一次泵变流量系统参考文档
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
一次泵冷水变流量系统设计及控制策略
一次泵冷水变流量系统设计及控制策略华东交通大学罗新梅摘要一次泵变流量系统与一次泵定流量/二次泵变流量系统相比具有初投资小、节省制冷机房占地面积和降低运行费用等优点。
本文阐述了一次泵变流量系统在工程应用时在设计上应注意的问题以及应采取的相关控制策略。
关键词一次泵冷水变流量系统设计控制策略0引言随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调能耗在生产和生活总能耗的比重越来越大，目前国内空调能耗占居民建筑能耗的25%~35%，占公共建筑能耗的30%~45%。
空调系统年能耗中冷水机组的能耗约占33%，水泵能耗约占22%，冷却塔能耗约占2%，风机能耗约占43%，尽管水泵功率较小，但水泵能耗却占到制冷机房能耗的2/3[1]。
可见，如果水系统采用节能技术，具有很大的节能空间。
空调水系统的发展经历了定流量，一次泵定流量/二次变流量，随着制冷机组控制技术的发展，近年来一次泵变流量系统也不断得到应用。
目前离心机蒸发器最小冷水流量可降到设计流量的30%左右[2]，螺杆机蒸发器最小冷水流量可降到设计流量的40%左右[3]，蒸发器最小允许水流量与冷水机组品牌有关，在工程应用中须向产品制造厂家进行详细咨询。
在一定范围内改变蒸发器水流量，不会对冷水机组的效率及稳定性产生影响，这为一次泵变流量系统的工程应用提供的技术保障，但是要充分发挥一次泵变流量系统减少初投资及节能潜力，在实际应用中应如何进行系统设计，怎样进行系统控制，是暖通设计师值得关注的问题。
1冷水变流量系统常用类型“变流量系统”是指在水路系统的空调末端使用二通调节阀的系统，是与水路系统末端使用三通调节阀或不使用调节阀的“定流量系统”相对而言的。
所谓“变流量”与“定流量”均是指输送冷水的水路系统的流量是变化的。
变流量系统根据其系统构成形式不同，又可分为“相对的变流量系统”，即冷量制备环路是定流量，而冷量输送环路是变流量（如一次泵定流量/二次泵变流量系统（图1）、传统的一次泵变流量系统（图2））；和“真正的变流量系统”，即冷水机组蒸发器变流量系统（如一次泵变流量系统（图3））。
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样本
一次泵变流量系统(VPF)1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器流量和温差冷量调节：与活塞机组介跃调节不同样,离心冷水机组控制是依照实际需求负荷大小来控制压缩机运营状态,最后通过变化导叶开度大小来控制。
变化导叶开度大小,可调节制冷剂循环流量,控制蒸发温度,调节制冷量,最后达到加载、卸载,控制出水温度目。
这种调节可实现无级持续调节,可精准调节到负荷规定,精密控制出水温度。
模糊逻辑依照温度误差(与设定值偏差) 和变化速度求出所需加载/卸载量,从而将冷水温度控制在设定范畴内。
导叶电机依照4～20mA 电流输入信号,每0. 3 %地增长或减小导叶启动度,这样调节足以保证经导叶调节后流量持续性,实现无级调节。
加载时,导叶启动度增大;卸载时导叶开度减小。
高精度导叶持续调节可精准控制水温在±0. 3 ℃以内。
见图2。
控制系统依照温度偏差值和温度变化速度来拟定与否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
在接近系统安全阈值时,会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制循环。
“—→”代表系统控制“—→”代表控制系统实行操作后有也许引起现象如图3 所示,系统控制和实行控制操作后而需要进一步控制形成封闭循环。
控制操作实行最后通过导叶开并增大或减小来完毕。
控制系统通过综合使导叶维持在某一启动度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程加载过程,在电流限制同步导叶由小逐渐开大,冷水温度不断下降,达到制冷目。
当机组达到负荷后,出水温度已达到或低于设定点温度,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,最后维持在某些负荷运营。
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营,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3 ℃如下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
或进入再循环运营模式控制。
冰机加减机：加机（4种方式？）：1. 冷冻水系统供水温度T S1高于系统设定温度T SS并持续一段时间2. 压缩机运营电流比例（合用于出水温度精度规定高场合，需要注意机组出力和运营电流不符合状况）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)。
一次泵变流量系统(word文档良心出品)
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。
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。
一次泵变流量系统及其应用
