是 多 了一 组 测 量冷 热源 流 量 的 检 测装 置 。对 于一 次 泵 变 流 量 系统 ， 当用 户 侧 负 荷 发 生变 化 时 ， 用 户 侧 的冷 水 流 量 、 供 回水 温 差 、 阀 门 开 度 和供 回水 管道 之 间的 作 用压 差 都 会 随 之 改变 。
数 和安 全性 的影 响 ， 一 次泵 变流 量 系统是 节 能的 、 可行 的。 结合 某酒 店 节 能 改造 工程 ， 探 讨 了一 次
泵 变流 量 系统在 空调 改造 中的应 用 。
关键 词 ： 一 次泵 变流量 系统 ； 一 次泵定 流 量 系统 ； 节 能改造 ； 制冷 性 能 系数 中图分 类号 ：Ｔ Ｕ ９ ９ ５ 文献标 识 码 ：Ｂ 文章 编号 ：１ ０ ０ ０— ４ ４ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２— ０ Ａ ２ ５— ０ ３
（ １ ． 重庆大学 三峡库 区生态环境教育部重点实验 室，重庆 ４ ０ ０ ０ ４ ５ ； ２ ． 重庆大学
城 市建设 与环 境 工程 学 院 ，重 庆 ４ ０ ０ ０ ４ ５ ）
一次泵变流量系统
系统改造
为了提高空调系统的能效和满足医 疗环境的舒适度要求，医院决定对 原有系统进行一次泵变流量改造。
实施效果
改造后，医院空调系统运行稳定， 有效降低了能耗，同时保证了医疗 环境的舒适度。
某办公楼供暖系统的一次泵变流量节能方案
办公楼简介
某高层办公楼，冬季供暖需求量大，能耗高。
节能方案
采用一次泵变流量技术，根据办公区域的温度需求调整供暖流量， 以达到节能目的。
系统的高效性还体现在能够减少维护和更换部件的频率，降 低维修成本。
灵活性
一次泵变流量系统可以根据实际需求灵活调整流量，满足 不同场景和工况的需求。
系统配置灵活，可以根据实际情况选择不同的控制方式和 调节元件，实现最佳的运行效果。
04 系统优化与改进
泵的优化选择
01
02
03
高效泵型
选择具有高效水力性能的 泵型，以降低能耗和减少 运行成本。
智能决策支持
基于人工智能技术，为系 统运行提供智能决策支持， 提高系统运行效率和可靠 性。
05 系统维护与保养
泵的维护与保养
泵的润滑
定期检查泵的润滑情况，确保 润滑良好，以减少磨损和摩擦
。
泵的清洁
定期清洁泵体和相关部件，清 除残留物和污垢，以保持泵的 正常运行。
泵的紧固
定期检查并紧固泵的各个连接 部位，确保连接牢固，防止泄 漏。
工厂简介
实施效果
某大型制造工厂，需要大量冷却水来 控制生产设备的温度。
通过一次泵变流量系统，工厂实现了 有效的温度控制，同时减少了不必要 的能源浪费。
系统配置
采用一次泵变流量系统，根据实际需 求调整冷却水的流量，以节约能源和 费用。
某医院空调系统的一次泵变流量改造
一次泵变流量冷水系统水泵变频控制分析
冷 水 系 统 的 阻 力损 失 一 般 由 沿 程 损 失 和 局 部 损 失 组 成 ， 可 用下 式 表 示 ：
Ａ ｐ ＝ Ａ ｐ ｙ ＋ △ ＝ Ｒ １ ＋ △ Ｐ ｉ ＿ ＝ 争 ｌ 二 － ＋ ∑ ∈
（ ２ ）
式 中： △ ｐ － 计 算 管段 的 压 力损 失 ， Ｐ ａ ； △ Ｐ 一 计 算 管段 的 沿 程 损失 ， Ｐ ａ ； △ 一 计 算 管段 的局 部 损 失 ， Ｐ ａ ； Ｒ 一 每 米 管 长 的 沿 程 损 失， Ｐ ａ ； ｌ 一 管段长度 ， Ｉ ｌ ｌ ； 一 管 段 的摩 擦 阻 力 系数 ； ｄ 一 管段 内径 ， ｍ； ｖ 一 管 内流 体 流速 ， ｍ ／ ｓ ； ｐ － 流体 密度 ， ｋ ｇ ／ ｍ ； ∑ ‘ 一 管段 中 总 的
这 种 控 制 方 式 最 大 的优 点是 控 制 逻 辑 简单 、 可靠 ， 所有 的
