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二次定变流量节能控制逻辑和策略

摘要：随着我国高层建筑及智能化大楼的大楼涌现，中央空调系统的应用也

得到了飞速的发展，而中央空调系统的能耗约占建筑总能耗的60%以上，因此中

央空调系统的节能降耗也引起人们的关注。本文在分析中央空调冷冻水一、二次

定变流量节能控制的基础上，研究了其控制逻辑和策略。

关键词：中央空调；变流量；逻辑；策略

一．中央空调水系统二次泵变频节能基本原理

空调水泵变频控制装置的变频控制理论基础是：伯努力方程在空调系统中的

应用，即水泵的扬程只需克服系统的沿程水头损失和末端局部水头损失之总和。

通俗地讲就是量体裁衣，只是提供系统需要的，而不是多余的，没有提供多余的

就是节约了能量。

其变频控制技术的目标和理念是：在满足系统负荷需求下，采用变流量和变

扬程的控制，并在控制系统中内嵌水泵、变频器和马达的参数曲线，以最节能的

方式也就是最高效率原则来判断和控制水泵启停的台数，达到最佳节能效果。而

非简单的以水泵的流量或水泵效率范围作为水泵的启停依据。例如：

图A-1

上述计算显示，开2台水泵操作同样能满足系统负荷，但比开1台水泵要

节能75%。内在原因是扬程需求在起作用，空调水系统是变压变流量，当流量减

低时，流速也降低，且流速和扬程是平方关系，即当负荷是50%时，扬程仅需原

来的25%，节能是很巨大的。而开1台水泵就要提供100％的扬程，75％的扬程

就是多余的，也就是浪费的。

所以在空调水泵变频系统中，在满足负荷的情况下，唯有尽可能降低水泵的

扬程，才是安全的和真正节能的。

图A-3所示为一个标准的二次泵变频节能系统，水泵变频控制器通过接受

末端环路的压差信号对变频器发出指令从而完成变频控制。

空调水泵变频控制器以综合最高效率原则来节能的,前提也是要满足工艺

的要求即满足末端负荷的需要。压力信号在水中的传播速度比温度快得多的多，

所以可以及时反映负荷的变化，达到既满足末端负荷的需要，又达到节能的目的。

当系统负荷减少，即部分空调末端关闭时，压差信号偏离设定值（变大），

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反之亦然。

二．水泵变频控制要点

图A-2二次泵变频控制原理示意图

变频时要考虑水泵在不同的频率下效率的变化，如图A-3所示，该图说明了

水泵在不同频率下工作时的性能曲线的变化特点，特别是效率的变化规律。

图A-3

例如：当系统需要负荷是250m3/h时，定速泵工作点会在图中的B点，此

点的效率＜50%，而该泵如果变频运行到40%，工频转速（即20Hz）时，水泵

的工作点是A点，而A点的泵效率是70%，如图A-4所示。

图A-4

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水泵变频控制是采用最高综合效率原则，综合考虑水泵台数切换和变频之间

最佳的组合以达到最佳的节能效果的原则。例如，开两台泵在频率F1下运行与

开三台泵在F2下运行相比后者节能，则采用三台泵在F2下运行的模式运行。

四、变频控制策略的应用实例

例如，某项目共采用了二组变频冷冻二次泵，针对每一组变频泵，我们均做

了典型负荷下的运行模式分析。