万方数据 万方数据图３温差控制水泵转速原理图４末端压差控制水泵转速原理通过压差控制水泵减速运行。
使压差减小时设定值。
反之，则控制水泵增速运行。
使压差增大到设定值。
３．３控制方式对水泵运行的影响从原理上讲．温差控制法可以做到水泵能耗以转速三次方的关系递减．是最节能的控制方式．但在实际工程中．如果用户侧负荷未按同一规律变化．很容易出现管网水力失衡的问题。
如建筑中有餐厅、歌舞厅，这些用户在负荷在系统中占主导地位．假设它们的负荷基本恒定。
若其他小用户负荷改变．系统供回水温差变化不会太大。
供水量几乎不变．这将导致小用户供水量达不到要求．从而供冷失衡。
加之温差控制存在滞后现象．这些都限制了温差控制在工程的应用。
但由于温差控制系统有较高的节能效果，可将之用于表冷器端水量调节比较同步的系统．如大型商场。
或一次泵定流量系统的改造，因为温差控制比较容易操作．减少了压差控制特别是最不利末端压差控制的布线和施工带来的麻烦。
而且改造管网中的最不利管路很难确定。
在压差控制中．对于不同位置的压差测点的设置．其节能效果也不同。
从图２可以看出末端压差控制法与干管压差控制法的压差设定值大小是不同的。
末端压差控制法压差设定值通常较小，而干管压差控制法压差设定值通常较大。
如图５所示，压差设定值的不同将会对水泵效率与能耗产生影响．曲线①、②分别为干管压差控制、末端压差控制的管网特性曲线。
曲线ｎｏ为设计工况下的水泵特性曲线，曲线ｎｈｎ。
为变频后水泵特性曲线。
设计工况点０点对应水泵的效率为１１。
，ｍ点的效率最高。
当用户侧负荷发生变化系统流量为Ｑ，时，干管压差控制与末端压差控制的水泵工作点分别为Ａ点与Ｂ点。
分别过Ａ、Ｂ作抛物线②、①交曲线ｎｏ于ｃ、Ｄ。
由相似原理可知，Ａ点与Ｃ点为相似工况点，Ｂ点与Ｄ点为相似工况点．从而Ａ点与Ｃ点的效率相同．Ｂ点与Ｄ点的效率相同。
从而结合图５可得到以下结论：（１）冷冻水系统有压差设定值时．水泵变频后效率会降低．变频程度越大。
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。
VPF一次泵变流量系统
7 °C ΔP 旁通开启 20 L/S @ 7°C
一次泵
9.5 °C 40 L/S (一台运行)
40 L/S @ 9.5 °C
11
流量计
20 L/S @ 12 °C
一次泵变流量系统 – 最低流量
ΔP
OFF
系统流量低于机组最小流量 冷冻水温度重设 提高机组效率＆稳定性 减少旁通能量损耗
2
二次泵变流量系统
系统特点： 1、一次泵定流量，二次泵变频
2、旁通管不设置阀门
3、末端设置二通阀
控制逻辑：
1、末端负荷的变化，通过二通阀调 节水量实现 2、二通阀调节引起的压差变化来调 节二次泵的转速，多余/不足的水由 旁通管分流/补充。 3、负荷调节：机组卸/加载由冷冻 水出水温度控制；加/减机组根据冷 水机组电流控制
旁通管路
通过调节阀旁通机组需求的最 小流量 复杂
平衡一次水系统与二次水系统
控制需求
简单
14
Thanks!
谢谢！
一次泵
12 °C 7 °C ΔP 旁通关闭
带二通 阀的典 型负荷
75 L/S 每台
225 L/S @ 12 °C
10
一次泵变流量系统 – 最低流量
ΔP
OFF
系统流量低于机组最小流量 • 旁通阀控制 保护机组安全运行
自动隔离阀
关闭
ΔP
OFF OFF
关闭
OFF
ΔP
ON ON
20 L/S @ 7 °C
12 °C
ON
ΔP
ON ON
一次泵
12 °C 7 °C ΔP 旁通关闭
带二通 阀的典 型负荷
100 L/S 每台
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ppt课件
• 由二次侧阻力降选泵（盘管、 控制阀、管道等）
• 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 旁通流量
Chiller #1 旁通管
变频器
SUPPLY DE MAND
冷水生产侧 冷水分配侧
问题： 主机部分负荷 VS 一次侧水泵满负荷
空调箱
压差传感器
两通 控制阀
5
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
冷水生产侧 负荷侧
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
+ 主机控制器的革命 + 节约初投资
– 水泵占用空间 – 水泵的配电线路 – 冷冻水管路
+ 节约运行费用
– 水泵耗电
17
VFP systems:
一次变流
• Reduces total annual plant energy 3-8%
•减少机房能耗3-8%
• Reduces first cost 4-8%
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
6
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：
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(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
Байду номын сангаас
System Analyzer™
VVeerrssiioonn 55..00
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.
