空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制
谈空调水系统变流量运行节能措施
设施设备 Facilities & Equipment空调系统是为了优化空气环境，使得空气达到建筑需要的状态，包括对温度、湿度、空气流动速度等进行调节，达到人体舒适度，满足人们对生活环境质量日益日益提高的现代化生活要求。
1 空调水系统变流量运行节能重要性现代化建筑的集中空调系统是较为复杂和庞大的，全空气系统通气换气好和全系统占用空间小，是当前空调系统优化后的效果，满足人们对建筑物使用功能和舒适性的要求。
在空调系统优化过程中降低水系统的能耗是十分必要的，这是因为空调系统近90％的时间在65％的负荷下运行，其中冷冻水泵的耗电量占整个系统耗电量的15％左右，冷冻水泵和冷水机组的能耗约占整个空调系统能耗的55％左右，空调系统的好坏与水输送和风能耗降低等有关，对于空调水系统运行可靠性和节能性要予以重视。
此在部分空调系统中，冷水机组耗电量约占整个系统耗电量40％。
负荷下根据实际工况要求运行的空调系统与设计工况决定水泵和冷水机组的运行方式。
空调水系统在部分负荷下输送的节能问题主要集中在合理分配冷冻水和节约水系统能耗问题上，使冷水机组和水泵在空调部分负荷下运行时与实际建筑物所需冷量相匹配，输送的冷量最大限度地节约水泵输送能耗，必须寻求一种较合理的控制方法做到合理控制水泵和冷水机组的启停以及冷水机组的制冷能耗。
空调水系统主要由冷水机组、冷冻机泵、冷却水泵等组成。
系统中在蒸发器运行后经过换热，将低温水经过冷冻，将水输送到空调机组末端，室外空气和室内空气按照一定比例进行新风回风的转换，使得室内空气去湿去热，达到室内温度、湿度、气流速度等的适宜度。
空调水系统的能耗主要是由于制冷机组和输水水泵等产生由于空调系统大量采用间接制冷的方式，冷冻系统有冷热水进行能耗的转换，需要进行水泵输送能量的控制，将冷水机组耗电量加以降低，才能达到空调水系统的能耗节约目的。
进行空调水系统运行的优化，重点在于冷热源机组的选用，要考虑到全年负荷的变化以及设备的影响等，避免使用能耗较高的系统运行方法达到节能目的。
空调一次泵变频变流量的系统节能与控制分析
空调一次泵变频变流量的系统节能与控制分析摘要：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；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。
空调水系统变流量节能控制
空调水系统变流量节能控制前言近年来，环境保护和能源消耗已成为全球重要的议题，各行各业都在积极采取节能减排的措施。
空调系统作为大型建筑物的重要能耗设备之一，已经成为节能减排的重点关注对象。
通过对空调水系统变流量节能控制的研究，可以有效降低能耗，减少环境影响。
空调水系统空调水系统是指空调主机、冷却塔、水泵、水箱、水管及阀门等构成的闭合水路系统。
它通过水作为热载体，将室内的热量通过主机传入水中，然后经过水泵推动水流到冷却塔中降低温度，最后再次流回主机，循环往复。
空调水系统的水循环流量大小对热交换器的散热效率和整个系统的能耗有很大的影响。
变流量节能控制传统的空调水系统通常采用恒流量水泵来控制系统的水流量，这种方案的问题是没有考虑系统的实际工况，将增加许多不必要的能耗。
而变流量配水泵采用变频器对水泵电机的转速进行调节，根据系统的实际负荷情况来调节水的流量，可以实现最大程度的节能。
通过控制水泵的输出功率和水流量，将能耗控制在最低水平，达到节能的效果。
节能效果空调水系统采用变流量配水泵后，能够实现节能效果的显著提升。
根据实际的环境条件和设备情况，采用变流量节能控制技术后，系统能耗可以减少20%以上，同时系统的维护成本也随之降低。
