一次泵冷水变流量系统设计及控制策略正文
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次泵系统与一次泵变流量系统优缺点、设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统(VPF)1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：与活塞机组的介跃调节不一样,离心冷水机组的控制是根据实际需求负荷的大小来控制压缩机的运行状态,最终通过改变导叶开度的大小来控制。
改变导叶开度的大小,可调节制冷剂循环流量,控制蒸发温度,调节制冷量,最终达到加载、卸载,控制出水温度的目的。
这种调节可实现无级连续调节,可精确调节到负荷要求,精密控制出水温度。
模糊逻辑根据温度误差(与设定值的偏差) 和变化速度求出所需的加载/卸载量,从而将冷水温度控制在设定的范围内。
导叶电机根据4～20mA 的电流输入信号,每0. 3 %地增加或减小导叶的开启度,这样的调节足以保证经导叶调节后流量的连续性,实现无级调节。
加载时,导叶开启度增大;卸载时导叶开度减小。
高精度的导叶连续调节可精确控制水温在±0. 3 ℃以内。
见图2。
控制系统根据温度偏差值和温度变化速度来确定是否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
在接近系统的安全阈值时,会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制的循环。
“—→”代表系统控制“—→”代表控制系统实施操作后有可能引起的现象如图3 所示,系统控制和实施控制操作后而需要的进一步控制形成封闭循环。
控制操作的实施最终通过导叶开并增大或减小来完成。
控制系统经过综合使导叶维持在某一开启度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程的加载过程,在电流限制的同时导叶由小逐渐开大,冷水温度不断下降,达到制冷的目的。
当机组达到负荷后,出水温度已达到或低于设定点的温度,这时进行卸载过程,导叶逐渐关小,出水温度基本维持不变,电流逐渐减小,最终维持在部分负荷运行。
如果负荷过低,使机组导叶关小到某一值时,排气温度达到保护限,控制导叶不能继续关小(或导叶已关到最小) ,则导叶维持该状态运行,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3 ℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
二次泵系统与一次泵变流量系统优缺点、设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统(VPF)1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：行状态,,控制蒸发温度,求信号,每,实现无级调节。
±0.3控制,达到制导叶逐渐关小,状态运行,出水温度将进一步下降,当下降到低于出水温度设定点3℃以下时,则机组由控制系统控制进行安全关机。
或进入再循环运行模式控制。
冰机加减机：加机（4种方式？）：1.冷冻水系统供水温度TS1高于系统设定温度TSS并持续一段时间2.压缩机运行电流百分比（适用于出水温度精度要求高的场合，需要注意机组出力和运行电流不符合的情况）3.计算负载4.如运转中主机已达最大流量，则须加开一台主机(发生机率不高)。
