一次泵变流量系统201105
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。
一次泵变流量系统.
75% System Load
Secondary Pumps 2250 GPM @ 44.0 °F
53.0 °F 44.0 °F 44.0 °F Typical Coil 44.0 °F 750 GPM @ 44.0 °F 56.0 °F 3000 GPM @ 53.0 °F 2250 GPM @ 56.0 °F
负荷控制
旁通管
控制要求
机组及分布系 统（水系统） 流量需求独立. 流量需求和机组负 荷对应 通过调节阀旁 平衡一次和二次水 通机组最小水 路 流量 复杂 简单
设计负荷下的一次/二次泵系统
56.0 °F 44.0 °F
500 ton chillers 1000 GPM Each 56.0-44.0°F
Secondary Pumps 56.0 °F 44.0 °F 44.0 °F 56.0 °F 44.0 °F No flow 56.0 °F Typical Coil 3000 GPM @ 44.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
3000 GPM @ 56.0 °F
部分负荷下的一次/二次泵系统
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
一次/二次泵系统: Low Δ T
OFF 50% System Load
Secondary Pumps 1500 GPM @ 44.0 °F 53.0 °F 44.0 °F 44.0 °F Typical Coil 44.0 °F 500 GPM @ 44.0 °F 56.0 °F 2000 GPM @ 53.0 °F 1500 GPM @ 56.0 °F
500 ton chillers 1000 GPM Each 56.0-44.0°F
一次泵变流量系统201105
Chiller off
系统流量低于机组最小流量
Closed
200 GPM @ 44.0 °F
50.0 Primary Pumps °F 400 GPM (one operating)
400 GPM @ 50.0 °F
44.0 °F
Bypass Open 200 GPM @ 44.0
Flowmeter
44.0 °F
44.0 °F
750 GPM @ 44.0 °F
2250 GPM @ 56.0 °F
44.0 °F Typical Coil
56.0 °F
一次/二次泵系统: Low Δ T
OFF
50% System Load
53.0 °F
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
有很多应用实例 能承受 50%流量变化率/分钟
减机时不会出现任何问题 先进的控制顺序增加了系统稳定性
能同时协调控制机组负荷，机组侧调节阀和负荷侧 调节阀
最小限制流量为30% VSD与VPF完美结合，使水系统节能达到最大化
VSD是冷水机组本身变频，大大节约能耗 VPF是冷冻水泵变频，节约冷冻水运送能耗 对于一个系统，冷水机组的输入电功率远大于水泵
的输入电功率，因此VSD能节约更多的能耗
总结
VPF 系统能节能和节省初投资 实施和控制的复杂性增加 在许多应用场合下，是一种好的选择，
但并不是任何一个应用场合的最佳 选择
VPF
Variable-Primary-Flow Systems may…
Reduce Energy Use Reduce First Costs Reduce Operating Costs
二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,行状态,,控制蒸发温度,调节制冷量,最终达到加载、卸载,,可精确调节到负荷要求,求出所需的加载/卸载量,信号,每0.3%地增加或减小导叶的开启度,,实现无级调节。
加载时,导叶开启度增大;±0.3℃以内。