关闭， 其相应的末端设备 阻力 Ｒ ｉ 将 变得 无 限 大 ， 此 时， 在 冷 水 传 感 器 可 以在 空调 主 机 房 内完 成 安 装 ，且 测 量 点 少 （ 只 有 一 系统 流 量 不 变情 况 下 ． 系统 的 总 阻 力 Ｒ将 变 大 。 对） ， 对 施 工 及 管 理 都 比较 便 捷 。但 由 于 变 频 水 泵 的 频 率 是 根
出来 。 ’
在 实 际 工程 设 计 中 ， 为 了简化 计 算 ， 常将 沿 管道 长 度 的 摩
欧阳长文 （ 广州市设计院， 广东广州 ５ １ ０ ６ ２ ０ ）
【 摘
种 控 制 方 案在 实 际工 程 中 的应 用 场 合 ０
【 关键词 】 一次泵 变频 ； 变频控制 ； 管路流动特性
【 中图分类号 】 Ｔ Ｕ ８ ３ １ ． ３
一次泵变流量系统(中央空调节能系统设计指南二)
方案1为常规一次泵定流量系统，冷水侧7-12℃，冷却水侧32-37℃，其配置如下：
冷水机组：三台800冷吨（2813kW）离心机，效率为0.59 kW/Ton或COP为5.96 冷 水 泵：四台（三用一备），单台流量为156 l/s，扬程320kPa，功率 75 kW 冷却水泵：四台（三用一备），单台流量为179 l/s，扬程280kPa，功率 75 kW 冷 却 塔：七台，每台功率为22 kW（采用某厂商CTI认证15365型号）
两个方案中水泵、冷却塔的配置一样，只是方案2的蒸发侧采用由末端压差控制的变流量水泵和相应的机房自控 系统。
一次泵定流量与一次泵变流量机房设备年能耗比较
6,992,973 kWh
6,597,340 kWh
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冷水机组
冷水机组
可以采用System Analyzer 进行系统全年运行模
The use of variable primary flow pumping (variable flow through chiller evaporators) in chilled water systems is increasing due to its perceived potential to reduce energy consumption and initial cost relative to more conventional pumping arrangements. Neither the conditions under which significant energy savings are realized nor the likely magnitude of savings are well documented.
冷冻水一次泵变频调速系统控制要求
01/引言空调水的变一次流量控制系统（VPF：Variable-Primary-Flow，也称为：冷冻水一次泵变频调速控制系统）配置变频调速冷冻水泵，可以对冷冻水流量进行调节。
虽然在负荷侧都是变水量控制，但变频调速的一次侧控制和传统固定转速的一次泵系统不同，它比传统方式控制要求高得多。
本文结合某大型建筑的变一次流量控制工程方案，对这种解决方案进行讨论。
这里所讨论的某大型建筑冷冻水系统共有3台等容量离心式冷冻机组，单台容量500冷吨。
变一次流量的空调冷冻水系统的控制方案和冷冻机组设备的选型、布局密切相关，为了实现预定的控制目标，对于相关设备的技术要素应提出一定的要求，总而言之就是对系统设计方案作优化。
这是建筑设计和楼宇自控系统设计者应该承担的责任。