除了能够节约能源，这种节能控制技术还能够降低系统的污染排放量，一定程度上减少环境污染的影响。
空调水系统变流量节能控制技术是一种有效降低能耗、减少环境影响的技术。
它通过控制水泵的流量大小，使得系统能源利用率得到最大化的提升，因而节能效果显著。
在实践中，各行各业应当积极采用此类技术，为环境保护和能源消耗做出自己的贡献。
一次泵变流量系统在空调系统的节能探索
一次泵变流量系统在空调系统的节能探索摘要：对一次泵变流量系统的工作原理；与一次泵定流量，二次泵的差异、系统的优缺点及控制进行了介绍，变流量冷水机组的选择。
关键词：一次泵变流量系统；一次泵定流量系统；二次泵系统；变流量冷水机组1.引言通过大量的研究，实验数据表明，集中式空调系统中在夏季的用电负荷中，其中水系统（冷冻水泵、冷却水泵、冷水机组等阀件管材）的输配能耗占总能耗的28%～32%。
降低水系统的输配能耗，对集中式空调系统的节能有着重大的实际意义。
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（离心式变流量冷水机组25%-125%，螺杆式变流量冷水机组40%-125%，精确数据请参照制造商的ARI标准选型报告）；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。
2.常规的冷水系统形式常规设计中，要求冷水机组蒸发器侧定水流量运行，与之相对应的冷水系统为：一次泵定流量系统和二次泵变流量系统。
2.1 一次泵定流量系统一次泵定流量系统（如图下图所示）是以往应用最广泛的系统形式。
过去冷水机组生产商要求冷水机组蒸发器的冷水流量维持不变，使蒸发器不会发生流量的突然减少，以确保不会因为压缩机卸载不及时而发生蒸发器结冰。
一次泵定流量系统的设置要求主机与水泵一一对应。
开机前先开冷冻水泵和冷却水泵，然后再开主机，保证通过主机的水流量和冷水机组的正常运行。
空调水系统变流量节能控制
空调水系统变流量节能控制【摘要】空调水系统变流量节能控制是当前暖通工程研究的热点也是建设资源节约型社会的要求，本文首先对空调水系统的变流量设计的原理和方法做了简单的介绍，然后说明了影响水泵变频调速范围的因素，最后提出了节能控制的措施。
【关键词】空调水系统变流量节能控制随着人们节能意识的加强，空调水系统变流量节能控制技术在工程(特别是在一次泵系统)中得到了大量的应用，其节能效果得到了广大专业人士的认同，本文对空调水系统变流量节能控制做了进一步的探究。
一、空调水系统的变流量设计原理与方法关于空调水系统的变流量设计，近来在节能要求的驱动下其应用日益广泛，实现的方法也多种多样。
其基本的判断都是认为在以水为冷(热)传递媒介的空调系统中，其水的循环输送能量占整个空调能耗的比重较大，节省了输送能量也即节省了空调能耗，对此行家们都有共识，所不同的是采用什么样的原理、什么样的方法和什么样的设备才能实现最大限度的节能，方式方法不同结果可能很不一样。
因此本文推荐采用二级或三级分布式动力设备布置模式和脉动控制模式相结合的方法，并就这一方式进行分析，认为这应是一种既在理论上成立，又在设备的实现上可行的一种设计方法，主要包含有二种思想，第一，控制模式，第二设备布置模式。
分布动力与脉动变流量系统设计的基本节能理念与方法：1）尽可能降低系统的总阻力，包括机器阻力、阀门管件阻力（动态，静态）、末端盘管的阻力。
2）以供回水温度差作为变流量控制调节的依据。
3）将总供水泵，管道加压泵和末端空调机的开关控制三级设计作为一个完整可靠的分布式动力变流量系统的必须。
4）不设旁流、旁通管路。
当然对于保证冷水机组最小流量的旁通，水系统净化用旁通净化器等功能用途另当别论。