见图2。
容量不变。
见表1。
3所示,系统控制和实施控制操作控制,冷水温度不断下降,达到制,这时进行卸载过程,导叶逐渐关小,如果负荷过低,使机组导叶(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℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
或进入再循环运行模式控制。
冰机加减机：加机（4种方式？）：1.冷冻水系统供水温度TS1高于系统设定温度TSS并持续一段时间2.压缩机运行电流百分比（适用于出水温度精度要求高的场合，需要注意机组出力和运行电流不符合的情况）3.计算负载4.如运转中主机已达最大流量，则须加开一台主机(发生机率不高)。
减机：1.依压缩机电流百分比（1运行机组台数%RLA(运行机组)%设定-∑≥）2.flow*△T3.系统流量20%，并持续20分钟（可调），冷冻站管从而对制冷单元的启用选择和制冷单元水泵控制水泵控制依据：压差为主（用户侧压差控制，最好是最不利处用户，各回路都是并联，有区别吗），温差为辅的空调冷冻水控制。
（应该是压差控制或温差控制？）通过安装在冷冻水管供回水压差传感器测量供回水之间的压差,与设定压差比较,采用PID 运算策略,调节冷冻水泵转速满足系统流量:水泵加减台数方案：目前，确定泵组运行台数的一般原则为台数最少原则，即单台泵可以满足使用需求，则不使用多台泵；在多台泵并联的泵组系统中，两台泵可以满足使用需求，则不使用三台泵，以此类推。
传统的加减载模式为当运行中的泵组均升至最大频率时，则将泵的数量加载一台；运行中的泵组均降至（设定）最小频率时，则将泵的数量减载一台。
一次泵变流量系统的原理和工作过程
《认识立体图形》案例分析【教学片断】：一、导入：同学们，我们每个小组的小朋友面前都有一个袋子，这个袋子里装着你们组小朋友带来的各种形状，大大小小的盒子。
二、仔细观察，分一分：1、这些物品中，有形状相同的吗？请每组的同学把你们组形状相同的物品放在一起，比一比，哪个组的同学分得又快又好。
2、小组同学分物品，师巡视。
3、说一说，你们为什么把这几样物品放在一起（先小组讨论，再派代表汇报，小组讨论结果，引导学生用自己的语言描述这四种图形的特征）。
4、根据学生的分法归纳：球是圆溜溜的，能滚来滚去的物体，请同学们摸一摸，滚一滚（板书：球）像圆铅笔，茶叶罐，直直的圆圆的，两边是圆圆的平平的，不管它是长的还是短的，不管是粗的还是细的都叫圆柱（板书：圆柱）像牙膏盒这样长长方方的物体，叫它长方体（板书：长方体）四四方方的物体，我们叫它正方体（板书：正方体）提问：长方体和正方体有什么不同的地方？三、初步理解物体的本质特征:1、出示几样实物和模型，请学生很快说出它的名称。
说出图形名称，请学生找出相应的模型（在学具中找）。
2、请学生拿出学具摸一摸，推一推，滚一滚，说出操作时的感受。
3、搭一搭：用学具搭一个自己喜欢的造型，先想想搭什么然后再看看哪些物品可做建筑材料哪些搭起来方便，哪些不方便，为什么？4、举例说说在生活中有没有这样的物体？【反思】：我在上这节课时打破了传统的教学方式，敢于开放课堂，利用一年级小学生好奇、好动、好学的特点，为学生提供充足的学习时间和空间，充分放手让学生观察实践，合作交流，主动探究来理解知识，运用知识。
在课堂中，我在学习形式上采用了小组合作学习”，以小组合作探究贯穿整节课，在学习内容上，尽量体现了数学与现实生活的联系，让学生觉得数学就在自己身边，利用数学本身的魅力去吸引学生。
为此，我认为在这节课中，有这样两方面做得比较出色：一、重视小组合作，发挥学生的主体作用。
在课一开始，我就以四人小组为单位，一起探究，让学生数一数一共有几样物体？有没有形状相同的？并把形状相同的放在一起？想一想为什么这样分？……这些都在四人小组的共同探讨、交流下完成的，小组交流的学习形式为学生创设了主动参与学习活动的情境，有效的调动了每一位学生积极活动的热情，使学生能自觉地参与到学习过程中去，体现了学生是数学学习的主人”这一基本理念。