减机：1.依压缩机电流百分比（%RLA(运行机组) %设定∑≥）2.flow*3.水泵控制，温差为辅的空调冷冻水控制。
（应该是压差控制或温差控制？）通过安装在冷冻水管供回水压差传感器测量供回水之间的压差,与设定压差比较,采用PID运算策略,调节冷冻水泵转速满足系统流量:水泵加减台数方案：目前，确定泵组运行台数的一般原则为台数最少原则，即单台泵可以满足使用需求，则不使用多台泵；在多台泵并联的泵组系统中，两台泵可以满足使用需求，则不使用三台泵，以此类推。
传统的加减载模式为当运行中的泵组均升至最大频率时，则将泵的数量加载一台；运行中的泵组均降至（设定）最小频率时，则将泵的数量减载一台。
在加载或减载泵时，加载泵的频率由零开始逐渐增加，其他泵的频率由最大频率逐渐减小，直至所有泵的频率达到最优运行频率为止；减载泵时，剩余泵的频率由最小频率逐渐上升，直至所有泵的频率达到最优运行频率为止。
在实际应用中，即使有的并联泵组运行台数的确定不遵从台数最少原则，也多与其它相关设备开启的台数相关联。
比如中央空调冷冻水系统，开启冷水机组的台数与开启水泵的台数相同，这种由机组数决定水泵数的被动模式不能保证泵组的效率最高，因此不是最优方法。
现有技术中变频泵组台数的确定方法一般效率低，耗能高，无法满足目前节能减排的需求。
空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制
空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制【摘要】文章简单介绍了一次泵变流量系统，对一次泵变流量系统的能耗做出了分析，提出了空调冷冻水一次泵变流量系统的节能与控制方法。
【关键词】：空调；冷冻水系统；节能引言建筑物中央空调系统的冷冻水一次泵，传统上都采用固定转速水泵。
空调水的变一次流量控制系统(VPF：Variable-Primary-Flow，也称为：冷冻水一次泵变频调速控制系统)是近年才开始出现的先进控制方案。
配置变频调速冷冻水泵，可以对冷冻水流量进行调节，达到精细化控制的目标。
虽然在负荷侧都是变水量控制，但变频调速的一次侧控制和传统固定转速的一次泵系统不同，它比传统方式控制要求高得多。
要求楼宇自控系统的工程服务者设计合理的变一次流量控制解决方案，提供满足要求的控制功能。
本文结合某大型建筑的变一次流量控制工程方案，对这种解决方案进行讨论。
1一次泵变流量系统的特点一次泵变流量系统(VPF)的定义概述如下，当末端空调负荷变化时，电动二通阀调节开度，改变冷冻水量，此时采用一定的控制措施，变频水泵和冷冻机组的水流量都随负荷的改变而改变，在旁通管上增设了旁通控制阀，以维持运行冷冻机的最小流量，如下图所示。
图1和二次泵变流量系统相比，最显著的一个特点是少了一组定速泵。
另外在旁通管上多了一个控制阀，当系统水量小于单台冷冻机最小允许流量时，旁通阎打开，旁通一部分水量使冷冻机运行在最小允许流量之上。
最小流量由流量计或压差传感器测得。
系统末端仍然安装二通调节阀，水泵的转速由系统最远端压差的变化控制或供回水温差控制。
冷冻机和水泵的台数不必一一对应，它们的台数变化和启停也分别独立控制。
VPF系统可以改变整个系统中的循环水量，既包括流经蒸发器的冷冻水流量，和冷却盘管中的冷冻水流量。
VPF不仅仅节省了二次泵变流量系统中低效率的一次定流速泵，而且省去了管线，接头及其工程费用，电力设备等，机房空间的需求也随之降低，这些都可观的节省初投资。
一级泵变流量系统控制方法研究
一级泵变流量系统控制方法研究作者：魏锁鹏陆朴荣张丽蓉来源：《甘肃科技纵横》2024年第04期摘要：建筑的供暖、通风与空调系统中，合理设计并高效运行是解决空调耗能的关键。