5）采用变流量管道加压泵（或称三次泵）这种有源变动力方式代替固定或变阻力的无源无动力调节阀件。
理论上说在各个支管环路上都装上变流量管道加压泵，具有最好的节能性与平衡性，究竟设多少？在何处设置？需要进行经济比较后决定。
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））。
冷冻水系统的节能设计
冷冻水系统的节能设计众所周知冷冻水系统向来是耗能大户，特别是具有净化空调环境的工厂，其冷冻站耗能占全厂用电量1/3以上，人们一直以来都很重视它的节能问题。
这里针对电制冷的系统简单从设计角度进行介绍。
冷冻水的解决方案制定对系统耗能影响很大，比如是定流量还是变流量系统。
现在的研究偏向使用一次泵变流量系统，不仅考虑节能同时兼顾初投资。
采用一次泵变流量系统，在水泵变流量范围内就可以直接与用户侧的流量相匹配，在流量变化范围内没有旁通量，这就意味着没有多余的能耗（冷水机组必须有相应负荷运行能力，同时对流量的反应足够快）。
采用变频调速器来调节流量，节电率为20％～50％。
另外冷水机组冷冻水供水温度和温差，冷却水供水温度和温差对冷水机组的制冷系数及水泵能耗产生直接的影响。
提高冷冻水供水温度和降低冷却水温度都可以提高制冷系数，而增大供回水温差可相应降低水泵能耗。
在负荷端允许时，当机组低负荷运行时提高冷冻水温设定值将会显著地降低电能消耗。
大温差/小流量（低流量系统）不仅在满负荷下节能，在部分负荷下的节能趋势与满负荷相似，但节能效果更为显著，且可相应降低初投资。
因此在满足用户使用要求的前提下，确定合理的参数对节能很有利。
设备选型方面通常大的电制冷冷冻水系统都是采用水冷冷水机组加冷却塔的组合。
在此系统中冷水机组是节能的重点，一般它要占系统总能耗的60%，而水泵和冷却塔各占25%及15%。
因此冷水机组的选择非常关键，选用高效节能冷水机组，单位制冷量能耗低的产品。
在选用冷冻机时应考虑一次投资和经济运行费的综合分析，一般性能系数高的设备一次性投资大，但运行费用低。
如全年运行时间长的制冷系统，运行费用高应选较高性能系数的设备。
在一个大系统中选择单机制冷量时还应考虑用户的最小冷负荷应大于所选制冷机的最小冷负荷极限。
有时因为这个原因在同一个系统中会采用两种机组，以求达到大范围的安全、高效运行。
在相同情况下，应选用噪声低、初投资小、维护检修方便的机组。
变流量空调冷冻水系统节能探讨
信号 ， 控 制 器将 该 信 号 与 系统 设 计 的 数 值
进 行 比较 ， 根 据 输 出信 号 控 制 冷 冻 水 泵 的
转速 ， 保证 正常 温 度 供 应 。 冷 冻水 在 流 动过
程 中容 易 受 到 外界 环 境 温 度 的影 响 ， 且 必
差 控 制 。 在 不完 全 运 行 的 状 态 下 ， 室 内的 须 经 过 一 个循 环之 后 才 能 够 反 映 出温 度 变
大 大 提 高 了变 流 量 空 调 冷 冻 水 系统 的 节 能 时 ， 蒸 发 器 中 的 水 流 速 度 变 小 并 不 会 影 响
于发展 阶段， 各 项 指 标 还 需 要 进 行 理 论 上 大 ， 当压 力 降 增 大 时 其 压 缩 机 的 吸 气 压 力
的 进 一步 研 究 。
一
般 是 设 计工况 下最不 利 环路 的压 差 值 ， 主 效 果。 其 中的 变 流 量 系统 是 实 现 空 调 系统 到盘 管 水侧 换 热量 …。 还 可 以 发现 当冷水 机 要 是 保证 空 调 系统 能 够 在 任 何 工 况下 正 常 进一 步节能的重要指 标。 但 空 调 水 系统 中 组 中的 制 冷 剂 流 过 蒸 发 器 盘 管 时 ， 其 流 速 运 行 。 对 于 变 流 量 系统 的 运 用 以及 节 能 指 标 还 处 增 大 时 盘 管 内的 沸 腾 换 热 系 数 也 会跟 着增 ２ ． ２