一次泵变流量系统研究现状综述
一次泵变流量系统研究现状综述【摘要】本文对一次泵变流量系统进行了综述，包括其基本原理、应用领域、研究方法、发展趋势、优势与劣势等方面的内容。
通过对该系统的分析，可以发现其在工业领域具有广泛的应用前景，并且在能源节约和环保方面有着重要作用。
未来发展方向包括提高系统的智能化程度、降低成本和提高系统的稳定性。
而重点研究方向则需要注重系统的优化设计和性能提升。
为了实现系统的创新，需要不断探索新的技术和方法，推动一次泵变流量系统向更高水平发展。
【关键词】一次泵变流量系统、研究现状、基本原理、应用领域、研究方法、发展趋势、优势、劣势、未来发展方向、重点研究方向、创新思路。
1. 引言1.1 一次泵变流量系统研究现状综述一次泵变流量系统是一种能够根据需要自动调节流量的系统，能够显著提高系统的效率和节能性能。
目前，在工业生产、农业灌溉、城市供水等领域得到广泛应用。
随着科技的不断发展，一次泵变流量系统的研究也在不断深入。
目前，关于一次泵变流量系统的研究主要集中在以下方面：一是系统的基本原理研究，包括系统的结构设计、工作原理和控制方法等；二是系统在各个领域的应用研究，包括在工业生产中的应用、农业灌溉中的应用等；三是系统的研究方法，包括数值模拟、实验验证等方法；四是系统的发展趋势，包括智能化、自适应等方向；五是系统的优势与劣势，包括节能、稳定性等方面。
一次泵变流量系统的研究现状较为丰富，但仍存在许多问题有待解决。
未来，可以从提高系统的智能化水平、优化控制方法、降低成本等方面进行研究，以进一步推动一次泵变流量系统的发展。
2. 正文2.1 一次泵变流量系统的基本原理一次泵变流量系统的基本原理是指通过对泵的转速或出口阀门的开度进行调节，来实现泵的流量输出的调节。
在一次泵变流量系统中，通常会采用变频器或调速器来控制泵的转速，或者采用调节阀门的开度来实现流量的调节。
通过改变泵的转速或阀门的开度，可以改变泵的输出流量，从而实现系统中流体的输送和控制。
一次泵变流量系统
Chiller off
Chiller on
0:20:00
0:30:00
Tim e (hour:m in:sec)
0:40:00
1,500.00
1,300.00
1,100.00
900.00
700.00
500.00
300.00
100.00
-100.00
C h ille r off
-300.00
• 最不利末端压差进行控制
• 二次侧节能
• 全程阻力降选泵（蒸发器，盘管 、控制阀、管道等）
• 同左
• 全程节能
• 没有阀门等阻碍物 • 设计为 最大 单台冷冻机流量
二次侧供水温度（旁通水流方向 ）/旁通水流量
• 压差旁通阀
• 设计为最小单台冷冻机的最小 允许流量（额定冷量差额〈 50%）
电流量
旁通流量
冷水生产侧 负荷侧
加/减冷冻机， 供水温度，或旁通水流方向 当旁通水流量支援供水时，也就是旁通管内的水 流方向是从回水侧流向供水侧，加机； 或，当供水温度大于设定值时，表明投入的主机 数量不够，加机
旁通水流方向和水流量 当旁通管内的水流是从供水侧流向回水侧，并且 旁通水流量达到一台主机水流量的110%，减机；
Minimal pressure drop in bypass pipe
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时：
蒸发侧流量或压差与旁通阀
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
VFD
FM
300 m3/h
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时：
一次泵变流量系统原理
一次泵变流量系统原理
一次泵变流量系统的原理主要是通过调节末端设备上的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。
在冷源侧，采用可变流量的冷水机组和变频冷冻水泵，使蒸发器侧流量随负荷侧流量的变化而变化，从而最大限度地降低冷水泵的能耗。