在中央空调一次泵变流量水系统实际的运行过程中，水泵往往不能按照设计要求进行变频，因而达不到理想的节能效果。
文章通过研究一级泵变流量系统部分负荷下管网特性与阻力系数的变化，采用定性分析法，分析自然温降法、温差控制法、压差控制法、最小阻力法这4种控制方法的原理、特点、局限性及适用范围，以期指导选择出在水泵运行过程中合理的控制方法，从而实现空调水系统的节能运行。
关键词：一级泵；变流量；控制；节能；低碳中图分类号：TU831 文献标志码：A作者简介：魏锁鹏（1978-），男，大学本科，高级工程师，注册设备工程师（暖通空调），主要研究方向：供热通风与空调工程设计、审核等。
0 引言公共建筑的全年能耗中，供暖空调系统的能耗约占10%～50%[1]，国家标准《近零能耗建筑技术标准》（GB/T 51350—2019）的实施，大力推动了节能建筑的建设与发展。
近零能耗建筑设计技术路线强调通过建筑自身的被动式、主动式设计，大幅度降低建筑供热供冷的能耗需求，使能耗控制目标绝对值降低[2]。
在主动式设计中，空调变流量水系统设计和运行是空调节能的关键。
空调变流量冷冻水系统分为一级泵压差旁通变流量系统、一级泵变频变流量系统和二级泵变流量系统[3]。
一级泵系统冷水机组变流量运行时，空调水系统的控制要求是供、回水总管之间的旁通调节阀可采用流量、温差或压差控制，水泵的台数和变速控制宜根据系统压差变化控制[4]。
文章对一级泵压差旁通变流量系统及一级泵变频变流量系统，以冷源侧阻力数不做调整（即不做加减机、不调整支路阀门）为例，探讨部分负荷下各系统的阻力变化，以及各控制方法的特点。
1 一级泵变流量部分负荷系统特性1.1 管网与水泵特性一级泵压差旁通变流量系统原理图见图1。
该系统要求流过蒸发器的冷冻水流量不变，因此冷冻水泵无法变速调节，系统在末端调节流量引起的盈虧通过设置旁通来补偿，通过在供回水干管间设置由压差控制的旁通回路（旁通管及压差电动阀）实现部分负荷下地分流。
一次泵变流量系统(word文档良心出品)
随着设计水平及机械加工水平的进步，冷水机组的效率越来越。
这使得冷水机房的能耗结构发生了较大的变化。
水泵的能耗比例已经成为一个比较重要部分，所以如何在水泵的节能措施上去的取得进展已成为一项重要课题。
通常来说，空调系统是按照满负荷设计的，当负荷变化时，虽然冷水机组可以根据负荷调节相应的冷量输出，但是常规冷水系统在在冷水机组的蒸发器侧的流量配置是固定的，定流量的冷冻水泵能耗没有跟随主机的部分负荷运行而变化水量。
也没跟着冷水机组减载。
近年来在电子及自控技术的辅助下，冷水机组的制造技术得到有效提高，尤其是机组对负荷变化的响应时间大大缩短。
先进的冷水机组可以在极大的范围内变流量运行；同时，与通过供水温度来控制机组负荷一样，变蒸发侧水流量控制机组负荷运行，同样能够保证出水温度在允许的偏差范围内正常运行。
因此，当负荷变化时，可以使冷水机组的蒸发器侧流量随用户的需求而变化，从而节约蒸发器侧水泵的能耗，同时可使用流量保护措施使机组在流量允许的范围内运行。
在管路系统固定不变的前提下，变频水泵的效率特性和水系统的阻力特性接近，理论上水泵的能耗与流量成3次方的关系，系统的阻力随着部分负荷时流量的下降而下降[(水量1/水量2)2=水阻1/水阻2]。
如果蒸发侧的流量允许随着负荷的变化而变化，那么蒸发侧的水泵就无需全年保持夏季设计日的满载流量，在部分负荷运行时段，水泵如冷水机组一样，部分负荷时流量减小，与此同时水泵的能耗大幅降低从而达到节能的目的。
目前，较通行的水系统设计通常有两种方式：1.一次泵定流量系统2.二次泵变流量系统。