02/冷冻机组监控方案按照该建筑空调冷冻水系统的设备配置，其监测、控制系统可以分为几个方面，下面分别描述如下：1 对所有设备工况的监测和控制1）冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机的一般监控内容监测运行状态、故障状态和手/自动状；累计运行时间，统计运行次数；BAS能够对这些设备进行启停控制。
2）冷冻水泵的变频调速控制监测供、回水总管之间某最不利负荷处的压力差值；以上述压力差值作为过程变量对冷冻水泵进行变频调速控制。
3）冷却塔风机的控制监测冷却塔供、回水总管温度；以冷却塔供水温度设定值为目标，对冷却塔风机进行变频调速控制。
4）电动蝶阀监控内容相应的连锁开关控制。
5）控制系统还应该监测冷冻水供、回水总管温度；冷冻水供水总管流量；6）对冷冻机组设置数据通讯接口通过该接口在BAS和冷冻机组之间传送(或接收)下列冷冻机的工艺参数：主机运行状态主机故障报警状态(能够以编码方式代表多种故障信息)主机负荷水平绝对值或百分率，或者主机电流或电流百分率当前供水温度设定值蒸发器进水和出水温度实测值冷凝器进水和出水温度实测值蒸发器(冷冻)水流量实测值蒸发器冷媒管路压力测量值冷凝器(冷却)水流量实测值本次运行时间和累计运行时间累计启动次数润滑油温度和供给水平接收BAS给出的冷冻水供水温度再设定值接受BAS发出的启停控制命令经过通讯使控制系统获得相应的关键工况参数，是优选的方案。
一次泵变流量系统
一次泵变流量系统的应用探讨１、前言一次泵变流量系统是根据负荷的变化，利用水泵变频调节一次水流量来达到节能的目的。
随着制冷机技术的不断提高以及自控技术的发展,变流量技术的可靠性已经大大提高,同时由于水泵的功率与流量的三次成正比,降低系统的水流量可以大大的降低水泵的能耗,因此一次泵变流量系统具有巨大的节能潜力。
本文将结合已普遍应用的一次泵定流量系统和二次泵系统，对一次泵变流量系统的应用进行探讨。
2、空调水系统形式2.1、一次泵定流量系统一次泵定流量系统如图1(a)所示。
该系统中通常每台机组配有一台水泵，水泵保持定流量运行，水泵与机组联动，当加载一台冷水机组时，其对应的水泵先启动，当减载一台机组时,先关闭机组,然后关闭水泵；系统末端安装电动二通调节阀,中间的旁通管上设有压差旁通阀,用来平衡一次水和二次水的流量。
机组的加减机控制分别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一段时间(通常为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%，并持续运行一段时间(通常10~15min)，系统会减载一台机组。
2.2、二次泵系统二次泵系统如图1(b)所示。
该系统中每台机组同样需要配备一台定速一次泵来维持恒定流量，一次泵与机组联动,系统加减机组的控制原理也与一次泵定流量系统相同；系统末端采用二通调节阀调节流量，二次水根据系统最远端的压差变化变频调节二次泵转速来维持设定的压差值;二次泵系统的旁通管不需要设压差控制器。
2.3、一次泵变流量系统一次泵变流量系统见图1(c)。
该系统采用变频调节，不设定泵速,旁通管上设有压差控制阀。
当系统水量降低到单台冷水机组的最小允许流量时,旁通一部分水量,使冷水机组维持定流量运行。
最小流量由流量计或压差传感器测得。
系统末端仍然安装二通调节阀,水泵的转速由系统最远端压差的变化来控制。
冷水机组和水泵不必一一对应,它们的启停也分别独立控制。
一次、二次泵控制
本资料由“江南雨”提供希望对大家有用，并希望大家一块完善一次泵、二次泵控制总结：1、《09技术措施》11.3.4‐7条：用于控制水系统压差的旁通阀应设于总供、回水管中压力（或压差）相对稳定的位置。
2、《09技术措施》11.5.5条：空调冷水一次泵系统总供、回水管之间的旁通调节阀应采用压差控制，压差测点宜设在总供、回水管中压力相对稳定的位置，旁通调节阀工作压差设定值应在水路水力计算完成后，按阀门两端的计算压差值确定。