此外，当系统负荷减小，水泵流量减小接近蒸发器最低限流量时，通常需要设置旁通，打开旁通阀减小系统阻力，让部分流量直接流经旁通管而进入蒸发器，保证蒸发器的流量不小于最低流量要求。
该系统的优点在于能够最大限度地降低冷水泵的能耗，适应末端用户的负荷变化，提高系统运行的稳定性和节能性。
一次泵变流量
2.3.3、由于冷冻机针对其蒸发器水流量变化速率有一定要求，相应地冷冻水泵对此也有具体限定，要求实现稳定变化，一般来讲，VPF系统水流量变化速率设定为每分钟流量改变不超过10%，由此类推，变频器工作将与此保持同步。
2.3.4、冷冻水泵的变频控制是VPF系统一重要环节，其控制原理可简述为：以供回水总管末端最不利的压差设定值作为控制目标，以该处的压差测量值作为过程检测变量，以变频调速水泵作为控制系统的执行机构，对冷冻水供水进行PID调节控制，控制目标是使过程检测变量趋近于设定值。
在目前实际运用中，针对泵机组合形式，冷冻水泵启停数量的控制可根据用户侧水流量实际需求同时结合单台水泵设计流量值确定,与前面的水泵控制手法比，水泵的保养和节能状况略为逊色，但回避了技术支持及前期增加投入的问题，作为一折衷的方法因较为实用而为人们所采纳。
2.2、冷冻水泵的选择
根据设备设计安装位置、空间及承压，结合设计流量及扬程，决定选用何种类型水泵及其所配机械密封，选泵时，水泵设计工作点尽可能在高效区偏右一点区域，以实现水泵保持在高效区变频运行，此点与常规选泵有异，传统选泵往往将水泵设定工作点确定于高效区偏左一点区域。
事实远非如此，VPF系统的设计复杂性相当大，笔者认为设计首先面对的是如何保护冷冻机组，即要维持蒸发器最低流量以及水流量变化的速率控制问题，其次是如何保证整个VPF系统运行的经济性及可靠性等。客观地看，VPF系统最大的缺点在于其控制的复杂性，设计人员应结合工程特性，因地制宜，妥善解决控制问题，确保该技术在良好的工作环境中健康发展。
1.1、五年前冷水机组蒸发器管内速度一般为3英尺/秒~11英尺/秒，目前冷冻机制造厂商经过试验证明，冷水机组可以通过改变换热管管型和换热管回程数实现蒸发器内水流速度低至1.5英尺/秒，这对VPF系统设计无疑是个好消息，我们可以在不增加旁通流量的同时大大扩展了冷冻机组的有效操作能力。
一次泵变流量系统
随着设计水平及机械加工水平的进步，冷水机组的效率愈来愈。
这使得冷水机房的能耗结构发生了较大的转变。
水泵的能耗比例已经成为一个比较重要部份，所以如安在水泵的节能办法上去的取得进展已成为一项重要课题。
通常来讲，空调系统是依照满负荷设计的，当负荷转变时，虽然冷水机组能够按照负荷调节相应的冷量输出，可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从主机的部份负荷运行而转变水量。
也没随着冷水机组减载。
最近几年来在电子及自控技术的辅助下，冷水机组的制造技术取得有效提高，尤其是机组对负荷转变的响应时刻大大缩短。
先进的冷水机组能够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，一样能够保证出水温度在允许的误差范围内正常运行。
因此，当负荷转变时，能够使冷水机组的蒸发器侧流量随用户的需求而转变，从而节约蒸发器侧水泵的能耗，同时可利用流量保护办法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，系统的阻力随着部份负荷时流量的下降而下降[(水量1/水量2)2=水阻1/水阻2]。
若是蒸发侧的流量允许随着负荷的转变而转变，那么蒸发侧的水泵就无需全年维持夏日设计日的满载流量，在部份负荷运行时段，水泵如冷水机组一样，部份负荷时流量减小，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。
相对于这一次泵变流量系统当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大体恒定，蒸发侧流量随负荷侧流量的转变而改变，从而达到“按需供给”，并使得降低水泵在部份负荷时的供水量成为可能，最终降低系统运行能耗。