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。
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?Reduces first cost 4-8%
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：
蒸发侧流量或压差与旁通阀
300 m3/h
DP
问题：主机部分负荷 VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！
二次泵和一次变流量系统技术比较
一次泵 二次（输送）泵
旁通管 加/减载依据 流量测定
二次泵系统 1 机1泵
一次泵变流量系统
无, 因此: ? 减小冷冻机房 ? 减少管道、管线等
? 由二次侧阻力降选泵（盘管、 控制阀、管道等）
可允许流量变化率
? 一次变流量系统中冷冻机选型的重要参数
– 冷冻机处理/应对流量变化的能力 – 定义为“每分钟相对设计流量的变化率”
? 可允许流量变化率越高越好 ? 1台冷冻机开启到2台冷冻机开启引起的流量变化:
– 具有 2%/分钟可允许流量变化率的机组需要30分钟达到稳定 – 具有 10%/分钟可允许流量变化率的机组需要5分钟达到稳定 – 具有 30%/分钟可允许流量变化率的机组只要1.6分钟达到稳定
? 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
冷冻水一次泵变流量机房系统
Annual Chiller Plant Energy Consumption
年冷冻机房能耗 kwh
1970' s
2000's
23% 4%
73%
36% 6% 58%
Chiller Cooling Tower Water Pumps
内容提要
? 一次泵蒸发器侧 定流量，用户侧 变流量 ? 二次泵蒸发器侧 定流量，用户侧 变流量 ? 一次泵蒸发器侧 变流量，用户侧 变流量
-500.00 0:50:00
一次泵蒸发器侧 变流量，用户侧 变流量
? 主机控制器的革命 ? 节约初投资
– 水泵占用空间 – 水泵的配电线路 – 冷冻水管路
? 节约运行费用
– 水泵耗电
VFP systems:
一次变流
?Reduces total annual plant energy 3-8%
?减少机房能耗 3-8%
80
T
ater
W 70
60
50
40
30 0:00:00
Capacity Control w/o Water Flow Compensation
Evaporator Water Flow
Evap Entering Water Temp
Evap Leaving Water Temp
0:10:00
Chiller off
一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
500 m3/h
DP
?末端二通调节阀与室温传感器 ?旁通管设压差旁通阀 ?加/减冷冻机，
?供水温度 ?回水温度
200 m3/h
300 m3/h
问题：主机部分负荷 VS 水泵满负荷，水泵耗能浪费！
二次泵---蒸发器侧定流量，用户侧 变流量
Chiller #2
?末端二通调节阀与室温传感器，闭环
0:10:00
Evap Leaving Water Temp
0:20:00
0:30:00
Time (hour:min:sec)
0:40:00
1,500.00
1,300.00
1,100.00
900.00
700.00
[gpm]
500.00 Flow
300.00
Water
100.00
-100.00
-300.00
多机瞬时流量变化（增加一台机组时）
运行的冷冻机 台数 1
2
3
4
5
*当隔离阀打开时时 % 流量变化率 = 1 – (运行机组台数 ) / (( 运行机组台数 + 1)
流量变化
50% 33% 25% 20% 17%
50% Flow Reduction
130
120
110
100
F] 90
[deg
p
m e
Chiller on
0:20:00
0:30:00
Time (hour:min:sec)
0:40:00
1,500.00
1,300.00
1,100.00
900.00
700.00 m]
p
[g
500.00
w Flo
ater
300.00 W
100.00
-100.00
Chiller off
-300.00
-500.00 0:50:00
With Compensation
130
120
110
100
p[degF]
90
m Te
80
ater W
70
60
50
40
30 0:00:00
Capacity Control with Water Flow Compensation
Evaporator Water Flow
Evap Entering Water Temp
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；
?旁通管，无压差旁通阀
?加/减冷冻机， ?供水温度，或旁通水流方向旁通水流量 ?旁通水流方向和水流量
Chiller #1
旁通管
S UPPLY
冷水生产侧
DE
M AND
冷水分配侧
问题： 主机部分负荷 VS 一次侧水泵满负荷
空调箱
压差传感器
变频器
两通 控制阀
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧 变流量
冷水生产侧 负荷侧
蒸发器流量（或蒸发器压差）
冷冻水一次泵变流量的可行性
? 冷水机组性能保证 CH530 控制器的控制性能
? 自控系统设计
UCP 2 ?? o
UCP2
Feedback
7 oC
CH 530
Feedforward CH 530
Feedback
Σ
?? o
7 oC
机组变流量性能指标
? 蒸发器允许的最低流量 ? 可允许的流量变化率