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空调一次泵变频变流量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, ???蒸发器可变范围内机组负荷与流量压降基本成线性关系。 　　2.3、旁通控制阀?；旁通控制阀的选型一定要合理。阀门的流量必须满足单台冷水机组的最小流量，并且应具有线性控制特性，即流量与阀门的开度成线性关系。当系统压力减小，阀门仍然可以正常打开，当系统压力升高,阀门应具有正确的关断能力，并且在设计压力下不渗漏。阀门还必须有弹簧复位功能，当系统关闭或流量测定装置失灵时,为了确保冷水机组的安全运行，阀门自动复位到开启状态。 　　 同时应尽量缩短流量测定的信号和阀门控制信号的时间滞后，以提高反应和控制速度。 　　2.4、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)是一次泵变频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,当系统在一台机组运行的状态下,加载另一台机组的瞬间,两台机组的流量各自减少和增加了50%。当机组内流量减少50%的瞬间，机组会计算出温差需要加倍，这意味着冷冻水的出水温度要大大降低，甚至降到零度以下。在这种情况下，机组会根据温度判断蒸发 　　器将结冰，于是机组控制器会做出停机或卸载的指令。实际上，阀门打开需要一定时间，并不是瞬时完成的，但是在短时间内完成如此大的流量变化仍然存在上述危险。解决这一问题的通常做法是：在加载一台冷水机组之前必须先卸载正在运行的机组。但是对于出水温度精度要求较高的工艺性空调来说，不能有很长的卸载时间。因此，在机组选型时，可允许流量变化率的值越高越好。在一般的一次泵变频变流量系统中，可允许流量变化率应至少取25%~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。 　　3、节能分析 　　 对空调系统来说，在大部分运行时间系统的负荷在75%左右。对一次泵定流量系统来说，若总是维持100%的设计流量，则会造成大流量小温差现象，为了保持空调区域的恒温，则压差旁通管内有大量冷冻水量流过，必然导致水泵的能耗被白白浪费。对于二次水泵系统来说，由于二次水泵采用变频调节，能耗比一次水泵定流量系统有所降低，但由于其一次水侧仍保持定流量运行，仍会造成部分水泵能耗浪费。 　　 一次泵变频变流量系统中水量根据末端负荷的变化来调节，只有在低于冷水机组最小允许流量时压差旁通阀才打开，以维持冷水机组最小允许流量运行，因此最大限度地节省了水泵的能耗。下面将通过具体的计算对一次泵变频变流量系统中的能耗进行分析。为了让水泵随负荷的变化实现变流量运行，采用加装变频器改变水泵转速的方式。水泵电机的转速满足下列公式： 　　 N=60f/p（1） 　　 式中：N―电机转速