结尾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。
一次泵变流量监控系统方案
一次泵变流量监控系统方案一、水泵变流量系统控制策略对于水泵变流量系统，控制策略是关键，控制系统的成功直接关系到节能效果，否则没有实际的节能意义。
其通过调节末端二通阀改变流经末端设备的冷冻水流量以适应末端用户空调负荷的变化，同时根据负荷的变化,通过变频调节水泵转速，使系统循环水量维持在刚好满足负荷需求的水平，保证冷冻侧获得足够的循环压差并尽可能降至最低，实现降低水泵运行能耗,从而达到系统的节能。
本系统选用2台机组，每台机组冷凝器和蒸发器出水口设置电动调节阀，冷却端配置3台冷却水泵（2用1备），冷冻端配置3台变频水泵（2用1备）配置3台变频器，供回水总管设置旁通阀。
根据负荷情况,控制系统自动判断开启冷水机组台数与调节冷机运行负载,同时也控制对应的冷冻、冷却水泵、及冷却水塔的相应设备。
整套系统采用江森一个NCE25网络控制器，以及若干江森DDC控制器控制。
二、冷冻主机监控内容系统共2台冷冻主机，每台主机的冷冻水和冷却水出水管设置电动蝶阀。
总回水管设置流量计，总供、回水管设置温度传感器，根据供回水温差和流量计算系统冷量。
当系统冷量升高到一台机组供冷量的80％以上，则开启第二台冷冻机组；反之，则关闭第二台机组；控制机组运行台数以达到节能目的。
同时每次开机和关机以后，则切换两台冷冻机组的开机顺序，确保两台冷冻机组的运行时间基本一致，延长系统总体使用寿命。
现场控制器直接采集冷冻机组的启停状态、故障报警状态和手动/自动切换状态，蝶阀的开关状态等，形象地显示在中央站计算机屏幕中。
冷冻主机监测点：冷冻站一次泵变流量系统控制方式：✧根据管理的日程安排自动开关冷冻站系统各设备（也可设计为管理员手动一键开关）✧冷冻站系统各设备启停顺序连锁控制,以保证系统安全运行：启动：冷冻水电动蝶阀开启，冷冻水泵开启，冷却水泵开启，冷冻机组开启。
停止：冷冻机组停机，冷冻水泵停机，冷冻水电动蝶阀关闭，冷却水泵停机。
✧根据冷冻水总供回水温度差和流量计算系统总负荷来控制冷冻机组的运行台数及相应水泵运行台数。
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
一次泵变流量系统解读
系统设计要点
VPF系统成功的关键：
1、冷水机组最小允许水流量：一般要小于设计流量的 50%
2、冷水机组能承受的水流量变化率，即每分钟的水流 的改变量，% full flow/min：一般推荐25~30% 3、旁通管上安装隔离阀，总管上安装灵敏流量计，用 来控制隔离阀的开启
4、机组群控系统
YORK 能力
VPF 与一次/二次泵系统的主要区别
减少了一组泵 蒸发器水流量变化 冷冻水流量的控制和冷量的控制是分开独立 的 – 关键区别 旁通管的作用改变 流量计和控制系统是必不可少的
VPF 与一次/二次泵系统的主要区别
泵 变流量 VPF系统 变速一次泵 一次/二次泵系统 恒速一次泵，变速 二次泵 仅分布系统
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
一次/二次泵系统: Low Δ T
50.0 °F 44.0 °F
TONS STAY THE SAME!!
Secondary Pumps 2250 GPM @ 44.0 °F
Tons = GPM *T 24
50.0 °F 44.0 °F 44.0 °F Typical Coil 44.0 °F 750 GPM @ 44.0 °F 52.0 °F 3000 GPM @ 50.0 °F 2250 GPM @ 52.0 °F
VPF
一次泵变流量系统 VPF System
内容:
什么是一次泵变流量(VPF)?
VPF 与一次/二次泵系统的主要区别
一次/二次泵系统
一次泵变流量系统(VPF)
一次泵变流量(VPF)的优点
一次泵变流量系统(VPF) 设计要点
什么是一次泵变流量(VPF)?