相对于这两一次泵变流量系统中选择可变流量运行的冷水机组，当机组运行时，蒸发器的供回水温差基本恒定，蒸发侧流量随负荷侧流量的变化而改变，从而达到“按需供应”，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量成为可能，最终降低系统运行能耗。
末端冷量由冷冻水量调配，冷水机组生产的冷量由流经蒸发器的水流量和相对固定的温差决定。
次泵系统与一次泵变流量系统优缺点、设计要点及控制逻辑
一次泵变流量系统（VPF）1、控制方式冰机控制负荷测定：蒸发器的流量和温差冷量调节：与活塞机组的介跃调节不一样，离心冷水机组的控制是根据实际需求负荷的大小来控制压缩机的运行状态，最终通过改变导叶开度的大小来控制。
改变导叶开度的大小，可调节制冷剂循环流量，控制蒸发温度，调节制冷量，最终达到加载、卸载，控制出水温度的目的。
这种调节可实现无级连续调节，可精确调节到负荷要求，精密控制出水温度。
模糊逻辑根据温度误差（与设定值的偏差）和变化速度求出所需的加载/卸载量，从而将冷水温度控制在设定的范围内。
导叶电机根据4〜20mA的电流输入信号，每0.3 %地增加或减小导叶的开启度，这样的调节足以保证经导叶调节后流量的连续性，实现无级调节。
加载时，导叶开启度增大；卸载时导叶开度减小。
高精度的导叶连续调节可精确控制水温在土0. 3 C以内。
见图2。
控制系统根据温度偏差值和温度变化速度来确定是否需要加载、卸载或保持容量不变。
见表1。
M I加载、卸载和保持判断我在接近系统的安全阈值时，会进行加载或卸载限制。
图3示出了出水温度控制的循环。
图3:出水温度控制循环图“ 一T”代表系统控制“一-”代表控制系统实施操作后有可能引起的现象如图3所示,系统控制和实施控制操作后而需要的进一步控制形成封闭循环。
控制操作的实施最终通过导叶开并增大或减小来完成。
控制系统经过综合使导叶维持在某一开启度进行制冷或达到安全限而关机。
例如机组刚开机过程的加载过程，在电流限制的同时导叶由小逐渐开大，冷水温度不断下降,达到制冷的目的。
当机组达到负荷后，出水温度已达到或低于设定点的温度，这时进行卸载过程,导叶逐渐关小，出水温度基本维持不变，电流逐渐减小，最终维持在部分负荷运行。
如果负荷过低，使机组导叶关小到某一值时，排气温度达到保护限，控制导叶不能继续关小（或导叶已关到最小），则导叶维持该状态运行，出水温度将进一步下降，当下降到低于出水温度设定点3 C以下时，则机组由控制系统控制进行安全关机。
空调冷水系统的演变与变流量一次泵系统设计
空调冷水系统的演变与变流量一次泵系统设计〖摘要〗变流量一次泵系统是近年来正在掀起的一项创新节能技术。
本文简要总结归纳了我国空调冷冻水系统的演变发展历程与主要问题；全面介绍了变流量一次泵系统的优点、难点和不适合采用的场合；根据国外的成功经验与设计运行指南，总结归纳了这种系统中的设计要点与顺序控制要求。
最后提出了个人的4点看法。
〖关键词〗变流量一次泵水系统，定流量一次泵水系统，定流量一次泵/变流量二次泵水系统，空调水系统节能1. 问题的提出以科学发展观建设节约型社会，走可持续发展道路将是我国的长期建设方针。
此方针落实到我们空调制冷行业、工程设计领域就是要不断地提高空调制冷设备及其系统的能效。
随着经济的高速发展与人民生活水平的不断提高，空调已成为保障工作条件与改善居住条件的必需品。
但是空调的普及已显示出了给我国能源建设带来了巨大压力，已对我国的能源资源利用敲起了警钟。
为了更好地普及空调，让大家用得起空调，要在我国的能源资源条件能世代长期承受得起，唯一的办法也是要不断地提高空调设备与其系统的能效。
