研究二次泵空调水系统的变流量调节与控制

Pump Air Conditioning Water SystemHe Li［Abstract ］ In the process of rapid social and economic development, the number of building layers and building heights have been increased accordingly, and the air-based building supporting facilities have become increasingly complex. The air conditioning water system is huge, and the resistance is relatively high, coupled with the loop load characteristics, so the secondary pump system needs to be applied. This research is mainly to analyze the variable flow regulation and control of the secondary pump air conditioning watersystem, hoping to provide reference value to relevant personnel.[Keywords ] secondary pump air conditioner ； water system ；variable flow ； regulation ； control由于空调系统运行能耗比较大，因此必须通过有效措施 降低能源消耗。在现代技术快速发展过程中，在空调系统中 开始应用二次泵变流量系统。通过该系统的应用能够减少水 系统输送能耗，实现节能效果。此次研究主要是围绕研究二 次泵空调水系统的变流量调节与控制展开讨论。泵的运行。改变流量水系统可以应用到供水和回水压差变化较小情 况下，随着水泵运行数量的增加，水泵所消耗的功率也会相 应增加。然而因为水泵运行数量和负荷要求未完全匹配，因 此变化幅度比较大，节能效果不显著。3二次泵空调水系统1空调变流量水系统在该系统当中主要包括冷却水泵，冷冻水泵，冷水机组 以及盘管，利用水作为载冷剂。空调冷水机组当中的蒸发器， 在应用低温水时需要应用到换热器，之后通过冷冻水泵降低 温水传输到空调机组等换热设备当中。室外空气会按照一定 比例混合新风和回风，通过风机导流经过换热器进行冷却去 湿，之后将新风传送到室内，确保室内湿度、气流、速度和 温度满足相应要求。为减少空调水系统输送过程中的能源消耗，需要使用变 流量水系统进行处理。随着建筑物冷负荷变化，该系统能够 改变冷水机组的产冷量，还可以对冷水机组的数量进行改变， 调节水泵转速，以此实现节能效果。在空调系统中釆用变流 量水系统，可以调节冷冻水泵和，冷水机组流量和冷量，节 能效果比较显著。当前空调系统当中的变流量水系统主要包 括一次泵系统和二次泵系统。2 一次泵变流量空调水系统相比于一次泵系统来说，二次泵系统包含负荷侧和冷源 侧水环路。在运行期间能够确保冷源侧一次泵流量不变，按 照空调末端环路负荷对流量进行调节，因此能够降低水泵能 源消耗。二次泵空调水系统中，一次泵按照主机机对泵方式实施 选择，一次泵流量可以满足主机流量要求，扬程可以减少冷 级侧水环路阻力，联合制动水泵和主机。按照不同负荷特性, 可以分别设置二次泵水环路，有效满足末端水环路流量要求。 对于高层建筑空调水系统来说，为了确保空调及其管路承压 安全性，需要使用板式换热器分隔高区与低区空调水系统。 当建筑规模比较大时，也会影响扩大空调系统。此时空调系 统不同环路中包含低区域用户侧环路。在此种情况下会出现 埋线阻力问题，此时应用二次泵系统可以有效解决阻力问题。4二次泵空调水系统变流量调节方法当建筑物当中室内功能的差异性比较大，并且使用时间 不相同，再加上房间朝向和室内发热设备差异问题，会相应 影响高峰负荷时间。按照室内设计负荷的叠加值，可以明确 定流量水系统水量，这种方式不满足节能性要求。对于变流 量水系统水量来说，其不仅考虑使用系数和参差系数，还需 按照建筑物总设计负荷确定水流量。这样可以降低设备建设 成本，还能减少水泵运行维护费用。为了使冷热源能耗降到 最低，需合理选择冷热源机组，并且分析机组年符负荷变化 情况，防止冷机和设备处于低负荷运行状态下，减少冷机出力。 通过选用能源消耗比较低的冷机，可相应降低系统能耗，以 此实现节能效果。此外应当按照地区实际情况对不同影响因 素下的经济性进行比较，包括环保要求、热源要求及电源要 求等，这样能够确保冷热源选用的合理性。现阶段在控制二次泵空调水系统时，主要釆用水泵转速调 节方法和数量控制方法。针对冷机组数量控制方法来说，主