中央空调系统一次泵变流量系统的分析
中央空调系统一次泵变流量系统的分析摘要：随着国家对节能的要求，一次泵变流量系统在中央空调中的应用开始出现，并逐步扩大。
通过对一次泵变流量系统的分析，增加人们在节能设计和节能改造的了解。
关键字：一次泵变流量变频节能\Abstract: With the state’s energy-saving requirements, a variable flow pump system in the central air-conditioning applications in beginning to emerge, and gradually expand. Through a variable flow pump system analysis, the increase in energy-saving design and energy-saving knowledge.Keyword: a variable flow pumpinverter energy-saving前言：随着国家和社会对节能减排的认识不断提高，人们越来越重视能源的利用率。
在一般的公共建筑和较高级的建筑中均设计了中央空调系统，并且基于设计的简便和系统稳定性的原因，绝大多数的中央空调都是定流量系统。
而设计时空调是按最大负荷时考虑的，这就出现了在实际运行中大多数时间都是大流量小温差的工况。
制冷主机会根据负荷侧进行自动调节制冷量，但水泵却一直是满负荷运转，造成能源浪费。
针对此种情况，我对现有的定流量系统改造问题进行了一些分析。
一次泵变流量系统的实现一次泵变流量的实现，主要依靠的是变频技术和自动化技术在水泵控制上的应用。
原理简单明了，就是根据外网负荷的变化，由中央控制系统PLC或DDC 控制变频器调节水泵转速，使系统循环水量维持在刚好满足负荷需求的水平，保证负荷侧（包括最不利点）获得足够的循环压差并尽可能降至最低，以期降低水泵运行能耗的目的。
一次泵系统冷水机组变流量控制方案
一次泵系统冷水机组变流量控制方案简介：介绍了一次泵空调水系统在冷水机组采用变水量运行过程中可能出现的问题。
根据对负荷侧(表冷器) 冷量和流量特性的分析,给出不同冷水机组台数组合时的控制方案和其他环节的控制策略。
关键字：压差控制,供水温度控制,台数控制,变流量控制0引言常见的空调二次泵水系统(其二次泵采用变速控制方式)及一次泵水系统分别如图1a,b 所示。
通常水系统中冷水机组按定流量方式运行。
随着空调负荷的减少,负荷侧的需水量也减少,当冷水机组的运行台数不变时,超过用户侧需求部分的水量,在一次泵系统中,通过图1b中的旁通调节阀从供水管流至回水管;在二次泵系统中,则是通过调节次级泵的转速来满足负荷侧的需求,同时,初级泵总水量多出次级泵总水量部分由平衡管流回。
理论上说,如果把次级泵取消,将图1b的一次泵系统直接改为水泵变流量运行,肯定比二次泵系统更为,同时系统也会变得较为简单,这样做是否可行?引发了许多同行的思索。
图1 空调水系统图当冷水机组侧为定流量运行时,通常冷水温差控制在5～6℃,此时相当于蒸发器管束内的水流速在～s之间,冷水机组的效率和水泵的耗功率都达到较佳值。
对于冷水机组变水量运行的要求,目前许多冷水机组生产厂家并没有提出太多的异议,有的厂家资料还给出了蒸发器和冷凝器的水流速可以在～s之间变化的数据。
当供水温度低于℃时,蒸发器内水流速最低值为s,相当于最小流量在额定流量的28%～40%之间。
为了安全起见,要求运行时冷水机组的流量不得小于其最小流量,因此通常的做法是在机组冷水进、出水管口之间设压差控制器,当流量减小、压差降低到整定值时,冷水机组自动停机。
通常国产离心式冷水机组的压差整定值为10kPa,按蒸发器总阻力在50～100kPa之间变化来计算,对应于10kPa整定值时的最小流量应在额定流量的%～%之间变化。
因此,冷水机组运行时,要求的流量下限必须高于压差保护所对应的最小流量,否则不起保护作用,还有可能出现局部冰冻。
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。
一次泵变流量系统在实际设计中的应用和体会
一次泵变流量系统在实际设计中的应用和体会
张鑫
【期刊名称】《建筑节能》
【年(卷),期】2013(000)005
【摘要】本项目是一生产精密机床的标准厂房,厂房空调为有温湿度要求的工艺空调.中央空调冷冻水系统采用一次泵变流量形式.介绍了系统所涉及的重要部件和组成,简述了设计选型、系统设计方法及控制理念,总结分析了热泵机的选择、水泵的选择、旁通管的设计、电动两通阀的设置、控制系统等.