提高能效不应成为“口号”，更不能成为一句“空话”，必需落实到我们工作与生活的每一环节，我们每人每个实际行动。
本文就是想专门讨论一下如何提高空调冷冻水系统的输配能效问题。
同行们都知道，空调能耗主要消耗在三方面：⑴利用各种能源制取“冷量”与“热量”；⑵利用所得到“冷量”与“热量”处理“空气”，造成适合于工作与居住环境；⑶将这些“冷量”，“热量”与“空气”输配到所需要的指定地方。
空调冷冻水系统就是专门履行“冷量”与“热量”输配的一种手段，它是中央空调输配能源消耗的主角。
国内通俗称呼的“中央空调系统”实际上是英文“Central air conditioning system”的一种简化译名，更准确的译名应该称“集中冷、热源的空调系统”。
这种系统一般由三部分组成：以冷水机组与热水锅炉(或其它热源)作冷、热源；以水作传递与输送冷、热量的介质，以水泵为动力装置，管网为输配手段来输配冷、热量；以空气处理箱与风机盘管等末端设备来处理空气与分布空气。
分析一次泵变流量系统特点及各部件控制方案
分析一次泵变流量系统特点及各部件控制方案引言对于城市轨道交通地下车站，空调能耗是建筑能耗的重要部分。
要减少空调能耗，不仅需要提高空调设备本身的效率，而且还要优化空调系统的设计。
地下车站冷水机组通常是以满足车站使用要求的最大冷负荷来进行选型设计的，但在实际应用中，冷热负荷是随时间、气候、环境等因素变化的，通常冷水机组超过90%运行时间处于非满载额定状态，水系统节能潜力巨大。
1、空调水系统方案地下站冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷水循环泵及冷却水循环泵等耗能设备。
在负荷侧变流量的前提下，通常采用以下两种空调水系统方式：1）一次泵定流量系统：冷源侧定流量，负荷侧变流量，无变频泵；2）一次泵变流量系统：冷源侧变流量，负荷侧变流量，冷源侧变流量，冷源侧与负荷侧采用同一个变频泵。
2、一次泵变流量系统设计一般标准地下车站采用一次泵变流量系统时，选用2台变流量冷水机组，作为车站大、小系统冷源。
对于一次泵变流量系统，冷水机组的供回水温度基本恒定，蒸发器内的水流量在一定范围内随负荷侧的流量变化而变化，同时调节循环水泵流量，降低系统运行能耗。
冷水循环泵出口通过共用集管后，再分流到各冷水机组。
冷水在分集水器之间设置旁通管，及由压差控制的旁通阀，当负荷侧流量低于单台冷水机组流量时，可以旁通部分水量，保证通过蒸发器的流量达到单台冷机最小流量要求。
冷冻水循环泵并联连接，变频运行。
空调系统的末端设备采用两管制。
经分集水器，提供车站两端大、小系统冷冻水供应。
空调机组设动态平衡电动两通调节阀，风机盘管均设电动两通阀。
3、自动控制方案相对于一次泵定流量系统，一次泵变流量系统需要更复杂的控制要求，同时对运行管理也提出了更高的标准。
因此，需要详细的设计自动控制方案，并由运行人员按照这个方案进行管理，同时配合高水平的监测和控制系统，才能达到一次泵变流量系统的节能效果，发挥系统优势。
1）冷水机组的启停控制系统采集系统中各相关参数，包括冷水供水温度、冷水回水温度、制冷机组运行电流及冷媒参数，计算出全部车站空调实际所需要的供冷量，从而确定冷水机组运行工况，达到最佳节能的目的。
一次泵变流量监控系统方案
一次泵变流量监控系统方案一、水泵变流量系统控制策略对于水泵变流量系统，控制策略是关键，控制系统的成功直接关系到节能效果，否则没有实际的节能意义。
其通过调节末端二通阀改变流经末端设备的冷冻水流量以适应末端用户空调负荷的变化，同时根据负荷的变化,通过变频调节水泵转速，使系统循环水量维持在刚好满足负荷需求的水平，保证冷冻侧获得足够的循环压差并尽可能降至最低，实现降低水泵运行能耗,从而达到系统的节能。