Ｓｃ ｉ ｅ ｎｃ ｅ ａ ｎｄ Ｔｅｃ ｈ ｎｏｌ ｏｇ ｙ ｌ ｎｎ ｏｖ ａｔ ｉ ｏ ｎ Ｈｅｒ ａｌ ｄ
工 程 技 术
变 流量 空 调冷 冻 水 系 统 节能探 讨
周庭字 （ 国核工程有限公司 上海 ２ ０ ０ ２ ３ ３ ）
变流量空调冷冻水系统管网特性及节能优化研究
中文摘要摘要集中空调系统通常根据峰值负荷设计，但在实际运行过程中，绝大部分时间都不是满负荷运行，变流量空调系统便是为了解决这一问题应运而生的。
相比于定流量空调系统，变流量空调系统可以根据末端负荷变化，调整机组的制冷量，并且相应地改变水泵频率，进而调节系统流量以匹配末端负荷的变化，而不仅仅是改变通过末端设备的水量，从而减小水泵功耗。
但同时流量的降低也可能导致冷水机组运行能效的下降。
因此，在衡量变流量系统的能耗和节能效果时应考虑冷机EER、水泵效率、电动机效率及变频器效率等随负荷的变化情况。
如何进一步提高水系统中各能耗设备的运行效率一直是业界所关注的焦点问题之一，日益受到研究者、设计者和运行管理者的高度重视。
冷机—水泵组和水系统之间的联合优化设计，对空调品质、系统节能运行和环保效果等方面将产生重大影响。
论文首先建立了一次泵变流量系统冷水机组和冷冻水泵的能耗模型。
对于冷水机组，首先分析了压缩机、蒸发器和冷凝器等部件的换热和能耗特性，然后联合组建冷水机组通用能耗模型，随后结合一次泵变流量系统在不同控制策略和不同末端控制形式下的整体换热特性，分别建立相应的冷水机组能耗模型，最后分析了一次泵变流量系统中冷水机组能耗的主要影响因素。
对于冷冻水泵，首先结合水泵特性曲线与管网系统的匹配关系，建立变频水泵通用能耗计算模型，然后分析了不同控制策略下管网的压差特性和水泵工作点的运行规律，分别建立起相应的变频水泵能耗模型。
然后搭建了变流量集中空调系统实验台，开展对一机一泵制水系统在末端全为通断控制（实验1）和末端为通断控制与连续调节混合（实验2）的两种水系统型式分别在定干管压差和定温差两种控制策略下的实验研究，探究冷机和变频水泵的运行特性，并与理论分析相互印证。
实验发现：①不同末端控制形式和不同控制策略对系统整体的换热特性造成不同的影响：定温差控制策略下，不同末端控制形式的冷冻水供回水温差基本处在4 ~ 5.5℃；定干管压差控制策略下，末端为通断控制的系统出现“大流量小温差”现象，末端为通断控制与连续调节混合的系统小温差现象减轻；不论在哪种末端控制形式和控制策略下系统整体换热特性均不同于单一盘管的换热特性。
空调水系统变流量节能控制论文
空调水系统变流量节能控制【摘要】阀位的控制以及变流量控制实验平台的设计是该文章的主要研究方向。
该控制法之所以被认为是一种节能性能好，切易于实现广泛化的主要原因是将其与其他方法进行了对比分析，。
【关键词】空调水系统，变流量，节能控制，实验研究中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：一.前言为了能够降低空调在运行过程中的能量消耗，提高对于能量的利用率，因此对空调进行变流量控制是必不可少的。
这一课题已经成为了全球性的课题，推广出节能性能优越的新型方法一直是众多专业人士的最终目标。
二、控制策略分析通过不断的实验研究发现：要达到理想的三次幂效果，需要管网阻力系数s不发生改变，这个时候节能效果也是最佳的。
例如在温差控制下末端如果不增设调节阀的情况下，节能效果会较好。
在一定范围内阻力系数s与节能效果呈现出负相关的关系。
调节阀是引发中央空调系统中阻力变化因素的主要因素，调节阀开度减小时，系统阻力系数s值增大；反之亦然。