【总页数】3页(P22-24)
【作者】张鑫
【作者单位】福陆(中国)工程建设有限公司,上海201103
【正文语种】中文
【中图分类】TU831
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VPF 系统
Primary Pumps
Bypass Flow Meter
Typical load with two way valve
系统设计要点
蒸发器水流量限制
标准换热管满液式蒸发器,一般水流速最小限 制为0.45m/s
干式(DX)蒸发器的限制通常用 GPM/ton表示, 参考供应商提供的 最小/最大流量参数. 典 型的最小流量约1-1.5 gpm/ton, 最大约 3-4 gpm/ton.(1 gpm=0.063 L/S)
44.0 500 ton chillers °F 1000 GPM Each
56.0-44.0°F
Secondary Pumps 3000 GPM @ 44.0 °F
44.0 °F
44.0 °F
No flow
44.0 °F Typical Coil
56.0 °F
部分负荷下的一次/二次泵系统
53.0 °F
VPF
44.0
TONS STAY
°F
THE SAME!!
Tons = GPM *T
Secondary Pumps
24
2250 GPM @ 44.0 °F
44.0 °F
44.0 °F
750 GPM @ 44.0 °F
2250 GPM @ 52.0 °F
44.0 °F Typical Coil
52.0 °F
Automatic Isolation Valve
流量需求和负荷需求是独立的 – 关键问题
VPF 系统设计与运行中的问题
系统实施、调试增加难度 蒸发器水流量突然变化
加机的时候容易出现问题
使用同型号同压力降的机组时,系统运行会 比较好
需要更加复杂的控制系统
需要同时控制机组的负荷调节和水量调节阀 更加复杂的旁通控制
Automatic Isolation Valve
系统设计要点
VPF系统成功的关键：
1、冷水机组最小允许水流量：一般要小于设计流量的 50% 2、冷水机组能承受的水流量变化率，即每分钟的水流 的改变量，% full flow/min：一般推荐25~30% 3、旁通管上安装隔离阀，总管上安装灵敏流量计，用 来控制隔离阀的开启 4、机组群控系统
YORK 能力
Typical load with two way valve
部分负荷下的VPF 系统
Automatic Isolation Valve Closed
Chiller off
Chiller off
系统流量低于机组最小流量
Closed
200 GPM @ 44.0 °F
50.0 Primary Pumps °F 400 GPM (one operating)
通过调节阀旁 通机组最小水 流量 复杂
一次/二次泵系统 恒速一次泵，变速 二次泵 仅分布系统
流量需求和机组负 荷对应 平衡一次和二次水 路
简单
设计负荷下的一次/二次泵系统
56.0 °F
56.0 °F
56.0 °F Primary Pumps 1000 GPM Each
3000 GPM @ 56.0 °F
设计负荷下的VPF 系统
500 ton chillers 1000 GPM Each 56.0-44.0°F
44.0 °F
44.0 °F
44.0 °F
Bypass Closed
3000 GPM @ 44.0 °F
Typical load with two way valve
部分负荷下的VPF 系统
VPF 与一次/二次泵系统的主要区别
减少了一组泵 蒸发器水流量变化 冷冻水流量的控制和冷量的控制是分开独立
的 – 关键区别 旁通管的作用改变 流量计和控制系统是必不可少的
VPF 与一次/二次泵系统的主要区别
泵 变流量 负荷控制 旁通管
控制要求
VPF系统 变速一次泵
机组及分布系 统（水系统） 流量需求独立.