本系统选用2台机组，每台机组冷凝器和蒸发器出水口设置电动调节阀，冷却端配置3台冷却水泵（2用1备），冷冻端配置3台变频水泵（2用1备）配置3台变频器，供回水总管设置旁通阀。
根据负荷情况,控制系统自动判断开启冷水机组台数与调节冷机运行负载,同时也控制对应的冷冻、冷却水泵、及冷却水塔的相应设备。
整套系统采用江森一个NCE25网络控制器，以及若干江森DDC控制器控制。
二、冷冻主机监控内容系统共2台冷冻主机，每台主机的冷冻水和冷却水出水管设置电动蝶阀。
总回水管设置流量计，总供、回水管设置温度传感器，根据供回水温差和流量计算系统冷量。
当系统冷量升高到一台机组供冷量的80％以上，则开启第二台冷冻机组；反之，则关闭第二台机组；控制机组运行台数以达到节能目的。
同时每次开机和关机以后，则切换两台冷冻机组的开机顺序，确保两台冷冻机组的运行时间基本一致，延长系统总体使用寿命。
现场控制器直接采集冷冻机组的启停状态、故障报警状态和手动/自动切换状态，蝶阀的开关状态等，形象地显示在中央站计算机屏幕中。
冷冻主机监测点：冷冻站一次泵变流量系统控制方式：✧根据管理的日程安排自动开关冷冻站系统各设备（也可设计为管理员手动一键开关）✧冷冻站系统各设备启停顺序连锁控制,以保证系统安全运行：启动：冷冻水电动蝶阀开启，冷冻水泵开启，冷却水泵开启，冷冻机组开启。
停止：冷冻机组停机，冷冻水泵停机，冷冻水电动蝶阀关闭，冷却水泵停机。
✧根据冷冻水总供回水温度差和流量计算系统总负荷来控制冷冻机组的运行台数及相应水泵运行台数。
一次泵变流量系统的设计
万方数据
３
２）末端水系统在大流量小温差下运行是一二 次泵系统普遍存在的一个问题。当末端冷冻水的 回水温度低于设计的回水温度时就会发生这种情 况。由于这种情况不仅在部分负荷下经常出现，满 负荷时这种情况也存在，因此会导致空调系统出现 如下问题： ①限制机组的负载量。在一二次泵系统中是 按照一次泵的大小和设计温差来选择机组的，因为 一次泵是定速泵，机组的负载量由末端水系统供／ 回水温差决定，在小温差下机组不会达到满载，只 有末端水系统供／回水温差为设计温差时机组才会 满载。 ②增大了水泵的运行费用。在５℃设计温差 时，若实际供／回水温差是４℃，在相同的负载下， 水泵泵送的水量将比设计的水泵泵送的水量增加 ２５％，理论上泵将增加９５％的能耗。 ③管道和水泵不能满足水系统要求。由于系 统管网是按照泵的额定流量来选取的，在实际运行 中，由于低温差，系统水流量比设计流量偏大，系统 阻力增大，系统水力不平衡，原有的管网将不能满 足水系统要求∞Ｊ。
收稿日期：２００６。０９．０１ 通讯作者：郝庆，Ｅｍａｉｌ：ｈａｏｑｉｎ９８８６６＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｎ
万方数据
制冷与空调
第７卷
泵流量大于一次泵流量时，一次网的供水和二次网 的回水混合，进入末端的冷冻水温度升高，风机盘 管除热除湿能力下降，使风机盘管偏离原先的设计 工况，同时也增加了机组和水泵的能耗。
２
ＶＰＦ系统的设计 ＶＰＦ系统应能够维持蒸发器的水流速在机组