因而只有保证调节阀的整体开度增大，才能使负荷时的系统阻力系数达到最小。
我们也可以认为调节阀的开度是影响变流量控制的主要因素。
阀位控制法顾名思义就是通过阀位的控制来达到预期的效果，该种方法是通过降低空调水系统阻力系数，以寻求最大程度上节能。
如果想了解下这种控制方法，我们可以来看看下面的简化空调水系统。
假设存在某一中央空调系统 (见图1)，含有n个空调用户，每个用户支路设置电动调节阀。
用户按实际需要设定期望温度 t 后，将该期望值与室内实际温度 t比较，得出它们之间的温差△t。
由温差△t与电动调节阀开度变化△v之间的关系△v =f(△t)得到电动调节阀的开度变化△v，并由电动调节阀上一时刻的开度值v0，最终得到电动调节阀的当前开度v=v0+△v。
管内介质流量会随着电动调节阀开度的变化而变化，从而可以将系统给予用户的冷热量进行优化调整，最终得到我们预期的温度。
在这个时候我们也可以得到电动调节阀反馈的阀位信息。
中央空调冷冻水一-二次定变流量节能控制逻辑和策略
中央空调冷冻水一\二次定变流量节能控制逻辑和策略摘要：随着我国高层建筑及智能化大楼的大楼涌现，中央空调系统的应用也得到了飞速的发展，而中央空调系统的能耗约占建筑总能耗的60%以上，因此中央空调系统的节能降耗也引起人们的关注。
本文在分析中央空调冷冻水一、二次定变流量节能控制的基础上，研究了其控制逻辑和策略。
关键词：中央空调；变流量；逻辑；策略一．中央空调水系统二次泵变频节能基本原理空调水泵变频控制装置的变频控制理论基础是：伯努力方程在空调系统中的应用，即水泵的扬程只需克服系统的沿程水头损失和末端局部水头损失之总和。
通俗地讲就是量体裁衣，只是提供系统需要的，而不是多余的，没有提供多余的就是节约了能量。
其变频控制技术的目标和理念是：在满足系统负荷需求下，采用变流量和变扬程的控制，并在控制系统中内嵌水泵、变频器和马达的参数曲线，以最节能的方式也就是最高效率原则来判断和控制水泵启停的台数，达到最佳节能效果。
而非简单的以水泵的流量或水泵效率范围作为水泵的启停依据。
例如：图A-1上述计算显示，开2 台水泵操作同样能满足系统负荷，但比开1 台水泵要节能75%。
内在原因是扬程需求在起作用，空调水系统是变压变流量，当流量减低时，流速也降低，且流速和扬程是平方关系，即当负荷是50%时，扬程仅需原来的25%，节能是很巨大的。
而开1 台水泵就要提供100％的扬程，75％的扬程就是多余的，也就是浪费的。
所以在空调水泵变频系统中，在满足负荷的情况下，唯有尽可能降低水泵的扬程，才是安全的和真正节能的。
图A-3 所示为一个标准的二次泵变频节能系统，水泵变频控制器通过接受末端环路的压差信号对变频器发出指令从而完成变频控制。
空调水泵变频控制器以综合最高效率原则来节能的,前提也是要满足工艺的要求即满足末端负荷的需要。
压力信号在水中的传播速度比温度快得多的多，所以可以及时反映负荷的变化，达到既满足末端负荷的需要，又达到节能的目的。
当系统负荷减少，即部分空调末端关闭时，压差信号偏离设定值（变大），则控制器向变频器发出指令，水泵降低频率运行，直到压差信号恢复为设定值，反之亦然。
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。
空调水系统变流量节能控制
空调水系统变流量节能控制摘要：随着社会的发展与进步，重视空调水系统变流量节能控制对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍空调水系统变流量节能控制的有关内容。
关键词空调；水系统；变流量；节能；控制；原理；引言目前空调用电负荷特别是高峰负荷占我国电力负荷的较大比重, 目前我国绝大多数高层商业建筑的集中空调水系统均为定水量系统, 并且按最大负荷设计,而系统90% 的时间是在65% 最大负荷以下运行,普遍存在大流量小温差的问题, 造成了能源的浪费, 给城市的供配电系统带来了沉重的压力。