400 GPM @ 50.0 °F
44.0 °F
Bypass Open 200 GPM @ 44.0
Flowmeter
200 GPM @ 56.0 °F
Typical load with two way valve
VPF 系统的优点
降低初投资
减少了一组泵,电机及基础 更少的管路和电力接线 减少安装费用 更小的旁通管 但是要增加流量计
VPF 系统
Primary Pumps
Bypass Flow Meter
Typical load with two way valve
Automatic Isolation Valve 56.0
°F
56.0 °F
56.0 Primary Pumps °F 1000 GPM Each
3000 GPM @ 56.0 °F
VPF 系统的优点
减少机房面积
提供更多的建筑面积用于出租 或者, 给其他设备提供空间
更高的稳定性
减少了机电设备 任何一台泵都可以服务与冷水机组
VPF 系统的优点
节能-减少水泵能耗
节约能耗 3 ~ 8 %
VPF 系统的优点
克服低ΔT综合症
冷水机组不再根据流量需求加载(Chillers are not staged on by flow requirements)
一次泵变流量系统 VPF System
内容:
什么是一次泵变流量(VPF)? VPF 与一次/二次泵系统的主要区别 一次/二次泵系统 一次泵变流量系统(VPF) 一次泵变流量(VPF)的优点 一次泵变流量系统(VPF) 设计要点
什么是一次泵变流量(VPF)?
相比较一次/二次泵系统,减少了一组泵 流过蒸发器的流量变化 某些方面的特征类似一次/二次泵系统
44.0 °F Typical Coil
56.0 °F
一次/二次泵系统: Low Δ T
OFF
50% System Load
53.0 °F
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
2000 GPM @ 53.0 °F
Secondary Pumps 1500 GPM @ 44.0 °F
Automatic Isolation Valve 5Primary Pumps °F 750 GPM Each
2250 GPM @ 56.0 °F
75% System Load
44.0 °F
44.0 °F
44.0 °F
Bypass Closed
2250 GPM @ 44.0 °F
44.0 °F
44.0 °F
500 GPM @ 44.0 °F
1500 GPM @ 56.0 °F
44.0 °F Typical Coil
56.0 °F
一次/二次泵系统: Low Δ T
50.0 °F
50.0 °F
50.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each 3000 GPM @ 50.0 °F
有很多应用实例 能承受 50%流量变化率/分钟
减机时不会出现任何问题 先进的控制顺序增加了系统稳定性
能同时协调控制机组负荷，机组侧调节阀和负荷侧 调节阀
最小限制流量为30% VSD与VPF完美结合，使水系统节能达到最大化
VSD是冷水机组本身变频，大大节约能耗 VPF是冷冻水泵变频，节约冷冻水运送能耗 对于一个系统，冷水机组的输入电功率远大于水泵
的输入电功率，因此VSD能节约更多的能耗
总结
VPF 系统能节能和节省初投资 实施和控制的复杂性增加 在许多应用场合下，是一种好的选择，
但并不是任何一个应用场合的最佳 选择
VPF
Variable-Primary-Flow Systems may…
Reduce Energy Use Reduce First Costs Reduce Operating Costs
一次/二次泵系统
Secondary Pumps
Primary Pumps Automatic Isolation Valve
Primary Pumps
Typical load with 2 way valve
VPF 系统
Bypass Valve
Flow Meter
Typical load with 2 way valve
53.0 °F
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each 3000 GPM @ 53.0 °F
44.0
75% System Load
°F
Secondary Pumps 2250 GPM @ 44.0 °F
44.0 °F
44.0 °F
750 GPM @ 44.0 °F
2250 GPM @ 56.0 °F
高水压降设计意味着高流速和更大的流量调 节范围
不要将流速设计得太高,按部分负荷时“过流” (“overpump” )而定
机组能处理水流的突然变化
系统设计要点
流量变化率 – 增加一台机组
加机过程 From 1 to 2 From 2 to 3 From 3 to 4 From 4 to 5
水流量减少 50% 33% 25% 20%