中央空调系统一次泵变流量系统的分析.doc

1、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 states energy-saving requirements, a variable flow pump system in the central air-conditioning applications in beginning to emerge, and gradually expand. Through a variab

2、le flow pump system analysis, the increase in energy-saving design and energy-saving knowledge. Keyword: a variable flow pumpinverter energy-saving 中图分类号： TE08 文献标识码：A 文章编号： 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

3、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。 一次泵变流量对主机的影响和解决办法 主要生产厂家的制冷主机给出的参数绝大多数都要求最低流量

4、为额定流量 50%-70%，这就要求我们在进行变频改造和设计时不能盲目。如果忽视了这一要求轻则系统运行不稳，严重的更是会冻坏制冷机。因此，为确保系统安全运行在系统中应加入旁通管及其控制阀门。 旁通管及其控制调节阀门是一重要环节，其唯一的作用就是确保流经每台工作的冷冻机蒸发器的冷冻水流量在任何情况下均不低于设备所要求的最小流量。原则上旁通管的流通能力须保证冷冻机蒸发器的最低水流量，在最不利的情况下，末端空调空调流量趋于极低值时，旁通管将承担单台冷冻机保证正常运行所需的最低流量，根据有关专业单位的实际操作经验，旁通管长度尽可能控制在空调供回水总管管径约 35 倍，在其最大流量的情况下，水损失尽可能

5、低于 1.5 英尺水柱，管径相应予以确定，当冷冻机采用大小搭配的形式时，旁通管宜根据最大型号冷冻机所要求的最低流量确定管径，以确保系统的宽容度，同时保留以传统模式（一次水泵均全部定速）工作的可能性。另外，旁通管应相应配设合适的高质量的等比例调节控制阀门和电动驱动器，须注意的是，普通蝶阀不能提供合适的水流曲线。一次泵变流量系统系统中较少采用，同样电动驱动器的选择应确保其扭距可克服阀门关闭压差。旁通阀的选型不能根据旁通管管径确定，而是根据计算而得的阀门系数 Cv 值选择，同时辅以校验阀门水流速度，原因是水流速度过高容易产生气蚀和噪音，一般来讲，流速不可超过 16 英尺/秒（事实上有些品牌的压差调节

6、阀还要保守，最高为 10 英尺/秒） ，根据设计经验，阀门前后压差一般在23Psi 之间，而旁通阀的流量为最大规格冷冻机的最低流量，正常情况，阀门选择 5060 的开启度，而非 90 度（即全开） 。 旁通阀的控制手法具有一定的多样性，可由 BA 或冷冻机或水泵变频控制装置来控制，视工程特性和设计者习惯而定，但其控制原则是明确的，即根据冷冻机蒸发器进出口压差或流量的实测值调节旁通阀开度，确保每台冷冻机蒸发器水流速不低于安全低限。 可以看出，常见的一次泵变流量系统系统中冷冻机、水泵以及旁通阀的控制大都各自实现独立，采集的控制信号源亦不相同，三者组合完成了一次泵变流量系统系统的基本控制功能。 一次

7、泵变流量系统中的水泵变频节能 水泵变频时实现一次泵变流量的根本。根据流量 Q、扬程 H、功率 P的关系：对于同一台叶片式水泵有如下规律：Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2) 2 P1/P2=(n1/n2 ) 3 一般情况下，泵都在额定工作条件下，按最佳工作条件设计操作。如图 1 所示为泵的典型的工作曲线，AB 是泵的性能曲线，与额定系统压力曲线 OB 相匹配，在 B 点可以得到额定压力下的额定流量，在该点泵有最高的效率，关闭阀门可控制流量，当流量减小时，泵分别工作在P、Q、R、S 点，此时泵需要在很高的压差下工作，因此泵的的能量输出比实际系统需要多得多，多余的能量在阀上表现为热量

8、损耗，并被液体流动时带走。用泵的输出能量除以泵的效率，可以求得对泵的总输入能量。调节泵出口阀开度来减小流量，能量损失相当大。 利用变频器调速，可使电动机驱动泵变速运行，泵的特性曲线与系统在任何流量下的需要相匹配，流量与电机转速成正比，产生的压差与转速度的平方成正比，如图 2 所示，无级变频调速后可得到 ABCD 无数条水泵特性曲线，管路特性曲线与 ABDC 形成的阴影带任何一个交点，都可作为工况点与外网水量变化相适应，在较小的扬程下达到 P、Q、R、S 点所对应的流量，而且只损失很少的能量，其节能效果相当可观。 四、一次泵变流量系统水泵变频控制方案 恒压供水的控制：考虑到在动态供水情况下，供水

9、管道中水的压力 p 的大小与供水能力和用水需求之间的平衡情况有关：当供水能力大于用水量时，管道压力上升；当供水能力小于用水量时，则管道压力下降；当供水能力等于用水量时，则管道压力保持不变。可见，供水能力与用水需求之间的矛盾具体地反映在供水压力的变化上。从而压力就成了用来作为控制流量大小的参变量，也就是说，保持供水系统中某处压力的恒定，也就保证了使供水能力和用水需求处于平衡状态，恰到好处地满足了用户的用水要求，此为恒压供水所要达到的目的。 变、定水泵并联、并列运行：在实际工程中，大多设计都中水泵并联共用主管道的方式。其运行状态分析如下：首先，在满足最大设计水量的基础上，尽量使调速高效特性曲线接近

10、系统的特性曲线，也就是说，尽量将各种调速泵组合的高效区能套入出现概率最高的工作段或点上。调速水泵的台数，应是全年内运行工况中开泵运行时间最长的台数，而备用泵则采用工频定速泵。当一台调速泵出现故障时，可以允许一台工频定速泵运行，其综合效率会稍有降低，而扬程则会有所增加。 在变、定速泵并列运行时，供水工作压力应保证定速泵工作在高效区，以提高定速泵的效率。并列泵组中，变频调速泵的台数越多，节能效果越好。在多泵并列供水系统中，只上一台变频调速泵的效果不大，且很难匹配。必须只上一台时，也要选扬程最高，流量最大的那一台，其效果会较好些。 在多台调速泵并列运行时，所有的调速泵应在同一转速下运行；对于关死点扬

11、程不同的泵，则应保证各泵的出口扬程（压力）基本一致，这时的转速就不一样了，要进行折算，就不容易匹配了 五、结论 现阶段，一次泵变流量水系统是空调节能节能设计和改造的主要方法，是目前相对成熟和容易控制的方案。为了实现对资源和能源的节省及提高能源利用率。提供一套切实可行的办法。相信会有更多的新工程设计和已有工程的改造会加入一次泵变流量水系统的大家庭。 参考文献 1 哈特曼. 冷水机利用变流量冷冻水的若干设计问题. 暖通空调. 1997（3）: 29-33 2 ARI590-1992 3何耀东 暖通空调制图与设计施工规范应用手册 2004.02.06 4 朱孟标. 空调水系统节能研究. 南京理工大学硕士论文. 2004.3 转贴于 中