摘要:目前的空調業發展道路上，節能成為空調的基本課題和方向之一。而變水量系統是其中常用的節能措施,一次泵變流量技術已在中央空調系統得到了廣泛的應用。本文探討了一次變頻泵變水流量系統在某大廈空調設計中的應用。
　　關鍵詞:一次變頻泵變水流量系統;工作原理；連接方式
　　一次泵變流量系統是根據負荷的變化，利用水泵變頻調節一次水流量來達到節能的目的。隨著制冷機技術的不斷提高以及自控技術的發展,變流量技術的可靠性已經大大提高,降低系統的水流量可以大大的降低水泵的能耗,因此一次泵變流量系統具有巨大的節能潛力。下文探討一次變頻泵變水流量系統在某大廈空調設計中的應用。
　　1工作原理
　　一次變頻泵變水流量系統主要由冷水機組、末端設備、一次水泵組成。系統原理圖如圖1。系統與傳統的空調水系統的區別就在于冷水機組且常在變水流量工況下工作。當末端設備的冷凍水流量隨負荷改變時,其兩端的壓差也在隨之改變,一次水泵的變頻器根據最不利環路的壓差信號,改變水泵的轉速,從而改變系統的水流量,以滿足末端設備的要求,此時冷水機組的水流量同步發生改變回水總管上的流量計時刻監視著進人冷水機組的水流量,當測得的水流量小于機組額定最小值的總和時,旁通管上的旁通電動閥打開,部分供水與回水混合,以保證運行機組的水流量都大于它們的額定的最小值。
　　為了保證每個末端設備能控制其服務范圍的溫度等參數，以適應房間負荷的變化，采用電動二通閥與盤管串聯，通過控制二通閥的開度來控制通過盤管的水量。在二通閥的調節過程中，管路性能曲線將發生變化，系統負荷側水量也將隨著發生變化，如果沒有其它相關措施，這些變化將引起水泵和冷水機組的水流量改變（沿水泵特性曲線上下移動工作點）。對于冷水機組來說，冷凍水流量的減少是相當危險的。如果流量減少，將造成水流速不均勻，尤其是在一些轉彎（如封頭）處容易使流速減慢甚至形成不流動的“死水”。由于蒸發溫度較低，在蒸發器不斷制冷的過程中，低流速水或“死水”極易產生結凍的情況，從而對冷水機組造成破壞。因此，許多廠家開始了對主機變流量進行了研究和開發，并已投入到了實踐運用。如前面所述，一方面，從末端設備使用要求來看，負荷側要求水系統作變化量運行；另一方面，冷水機組的特性要求必須保證最低下限流量（如50%），不能無限制變流量運行，這樣就形成矛盾了。解決此矛盾的最常用方法是在供、回水總管上設置壓差旁通閥。
　　
　　2水泵與冷水機組的連接方式
　　在一次變頻泵水系統中，水泵與冷水機組的連接方式通常有三種。
　　2.1水泵與冷水機組一一對應連接如圖1，這種方式的優點是操作方便，控制及運行管理較簡單；各冷水機組的水量分配相互干擾較少，并且它取消了水泵與冷水機組之間的部分管件（如控制開關的閥門）。但其缺點是備用泵聯接管路比較復雜，在實際運行中，當出現負荷減少至1臺冷水機組運行就能滿足要求，而水量要2臺水泵運行時(通常由于系統表冷臟堵或者設計選型偏小，造成了實際運行時的大流量、小溫差)，就出現矛盾了。解決此矛盾就需要采用以下并聯的方式了。
　　2.2水泵與冷水機組獨立并聯的方式如圖2，這種方式在實際工程設計中，備用泵不需固定，每臺水泵可互為備用，可以一機一泵運行，也可以一機兩泵運行，其運行的可靠性和靈活性比前者的連接方式更大；接管相對較為方便（特別是冷水機組與冷凍水泵位置相距較遠時更為明顯地體現這一點），機房布置整潔、有序。因而有相當多的工程目前采用這種方式。
　　但這種方式有其缺點：水泵及冷水機組進出口都要求各自的閥門，因此附件增加；各冷水機組水流量在初調試中應進行調整，保證每臺機組水量符合設計要求；在要求自動聯鎖起停的工程中，各冷水機組必須配置壓差旁通閥，避免因分流而導致單臺水泵運行時正常運行的冷水機組水量不足而出現問題，同時要求電動蝶閥具有較大的開閥壓差或者關閥壓差（因為停機過程中要求先關電動蝶閥后停對應的水泵）允許值。
　　2.3水泵與冷水機組的前后連接方式在上述的幾種系統（如圖1、圖2）中，均是把冷水機組設于水泵的出口，這是目前較多采用的一種方式，此方式的優點是冷水機組和水泵的工作較為穩定，當建筑高度不大時，這一種系統是較合理的。同時，由于水泵運行過程中，水通過水泵時溫度會提高，因此回水先進入水泵后再進入冷水機組對于保證空調水系統的供水溫度的恒定（冷水機組通常以出水溫度恒定進行控制及運行）是很有利的。但如果建筑高度較高，水系統本身靜壓較大，按前述接管方式將使冷水機組的承壓要求提高（因為通常水系統的定壓點在水泵吸入口），其設備費用也隨壓力等級的提高而增加（一般以1.6MPa為限，超過此值時，設備費用急劇上升）。如果按前述接管方式時，冷水機組的壓力超過1.6MPa，則把冷水機組設于水泵吸入口是更好的方式。
　　
　　圖1一次變頻泵變水流量系統（先串聯后并聯方式）圖2一次變頻泵變水流量系統（先串聯后并聯方式）
　　3工程應用實例
　　某大廈，共有裙樓二層及塔樓部分六層，總空調面積是5889m2，其中央空調系統根據建筑功能間隔分為A、B兩個系統。
　　A系統包括裙樓首二層（建筑用途是辦公區、會議室等），總的空調面積是2330m2，空調負荷共計492kW，按同期使用系數0.9選用2臺風冷式渦旋冷水主機（每臺主機制冷量分別是253kW）與3臺變頻冷凍水泵（兩用一備）組成獨立并聯的方式(如圖3)。當風冷式主機運行時，其中一臺水泵發生故障，自動控制系統就會啟動備用泵，以保證空調系統正常運行。在初調試中對冷凍供、回水管之間的壓差旁通閥進行壓力的調整，以保證每臺主機的水量與末端設備的水量符合設計要求。
　　B系統包括塔樓三至八層（建筑用途是辦公區），總空調面積是2215m2，空調負荷共計405kW，按同期使用系數0.9選用5臺風冷式冷水主機（制冷量為81kW的主機4臺，制冷量為39.5kW的主機1臺）與5變頻冷凍水泵組成一一對應連接的方式（如圖4）。根據塔樓出租層冷負荷的變化，自動控制系統控制其中幾臺冷水主機和水泵開啟運行，以滿足空調系統冷量和水量的要求。在此方式，由于水泵出口止回閥已起防止水回流的作用，可省去安裝電動蝶閥。這樣，設備費用因此降低了。在該工程竣工驗收過程中，兩個不同連接方式的空調水系統均運行正常，系統供冷量和水量都達到設計的要求，滿足實際的需求。
　　
　　圖3A系統流程圖圖4B系統流程圖
　　4結束語
　　綜上所述，一次變頻泵變水流量系統憑借其優點，廣泛應用在高層民用建筑的空調工程中。要采用何種連接方式，需考慮該空調工程的建筑高度、投資成本、系統不能適應系統負荷變化，以達到冷水機組高效、節能地運行，這時就要選用二次泵變水量系統或混合變水量系統了。