空调系统的能耗主要由制冷机能耗和水泵风机能耗构成, 其中制冷机的能耗占总能耗的60%以上, 水泵风机能耗约占总能耗的40% 。
在过去的几十年里, 制冷机的能效比提高较快, 已从以前的 4 W/ W 提高到现在的将近7 W/ W, 而水泵的效率变化较小。
减少输送系统能耗最有效的方法是采用变流量水系统, 该系统水泵的供水量随负荷的变化而变化, 由于水泵的功率与水泵流量的三次方成正比, 因此, 采用变流量空调水系统理论上具有很大的节能空间。
变流量系统的推广对缓解我国电力瓶颈制约具有重要意义。
一、变流量水系统的自动控制原理变流量系统一般采用压差控制。
如图 1 所示,各支路末端的两通调节阀根据末端所处理的空气温度( 或室内温度) 的变化调节其开度, 从而引起压差变化, 差压变送器将采集到的压差信号转换为4~ 20 mA 的标准电流信号, 与设定值一同输入到比较元件内, 经比较元件处理后输出偏差信号, 偏差信号经控制器一定的算法处理后输出控制信号,控制变频器的频率, 从而引起水泵转速的改变, 使末端压差回到设定值。
设定值一般取设计工况下最不利环路的压差值, 最不利环路保证了, 其余支路也就得到保证。
当末端环路关闭时, 由于静压的传递作用, 相邻支路可代替末端支路, 从而使负荷的变化通过压差的变化及时反映出来, 因而这种控制方式比较及时可靠。
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。
例谈酒店空调一次泵变流量节能设计
例谈酒店空调一次泵变流量节能设计一概况本工程位于深圳市光明区，项目总建筑面积180417m2，包括商务办公、酒店等功能区域。
其中酒店部分（B3～20F），建筑面积约为52500㎡，空调面积约为41000㎡，计算冷负荷约为6857kw，空调面积平均冷负荷指标为167w/㎡。
二空调冷源与冷冻水系统设计1、空调冷源设计（1）冷水机组选型考虑到酒店三栋楼均由酒店管理公司运行管理，整个酒店空调系统采用一套中央空调系统。
冷源为3台800RT离心式冷水机组（两用一备）和1台400RT 热回收螺杆式冷水机组，冷媒为134a，冷水进出水温度为12℃/7℃，冷却水进出水温度32℃/37℃，冷水机组设于B4层冷冻机房内。
（2）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。
本项目在冷水机组选型时，设计可允许流量变化率为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。
2、空调冷冻水泵设计（1）冷冻水泵选型空調冷冻水系统采用密闭式机械循环，冷冻水泵大小搭配，与冷水机组相匹配。
大流量水泵设计工况点流量540m3/h，扬程34mH2O，耗功率是75kW，两用一备；小流量水泵设计工况点流量270m3/h，扬程34mH2O，耗功率是45kW，一用一备。
（2）冷冻水泵变频控制设计i. 变频器的设置问题分析：现实工程中，空调冷冻水泵变频问题有两种设计方法。
一是每组泵采用一变多定，轮换运行的方式；二是每台泵均设变频调节，实现多泵变频、变速调节。
采用方法一的设计者认为这样既可节省变频器投资，又可将台数调节和变频调节一并考虑，具有节能优势。
但此方法将容易造成变速泵流量调节范围变小、定速泵过流两种情况的发生，因此为避免水泵过载情况发生，在设计是要考虑加大水泵电机1～2号，这样会导致电机效率下降[1]。
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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。
