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集中空调二次泵水系统简析 摘要：二次泵变流量水系统在大规模建筑中的应用，降低了集中空调系统的输送能耗，符合国家对建筑节能的要求。下面从二次泵变流量系统的特点及设计、能耗及调节控制等方面进行简要分析。 关键词：二次泵 变流量 连通管 变速控制 0引言 随着建筑中集中空调使用的越来越广泛，建筑能耗更随之增加，由于变频技术的使用可以大大降低空调能耗，因此也日益受到重视。相比一次泵变流量系统来说，虽然其节能效果不如一次泵变流量系统，但是由于一次泵变流量系统需要有变流量制冷设备的支持，其运行稳定性还不能让人放心，故二次泵变流量系统相对多见，特别是对于系统大，空调负荷变化大，能源中心与空调建筑相对位置较远的情况尤为适用。 1二次泵系统的运行特点及设计 1.1在二次泵变流量系统中（见图1）， 设有两级泵，一级泵为定流量，满足一次循环回路中冷水循环，二级泵为变流量，负责将冷水分配给二次循环回路中的用户，一次循环回路与二次循环回路通过连通管连接，当制冷机负荷与用户负荷相等时，连通管内流量为零；当用户负荷减少时，连通管内流量从供水流向回水。这样二级泵不受最小流量的限制，可采用二通阀加变频器来控制流量。 1.2二次泵系统设计要点 1.2.1冷水循环泵：一次泵的扬程：克服冷水机组蒸发器到连通管的一次环路的阻力；二次泵的扬程：克服从连通管到负荷侧的二次环路的阻力。 1.2.2连通管：连通管流量一般不超过最大单台冷水机组的额定流量。连通管管径一般与空调供、回水总管管径相同，其长度超过2米，减少水管弯头处湍流现象。 1.2.3冷水机组的加、减机： （1）冷水机组的加机：以压缩机运行电流为依据：若机组运行电流与额定电流的百分比大于设定值（如90%），并且持续10~15min，则开启另一台机组；以空调负荷为依据：测量负荷侧的流量和供、回水温差，计算空调负荷。若空调负荷大于冷水机组提供的最大负荷，且此状态持续10~15min，则开启另一台冷水机组。 （2）冷水机组的减机：以连通管的流量为依据：当连通管内的冷水从供水总管流向回水总管，并且流量达到单台冷冻机设计流量的110%~120%，如果这种状态持续10~15min，则关闭一台冷水机组；以空调负荷为依据：测量负荷侧的流量和供、回水温差，计算空调负荷。若减少某台冷水机组后，剩余机组提供的最大负荷满足空调负荷要求，且此状态持续10~15min，则关闭该台冷水机组。 2二次泵系统能耗分析 2.1水泵变频节能机理 图2为水泵的性能曲线与管网特性曲线地关系图。 图中s1 、s2为管网的性能曲线，取决与管网的特性（水路中的管道、连接件、阀门及组合空调箱的阻力特性），且随阀门开启度的变化而变化；ⅰ、ⅱ为水泵的流量和扬程之间的关系特性曲线，电流频率改变引起水泵的转速改变，其特性曲线也随着发生变化。 在设计工况下，系统在设计压力和设计流量下运行，运行点就是水泵特性曲线与管网特性曲线的交点1。当空调系统在部分负荷下运行时，电动二通阀关小或末端某个空调箱停机、末端水量由q1变至q2，系统阻力增加，引起管网特性曲线由s1变化至s2，如果此时水泵恒速工作，要使水泵流量变为q2，就必须关小泵后阀门，使系统阻力从p2增至p0，水泵在点3工作。此时系统的流量减少，要求较小的压力，但水泵压力不仅没有降低，反而升高了，只有靠关小阀门增加阻力来保证流量，这样水泵工作点脱离高效区，造成能源的浪费和运行维护费用的升高，是很不合理的。 水泵系统增加变频调速器可使其从恒速状态转变为变速变流量状态，从而节省能源并增强了控制能力，同时避免了控制阀压力过大的现象。对于三相异步电动机，存在关系式： n=60f/m 式中n为电动机同步转速；f为交流电频率；m为电动机级对数。即水泵转速与电流频率成正比。变频器根据系统要求运行，当末端空调箱的二通阀关小或末端空调箱停机时，末端的流量减至q2，管网特性曲线变为s2，水泵变频后特性曲线由ⅰ变至ⅱ，水泵流量由q1变至 q2，扬程变为p2，此时的工作点为图2中的点2，不需要关小阀门来增加系统阻力，从而降低了能耗。 2.2二次泵变频控制系统能耗分析 在空调能耗计算中，温度频率法是一种实用简化的分析方法，使用简单，精度又能满足全年能耗分析的要求。以上海地区的某工厂车间为例估算整个空调系统的负荷率。取室内设计干球温度为26℃，相对湿度55%，计算不同温度下的负荷率和水泵功率。在图2中，点1和点2并不满足水泵相似定律，即水泵消耗的功率不与流量的三次方成正比，而是介于一次方和三次方之间。为了便于计算，仍按三次方关系计算不同负荷率下的二级泵功率。根据当地的温度频率统计数据列出表1 从表1可以看出，在部分负荷下变频二级泵总耗电量为不变频时的74%（不包括一级泵的耗电量），虽然二次泵变频控制系统的初投资较大，但其运行费用会降低。 3二次泵系统的调