该系统结构简单且便于操作，所以被广泛应用到空调工 程当中。当空调处于满负荷运行状态时，会开启负荷侧二通 调节阀，关闭旁通阀。在机组负荷持续减少情况下，会相应 减小末端设备，电动二通阀调节阀，并且减少流经末端设备 的水量，相应增加供回水总管压差。该压差可以对气体动作 产生控制作用，相应开启旁通调节阀，确保水流返回到冷水 机组当中。当全部开启旁通调节阀之后，供回水管压差达到 上限，暂停冷水机组和水泵机组。如果流经末端设备的水量 持续增加，会相应减少供回水管压差，相应减少旁通调节阀 开度。当压差下降到下限值之后，则需要恢复冷水机组和水收稿日期：2019-07-16作者简介：何丽（1983—），女,四川乐山人，高级工程师，主要研究方

向为暖通节能。• 151 •第46卷第19期2019年10月建筑节能Building Energy Conservation建筑技术开发Building Technology Development要是按照末端设备所需冷水量对水泵开启数量进行调节，以 此加强节能效果。在调节水泵转速时主要是按照建筑物冷水 量的实际需求，对水泵转速进行调节，使水泵运行功率降到 最低，以此提升节能效果。在调节二次泵空调水系统变流量时，可以应用以下方法。(1) 使用二通调节阀作为末端装置盘管，按照室内负荷 变化对盘管水量进行调节，在选择二次泵时，需要使用定流 量水泵。此种控制调节方法，主要是通过增加系统阻力，关 小二通阀以及改变定流量水泵等方式改变用户水流量。此种 方法能够有效确保二通阀的控制性能。在应用期间应当避免 二通阀前后压差超过阀门关闭压力，以免影响二通阀控制 效果。(2) 使用二通调节阀作为用户末端装置盘管，按照用户 侧供回水管压差对并联二次泵进行控制，还可以有效控制二 次泵台数。此种方法需要按照水泵设计流量变化明确泵台数 增加或减少数量。在确定设计工矿流量下压力之后，可以通 过加载或减载方式控制压差。(3) •使用二通调节阀作为用户末端装置盘管，按照用户 侧供回水管压差对并联二次泵转速进行控制。当前在调节二 次泵转速时主要釆用变频调速方法，此种调速方法通过改变 电机转速，对水泵性能进行改变。此次研究主要是讨论此种 调节方法。5基于变频调速的二次泵空调水系统变流量调节5.1变频调速此种调速方法主要是利用变频器改变电机转速，以此对 水泵性能进行改变。在现代科技快速发展过程中，变频调速 技术也朝着成熟化方向发展，并且具备较高的节能效果。在 空调系统中应用变频调速技术，有利于提升空调系统调节方 法的实效性，随着系统负荷的变化，转动设备的能源消耗也 会相应产生变化，这样能够有效避免能源浪费。在二次泵变 流量水系统当中，已经广泛应用变频调速方法。5.2变频调速控制方法图1为转速调节特性示意，叭为理论流量，虧为实际 所需流量。通过不同控制方法的曲线，R“ R” &均为管 路系统性能曲线，林,％, \"c,冷为不同转速状态下水泵性能 曲线。后，水泵工作点会由1点逐渐转化为2点，此时就会改变水泵 转速。工况点2的流量与节能调节能量相同，此时会相应降低 水泵转速，节能与面积成正比关系，实现节能效果。如果流