它较之二次泵系统不但初投资小，而且能减少水泵的运行能耗。
2一次泵变流量系统的节能分析
二级泵变流量系统是机房内一次循环水为定流量，用户侧次级循环水为变流量，而一次泵变流量系统则为全程变流量从理论上说，两系统的用户侧循环水量和阻力是相同的，不同的是冷水机组循环部分，采用二级泵系统时冷水机组循环水量和阻力是不变的，采用一次泵变流量系统时，冷水机组侧的循环水量和阻力相应变化，当冷水机组侧的循环水量、阻力变小时，水泵能耗大为降低。
设定一次泵系统流量调节范围为50%一10%，考虑到变频器在低负荷下的效率降低和空调系统最小平衡流量的因素，二级泵变流量系统的次级泵流量调节范围也按50%一10%设定，则可计算出各水泵的耗电量:a一次泵定流量系统理论计算耗电量为4200kwh;b一次泵变流量系统理论耗电量为14200kwh;c二级泵变流量系统(一级泵为定流量)的理论耗电量为28480kwh。
可见在设定条件下以理论计算的结果看，一次泵变流量系统比定流量系统节能约66%，比二级泵变流量系统节能约50%。
3一次泵变流量系统的控制
一次泵变流量系统能够较好的跟踪系统负荷的动态变化，较好的满足系统的负荷要求，把能耗控制在较低的水平。
所以系统必须有一套严格的控制方案。
只有设计和系统相匹配的高水平监测和控制系统，才能安全可靠运行并真正发挥其最大效益。
3．1冷冻机主机应监测的主要参数
主机运行状态；主机故障报警状态；主机负荷水平或百分数，主机电流或电流百分数；当前供水温度设定值；蒸发器进水和回水温度实测值；冷凝器进水和回水温度实测值；蒸发器-冷冻水流量实测值；蒸发器冷媒管路压力实测值；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；接收机房集控系统给出的冷冻水供水温度再设定值，接收机房集控系统发出的启停控制命令。
3．2机房冷冻系统应监控的主要内容
冷冻水泵、冷却水泵和冷却塔风机：运行状态、故障状态，累计运行时间，运行次数，机房集控系统能对这些设备进行启停控制。
冷冻水泵的变频控制：监测供、回水管路之间最不利的压差值，根据系统末端压差调节水泵转速。
而在实际运行中，许多情况下，供回水管路之间的最不利压差值，不是一个固定值，而是需要随负荷侧水流量的变化而调整，因此控制系统必须能够就地进行压差再设定，再对水泵转速调节。
冷却塔风机的控制：监测冷却水供回水总管的温度，以冷却塔供水温度没定值为依据，对冷却塔风机进行变频调速。
监控电动蝶阀进行相应的连锁控制。
控制系统应监测供、回水总管的温度。
虽然冷冻机能够提供这些数据，但这样能够增加系统控制的灵活性。
对冷冻机设置数据接口。
3．3冷冻机的启动和停止的连锁控制
启动顺序：冷却塔风机冷却塔电动蝶阀冷却水泵冷冻机冷凝器电动蝶阀冷冻水泵冷冻机蒸发器电动蝶阀冷冻机主机
停止顺序：冷冻机主机冷冻机蒸发器电动蝶阀冷冻水泵冷冻机冷凝器电动蝶阀冷却水泵冷却塔电动蝶阀冷却塔风机。
3．4冷冻水一次泵变流量控制
为了节约能耗，系统设计人员应根据总负荷水平来控制冷冻机、相应的水泵及冷却塔的运行台数，并尽可能使这些设备在各自效率最高的区域运转。
对于冷冻水一次泵变流量系统的控制，建议按以下三个逻辑来控制：通过最不利环路的压差值及再设定值来控制冷冻水泵的转速，保证系统负荷的需求。
在水泵运行的同时，应考虑所有正在运行的单台主机的流量能否满足其蒸发器的最低流量。
当只剩一台主机在运行时，系统负荷持续下降，冷冻水流量低于冷机允许的最小流量设定值时，旁通阀打开，保证冷冻机最小流量。
其中关于系统冷水主机加机的控制策略为：主要根据冷冻水供水温度及系统设定供水温度，当系统负荷增加时，系统在满负荷下无法维持供水温度，供水温度上升，超出设定值。