3、《09技术措施》11.5.7‐1条：一次泵（变频）变流量冷水系统总供、回水管之间的旁通调节阀可采用流量或压差控制。
水泵的台数和频率二级泵冷水泵的控制方式相同。
4、《09技术措施》11.5.6条：空调冷水二次泵系统二级冷水泵运行台数宜采用流量控制，频率或转速宜根据系统压差控制，系统压差测点宜设在最不利环路干管靠近末端处。
5、《07节能专篇》5.2.8条：空调冷水一次泵定流量系统末端装置宜采用两通调节阀；末端装置采用两通调节阀时应在总供、回水管之间设旁通管及由压差控制的旁通阀，旁通管管径应按1台冷冻水泵流量确定。
6、《07节能专篇》5.2.9条：空调冷水二冷泵系统末端装置应采用两通调节阀；冷热源侧和负荷侧的供、回水管集管（或分、集水器）之间应设旁通管（平衡管）或耦合罐，旁通管管径不宜小于空调供、回水总管管径，旁通管上不应设阀门；应根据系统供、回水压差控制二级泵转速和运行台数，控制调节循环水量适应空调负荷的变化。
系统压差测定点宜设在最不利环路干管靠近末端处。
7、《07节能专篇》5.2.10条：空调冷水一次泵变流量系统末端装置应采用两通调节阀；冷水机组和水泵台数可不对应，其启停分别独立控制，水泵转速一般由最不利环路的末端压差变化来控制；应在总供、回水管之间设旁通管及由流量或压差控制的旁通阀，旁通管管径应按单台冷机的最小允许流量确定。
8、《07节能专篇》12.2.7条：当空调或采暖水系统采用二级泵或多级泵系统时，宜根据所服务的水环路中最不利末端压差的实时信号，自动控制该泵的转速。
一次泵变流量的控制方案探讨
空调主机变频与水泵变频应用中的区别
空调主机变频与水泵变频应用中的区别主机变频与水泵变频1、主机变频主机变频是指主机根据建筑室内负荷的变化改给压缩机电机的供电频率从而使机组的供冷能力与室内负荷相匹配。
机组另一个加减载的方式是压缩机调节滑阀位置或导流叶片的开度。
水泵变频对于定流量系统，负荷减小温差减小，室内负荷的变化体现在主机进出水温差的改变。
冷冻泵变频运行会影响水压波动，高层建筑的顶部无水2、主机变频，水泵定频，对机组影响不大，但节能效果不好，注意室内负荷不要小于30%，否则，离心机会发生喘振现象。
一次泵变流量会改变进机组的水量，目前的机组都具备水流量降低至额定的30~40%。
水泵变频器会耗掉一部分能量，主机流量降低会降低主机能效比，这两部分耗能是否比水泵变频运行节约的能量多,这个需要详细的分析，需要的资料太多，属于大学老师研究的范畴。
曾经有项目统计水泵(冷冻泵)变流量节能效果为定频泵系统整体能耗的5%-7%。
3、建议:主机一台变频，其余定频(全是离心时)或者大离心+小螺杆，就不需要变频了，冷冻水泵变频～变频节能的看法:变频节能与否是个综合问题，不是简单的加个变频器就解决了，控制方案很重要，要看是定末端压差还是变定末端压差又或是温差控制，并结合工程实际情况进行选择。
没有适当的控制方案，做变频就是浪费钱找麻烦。
主机变频有两种情况。
1.只是调节电机运行频率，配合压缩机节流阀开度匹配，完成对变频调节。
其主机还是要求定流量运行。
2.变频变水量机组，其厂家宣称可到达到30%~100%水流量调节,主要针对的是一次泵变流量系统，但是现在一般水泵厂家一般建议水泵变频在25~50hz之间及水泵50%~100%流量运行，故一般来说其和水泵匹配上有一定问题。
实际上，主机允许的变流量范围与主机高效换热的流量范围不是划等号的，常规情况下主机经济的变流量下限最好不低于其额定流量的60%，这个流量也下限主机针对的是常规额定进出水温度为5?的机组，大温差机组需要跟主机厂家具体沟通确认。