量降低至额定值的75%时，水泵轴能耗会降低至，额定功率 下的42%。通过变频调节水泵转速具有明显的节能效果，并且 变频调节的频率和范围比较大，可以实现软启动和无极调速, 具备较高的可靠性,延长设备使用寿命。还能够缩小占地面积, 实现自动化控制。6二级泵变流量系统的控制方法图1转速调节特性示意6.1二级泵采用压差控制、一级泵釆用流量盈亏控制(1) 多台二级泵并联分别投入运行时，若水泵并联后具 有陡降型的合成特性曲线，常釆用压差控制。当空调负荷变 化时，负荷侧所需的水流量也要改变，供、回水管之间的压 差随之发生变化。此时，压差控制器将压差信号传给负荷侧 调节阀，驱动该阀动作，同时传给程序控制器来控制二级泵 的运行台数。通常利用水泵并联后的合成特性曲线，设定某 个压力作为上限，而另一个压力为下限。当负荷减小时，系 统所需水量减少，使工作压力超过上限值，原先并联运行的 水泵开始减少(关闭)一台泵；当负荷增大时，所需水量增 多，其工作压力低于下限值，开始增加(开起)一台泵。在 二级泵进行台数控制过程中，负荷侧调节阀始终要参与系统 压力的协调工作。值得一提的是，二级并联水泵应尽量釆用 相同规格和类型的水泵。如釆用不同型号或规格时，则设定 压力值会有较大的不同。此时应釆用分组开起或关闭泵的上、 下限压力值的办法来解决，这样会使系统的控制变得更加 复杂。(2) 当负荷侧二级泵系统的流量减少时，一级泵的流量 过剩：盈余的水量经旁通管返回一级泵的吸人端，这种状态 称为“盈”。当流过旁通管的流量相当于一级泵单台流量110% 左右时，流量计触头动作，通过程序控制器自动关闭一台水 泵和对应的冷水机组。在一级泵仅部分台数运行的情况下， 当要求二级泵系统的流量增大时，就会出现一级泵水量供不 应求的情况。这时二级泵将使部分回水经旁通管返回，直接 与一级泵输出的水相混合，以满足二级泵系统对水量增大的 需要。这种状态称为“亏”。当出现的水量亏损达到相当于一 级泵单台水泵流量的20%左右时，旁通管上的流量开关将动 作，将信号输入程序控制器，自动起动一台水泵和对应的冷 水机组。需要说明的是，釆用流量盈亏来控制一级泵和冷水 机组的运行台数，存在一个水力工况和热力工况的协调问题。 因为流量的变化与空调负荷的变化不成线性关系。当流量减 少到关闭一台水泵时，实际上并不意味着系统的需冷量也应 减少到一台冷水机组的制冷量。这个问题也只有通过冷水机 组自身的能量调节系统来解决。6.2二级泵釆用流量控制、一级泵采用负荷控制当多台二级泵并联分别投入运行时，若水泵并联后的合 成特性曲线较平坦(缓)，采用前面提到的压差控制较为困难, 此时，二级泵可釆用流量控制。流量控制既适用于具有平坦 型特性曲线的水泵，也适用于具有陡降型特性曲线的水泵。7结束语在将管路系统性能调节方法进行改变之后，系统负荷持 续减少状态下，会相应增加系统阻力，降低冷水流量。此时 水泵工作点会从1点出现转化到3点，使流量变为实际所需流 量。在此过程中并没有改变水泵性能曲线，水泵转速和功能 消耗没有发生变化。因为水泵工作点偏离设计值，会相应降 低水泵使用效率，通过此种方法无法，降低水泵输送的能源 消耗。此时应用变频调速装置，可以确保水泵处于最高屯运 行状态，以此达到最佳节能效果。在不同转速状态下，水泵 轴功率比和水泵转速呈现三次方比例。在降低水泵转速之后， 会相应降低水泵工作能耗。当系统实际所需冷冻水量减少之

综上所述，为了全面提升建筑经济效益，减少能源消耗。 应当将节能环保理念落实到空调系统设计中，通过制订合理 有效的管理措施，提升系统运行效率。通过现代控制技术提 升空调系统负荷，以此优化不同工况下的可调性和实时性, 实现节能降耗效果。参考文献[1] 孙项菲，周远斌，张风合.天津某银行大后台数据中心配套空调系统设 计[J].建筑热能通风空调，2018, 37 (11) ： 103-105, 83.[2] 戴彬彬，段雪松.水力平衡调试在空调水系统中的应用[J],建筑技术, 2013, 44 (3) : 249-251.• 152 •