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空调便流量水系统设计 技术发展（之二） 中南建筑设计院 摘要 介绍了空调便流量水系统近年来的技术发展及讨论中的不同意见，主要包括：一次泵一体化控制系统取代传统二次泵系统的有关问题；定速泵与变速泵并联使用问题阀门选用与系统试运行问题。 关键词 一次泵 二次泵 一体化控制 去耦管 设计 试运行 1996年，笔者曾发表了《空调便流量水系统设计技术发展》一文。瞬间已过十余年随着技术的进步、大量工程的实践，从系统行使道具体的控制技术，都有了很大的发展。现就个人认识和接触到的资料，从设计角度对其发展历程进行简述，以供参考。 1 变流量水系统的发展 空调水系统设计的发展主要基于两个方面：一是机组性能的改进；二是控制技术的进步、DDC控制的普及、网络基控制的运用。 二次泵系统的产生 20世纪初，变流量二次泵系统出现于美国，并在接下来的几十年内对空调设备及水系统投入了大量的研究与实践。 在对电动两通阀、阀门静态特性（快开、直线、等百分比）及阀门工作特性与表冷器热处理之间关系的研究基础上，二次泵系统应运而生。 1.2 系统的基本形式 1） 传统的二次泵系统 如图1所示， 根据当时的机械及控制技术水平，一次环路（冷水机组件部分回路）保持定流量,二次环路（负荷部分分配回路）保持变流量，这种系统形式因其在运行中的可靠性和灵活性，受到了当时设计人员及管理人员的欢迎，得以大量推广。 后来，在二次环路中由变速泵代替了定速泵，定速与变速泵的性能比较见图2，在设计中一、二此环路的连接图见图3. 2）分布式二次泵与三次泵系统 分布式二次泵系统如图4所示，其主要针对里所设集中制冷站距离远近不等的区域性建筑群，能更好地保证系统运行安全、可靠和节能，便于管理。系统分配泵可消除许多能量消耗点，如跨越管、三通控制阀和回水温度控制阀等。 分布式系统的最大优点是：各栋建筑物分别设泵，消除了远近建筑物压力不足或过高的现象；建筑物之间没有干扰，水泵若是变速运行，在建筑物负荷改变，供回水阻力相应变化时，各栋建筑物也可独立运行；可省掉平衡阀。 分布式三次泵系统如图5所示。该系统与分配泵不同之处是：一、二泵均设于制冷站内，因制冷站外管线较长，系统压力不敷应用时，由变速二次泵负担各分配主干管回路压头，这类系统个负荷点可根据需要压力设置三次泵，实现分散于集中管理相结合。 以上两种分布式系统中，因个负荷点分散，场地标高及建筑物搞成可能各异，此时，系统和设备承压应予特别注意，所以在水系统设计之前，有必要做出系统的压力梯度图。 1.3 多次泵系统的运用 1）负荷类型不同（如运行时间、朝向、工作要求不同等）的多环路系统，如图6所示。 2）有高静压的超高层建筑系统如图7所示。因超高层建筑空调水系统最低点所承受的压力是：系统水柱静压+水泵全压。为减小静压，系统中间设换热器。另外，二次泵由于降低了水泵压头，有利于降低底层系统及设备的承压，因去耦管的存在，二次泵压头就不是叠加的关系了。 3）调温增压多功能混合系统如图8所示。图中各区对压力、温度要求不同，A指变流量二次系统，回水温度不变，二次供水温度可变，如果使用三通调节阀 ，二次系统可以是定流量；B指以二次分配泵产生的压差形成经过建筑物的冷水再循环；C根据建筑物负荷，用建筑物水泵控制供水温度，三次回路定流量，二次回路变流量；D中，建筑物泵用两通阀控制负荷，用压差流量传感器调节回水温度控制阀，对来自分配系统的二次流量与三次回路的建筑物流量进行适当调节；E中用过桥控制阀控制建筑物供水或会睡，进行一次和二次回路水的混合，是建筑物用于水温度高于一次冷水温度，由两通阀控制建筑物负荷，压差流量传感器调节回水控制阀，对来自一次分配系统或建筑物的二次流量进行微调。 现实工程中，有个别负荷点（或扩建工程的新增系统）需要较高压力，可在二次泵的基础上仅设置增压泵，以减少投资，节约能源。 问题的提出与讨论 随着对控制技术与空调系统的深入研究，上世纪80-90年代，有学者对二次泵系统提出质疑和改进意见，并引起了热烈讨论。 1）二次泵系统的弊端 ①传统的二次泵系统易患低温差综合症。众所周知，空调系统大部分时见在部分负荷下运行，供需如何匹配成为空调系统运行的焦点。部分负荷下，系统常常达不到最高效率，供需流量不相等，冷水机组制冷能力不能实时调整，冷水系统常处于小温差下运行，严重浪费输送能耗。 ②二次泵系统是用盘管控制阀和定压差控制流量的方法，浪费能量。在回路上设置一个或多个压差传感器以保证水泵能提供各盘管所需压头。如果所有盘管低于设计负荷运行，管路的压力损失将以水流量减小速率的平方下降，经过盘管的压降也类似地降低。但是，因为回路采用定