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浅析空调一次泵变频变流量的系统节能与控制摘要：介绍了空调水系统节能的重要性及一次泵变频变流量水系统的原理，分析了一次泵变频变流量水系统运行的关键技术，并且对其进行了节能与控制分析。
关键词：水泵；变流量；系统；节能；控制
１、概述
随着我国经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，空调在生产生活中的普及应用，空调能耗占生产生活总能耗的比重越来越高。
调查表明，目前我国空调能耗约占建筑物总能耗的30％～50％，水泵能耗在其中占有很高的比例。
因此，空调水系统的节能技术具有很大的节能空间。
空调水系统的发展经历了一次泵定流量系统，二次泵变流量系统及一次泵变频变流量系统等三个阶段，随着制冷机组控制技术的发展，近年来一次泵变频变流量不断得到应用。
在集中空调系统中，一次泵变频变流量水系统是指末端风柜（或盘管）使用比例积分（或电动二通）调节阀，根据室内回风温度的变化调整其开度（或状态），从而引起系统分配环路的流量变化，形成供、回水干管之间的压力差变化，水泵的变频调速器根据供、回水干管之间的压力差变化调整水泵的转数，从而改变供、回水干管之间的压力差及通过水泵、冷水机组蒸发器的冷水流量，此系统中的旁通阀变为辅助性的，这就是一次泵变频变流量水系统。
在这种系统中，当冷水机组处于部分负荷时，冷水机组的冷水流量随着负荷的变化而减小，从而可以
使水泵的动力消耗随着负荷的变化同时减小。
2、关键技术
2.1、冷水机组的流量范围；由于受传热效率等因素的影响,为了安全运行和防止蒸发器结冰,一次水流量必须控制在一定范围内,因此需要选择最小流量尽可能低的冷水机组。
机组蒸发器最小流量由其类型、回程以及管束尺寸决定。
同时对不同的机组效率也对应不同的蒸发器最小流量。
一般机组效率越高,机组蒸发器流量变化的范围就越窄。
目前离心机的最小流量一般都能达到设计流量的30%左右。
2.2、冷水机组的部分负荷特性；经过对国内外主要冷水机组生产厂商调查发现，冷水机组负荷为50%~100%的范围内,蒸发器分别为定流量和变流量的冷水机组效率几乎是相同的,在蒸发器可变范围内机组负荷与流量压降基本成线性关系。
2.3、旁通控制阀；旁通控制阀的选型一定要合理。
阀门的流量必须满足单台冷水机组的最小流量，并且应具有线性控制特性，即流量与阀门的开度成线性关系。
当系统压力减小，阀门仍然可以正常打开，当系统压力升高,阀门应具有正确的关断能力，并且在设计压力下不渗漏。
阀门还必须有弹簧复位功能，当系统关闭或流量测定装置失灵时,为了确保冷水机组的安全运行，阀门自动复位到开启状态。
同时应尽量缩短流量测定的信号和阀门控制信号的时间滞后，以提高反应和控制速度。
2.4、可允许流量变化率；可允许流量变化率(即冷水机组所允
许的，每分钟相对设计流量的变化率)是一次泵变频变流量系统中冷水机组选型的重要参数。
在系统发生加减冷水机组时会出现最大的流量变化,当系统在一台机组运行的状态下,加载另一台机组的瞬间,两台机组的流量各自减少和增加了50%。
当机组内流量减少50%的瞬间，机组会计算出温差需要加倍，这意味着冷冻水的出水温度要大大降低，甚至降到零度以下。
在这种情况下，机组会根据温度判断蒸发器将结冰，于是机组控制器会做出停机或卸载的指令。
实际上，阀门打开需要一定时间，并不是瞬时完成的，但是在短时间内完成如此大的流量变化仍然存在上述危险。
解决这一问题的通常做法是：在加载一台冷水机组之前必须先卸载正在运行的机组。
但是对于出水温度精度要求较高的工艺性空调来说，不能有很长的卸载时间。
因此，在机组选型时，可允许流量变化率的值越高越好。
在一般的一次泵变频变流量系统中，可允许流量变化率应至少取25%~30%。