超过量一般设为,2分钟，则另一台主机就应加载上去。
其中关于主机减机策略很多，在此推荐一种较为精确、可靠的方式：我们以压缩机运行电流百分比为依据，即每台机组的运行电流百分比之和除以运行机组台数减一，如果得到的数值大于设定值，则需要关闭一台主机。
这个设定值一般由冷冻机厂商提供，会输入在机房群控程序中。
这个逻辑判断由机房通用DDC控制器来完成。
3．5工程实例
（1）项目概述
上海某大厦，主要性质为实验室、数据存储中心及餐饮，共四层，面积20000平方米，设计最大冷负荷约为：12400kW。
（2）系统配置
冷冻水系统采用一次泵变流量系统。
主机采用单台制冷量为1200RT的离心式冷冻机三台。
冷冻水泵采用变频水泵，共三台，流量：725立方米每小时，扬程：40米。
冷却水泵三台，
采用定频，流量：865立方米每小时，扬程：33米。
冷却塔设置于屋顶，冷却塔风机变频。
（3）系统流程简图见图（1），系统控制简图见图（2）、（3）。
图2图3
3．5压差控制法
在舒适性空调系统中，风机盘管所采用的电动两通阀受室内温度控制，当室内温度高于设定值时，电动阀开启，低于设定值时关闭。
运行时由于部分电动阀的关闭，如下图所示，管道的特性曲线从1改变为H，系统内水压分布发生了变化，水泵的工作点也随之变化，从原来的a点变为a，，流量从Q改变为Q’，压力从H改变为尸，如果要保持系统压力H不变，可以通过将水泵的转速从n降到n’来实现，此时水泵的工作点为b。
这种通过水系统内压差的变化来控制水泵的转速，调节系统流量的方式通常被称为压差控制法。
图4
3．6温差控制法
根据供回水温差一定时，冷量与流量成正比的关系，利用制冷机房供、回水干管的温差控制水泵的流量，使空调负荷变化直接影响流量变化的方式被称为温差控制法。
温差控制工艺流程和控制原理图见图5、图6。
温差传感器5可设定温差为△1，当△t减少时，说明水量偏大，需要降低水泵转速减少水量，反之亦然。
温差控制流量是建立在系统的负荷平衡基础上，但温差控制只反映了系统的平均负荷变化，而房间空调负荷的变化规律是不一致的，因此也存在最不利空调房间的效果问题。
图5
图6
一般来说，表面冷却器、换热量与水流量的关系为非线性关系，在风量不变，供水量为额定供水量的50%时，供冷量可以达到额定冷量的70%一80%，这在一定程度上可以缓解末端装置由于供水量不足而造成的失调现象。
但是应考虑到供水量太低时，由于水力不平衡造成的失调现象，因此，系统的最小供水量不宜定得太低。
结束语
从上个世纪60年代中央空调水系统变流量技术首次成功应用，到现在一次泵变流量技术的发展，人们对空调系统变流量技术的应用研究已经40多年了，但是目前对于一次泵变流量技术的设计和运行中还是存在很多问题，有很多困惑需要我们去做进一步的研究。
一次泵变流量系统中流量依据末端负荷的需要逐时变化、水泵变频调速运行，不但能更好满足室内舒适度要求，而且还能减小节流损失、提高系统运行效率，使系统能稳定运行。
参考文献：
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【2】曹琦，傅明星，谢明华．空调供水系统变频节能【J】．自动化博览，2003，(5)：31．32．
【3】尤有新．空调冷水泵变频调速浅析【J】．工程设计与研究，2004(1)：3841．
【4】王寒栋．空调冷冻水泵变频控制方式分析与比较【J】．制冷空调与电力机械，2004，(1)：16．21．
【5】刘毅，张良．空调变流量系统的分析与探讨【J】．制冷空调，2002，23(87)：14．16．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。