这意味着加载一台冷水机组后,大约需要1.5min系统就可以稳定下来。
3、节能分析
对空调系统来说，在大部分运行时间系统的负荷在75%左右。
对一次泵定流量系统来说，若总是维持100%的设计流量，则会造成大流量小温差现象，为了保持空调区域的恒温，则压差旁通管内有大量冷冻水量流过，必然导致水泵的能耗被白白浪费。
对于二次水泵系统来说，由于二次水泵采用变频调节，能耗比一次水泵定流量系统有所降低，但由于其一次水侧仍保持定流量运行，仍会造成部分
水泵能耗浪费。
一次泵变频变流量系统中水量根据末端负荷的变化来调节，只有在低于冷水机组最小允许流量时压差旁通阀才打开，以维持冷水机组最小允许流量运行，因此最大限度地节省了水泵的能耗。
下面将通过具体的计算对一次泵变频变流量系统中的能耗进行分析。
为了让水泵随负荷的变化实现变流量运行，采用加装变频器改变水泵转速的方式。
水泵电机的转速满足下列公式：
n=60f/p（1）
式中：n—电机转速
f —供电频率（变频器的输出频率）
p —电机的极对数。
根据水泵的相似定律，水泵的流量、扬程、功率和转速之间存在以下关系：
q1/q0=（n1/n0）（2）
h1/h0=（n1/n0）2（3）
w1/w0=（n1/n0）3（4）
式中：q0、h0、w0、n0—额定工况下水泵的流量、扬程、轴功率和转速；
q1、h1、w1、n1—水泵转速为n1下水泵的流量、扬程、轴功率。
当q1/q0=0.7时，w1/w0=（n1/n0）3＝（q1/q0）3＝（0.7）3=0.34 由上式可得当流量变为额定流量的70%时，水泵的实际轴功率仅为额定功率的35%左右，水泵运行能耗下降65%左右。
可以看到通
过变频调速的方式来改变水泵转速可以为水泵运行节省大量的电耗。
一次泵变频技术要求冷水机组的水流量是可变，在满足不低于其蒸发器最小流量要求范围内可以正常运行。
目前国内外许多冷水机组生产厂家的产品都能够实现变流量运行，从而为一次泵变频变流量技术提供了广阔的应用空间。
4、控制分析
在空调一次泵变频变流量系统中，采用一次泵变频变流量水泵组是最简单有效的变频变流量控制方式，按照系统的组成形式与需要可使系统总水量在10%—100%之间变化。
水泵组的输出流量是靠改变并联运行的水泵台数和水泵频率来实现的，水泵并联的台数不宜过多，一般水泵并联台数不超过5台，其中一台水泵由变频柜控制（变频控制柜可控制其中任何一台水泵），从而使空调一次泵变频变流量的控制成为现实。
空调一次泵变频变流量泵组除了水泵组、变频控制柜以外，还包括温度流量传感器、ddc控制器、旁通控制阀、比例积分（或电动二通）调节阀等设备组成。
通过传感器获取水系统运行参数，经过ddc智能控制器分析处理后转换为控制指令，控制水泵的运行和阀门的开闭。
空调一次泵变频变流量水泵组系统的ddc控制器能够控制旁通控制阀的开度以保证冷水机组的最小流量，同时发送信号到冷水机组自带的控制系统，冷水机组能够根据系统回水温度的变化来调整制冷量的输出。
冷水机组自带的最小流量感测和保护装置
能够对冷水机组进行控制，保护其正常运行。
因此使冷水机组能够在变流量条件下稳定运行。
5、结论
(1)随着制冷机技术与自控技术的发展，冷水机组变流量运行的安全性已可以得到保障，突破了冷水机组定流量的设计理念；
(2)一次泵变频变流量系统利用变频装置，根据末端负荷变化调节系统水流量，最大限度地降低了水泵的能耗，与传统的一次泵定流量系统和二次泵系统相比具有很大的节能优势，对空调水系统的节能具有很大意义；
(3)目前，一次泵变频变流量技术的推广尚处在起步阶段，应用的工程实例还很少，因此，一次泵变频变流量节能技术具有很大的节能空间。
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