允许的范围内；能够对没有稳定运行时的瞬变流量 （瞬变流量是由于机组启动之前与它相连的隔离阀 的开启或机组停机时隔离阀的关闭引起的液压效 果）进行操作，特别是在多个机组联合运行时。同 时一次泵应采用合适的控制方式，解决大流量小温 差问题。下面介绍ＶＰＦ系统设计要点。 ３．１制冷机组的选择 ３．１．１选择蒸发器水流速范围较大的机组 蒸发器水流速必须在机组允许的最小流速和 最大流速范围内才能保证机组正常工作。对最小 流速限制是为了保证蒸发器有好的换热效果，并且 能够执行稳定的控制。对最大流速限制是为了防 止振动和管道的腐蚀。机组的蒸发器水流速范围 一般是０．９１５（０．４５７５）～３．３５５ ｍ／ｓ。为了更大地 节约运行费用，选择蒸发器最小水流量小于或等于 机组的设计流量６０％的机组。因为ＶＰＦ的特点 是降低泵的能耗，制冷机组的流量不能保持恒定， 蒸发器最小水流速度越小，机组蒸发器就能够在一 个比较大的流量范围内运行。只有蒸发器水流量 降低到设计流量的５０％的机组才具有节能潜力。
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一次泵冷水变流量系统设计及控制策略华东交通大学 罗新梅摘要一次泵变流量系统与一次泵定流量/二次泵变流量系统相比具有初投资小、节省制冷机房占地面积和降低运行费用等优点。
本文阐述了一次泵变流量系统在工程应用时在设计上应注意的问题以及应采取的相关控制策略。
关键词一次泵冷水变流量系统设计控制策略0 引言随着经济的发展和人们生活水平的提高，空调能耗在生产和生活总能耗的比重越来越大，目前国内空调能耗占居民建筑能耗的25%~35%，占公共建筑能耗的30%~45%。
空调系统年能耗中冷水机组的能耗约占33%，水泵能耗约占22%，冷却塔能耗约占2%，风机能耗约占43%，尽管水泵功率较小，但水泵能耗却占到制冷机房能耗的2/3[1]。
可见，如果水系统采用节能技术，具有很大的节能空间。
空调水系统的发展经历了定流量，一次泵定流量/二次变流量，随着制冷机组控制技术的发展，近年来一次泵变流量系统也不断得到应用。
目前离心机蒸发器最小冷水流量可降到设计流量的30%左右[2]，螺杆机蒸发器最小冷水流量可降到设计流量的40%左右[3]，蒸发器最小允许水流量与冷水机组品牌有关，在工程应用中须向产品制造厂家进行详细咨询。
在一定范围内改变蒸发器水流量，不会对冷水机组的效率及稳定性产生影响，这为一次泵变流量系统的工程应用提供的技术保障，但是要充分发挥一次泵变流量系统减少初投资及节能潜力，在实际应用中应如何进行系统设计，怎样进行系统控制，是暖通设计师值得关注的问题。
1 冷水变流量系统常用类型“变流量系统”是指在水路系统的空调末端使用二通调节阀的系统，是与水路系统末端使用三通调节阀或不使用调节阀的“定流量系统”相对而言的。
所谓“变流量”与“定流量”均是指输送冷水的水路系统的流量是变化的。
变流量系统根据其系统构成形式不同，又可分为“相对的变流量系统”，即冷量制备环路是定流量，而冷量输送环路是变流量（如一次泵定流量/二次泵变流量系统（图1）、传统的一次泵变流量系统（图2））；和“真正的变流量系统”，即冷水机组蒸发器变流量系统（如一次泵变流量系统（图3））。
图1 一次泵定流量/二次泵变流量系统 一次泵定流量/二次泵变流量系统利用旁通管将冷量制备环路和冷量输配环路在水力上分离开来，因此这里的旁通管除了具有旁通流量使冷量制备环路保持定流量运行的作用外，另外还有“解耦”的作用，防止一次泵和二次泵串联运行。
这种系统型式有时会在旁通管上设一个止回阀，以防止回水通过旁通管回流到供水端与冷水机组的出水混合而升高系统供水温度，影响供冷效果。
一次泵定流量/二次泵变流系统的出现是为了适应末端负荷变化时，节约流量输送能量的需要；在多环路水系统中，如果各环路阻力损失相差太大，或因使用功能、运行时间不同，要求分别管理等情况的需要；把一个系统的泵送压头分成两部分，当满负荷时一次泵二次泵串联运行，而在部分负荷时为旁通分流系统，节省冷水输送能量的需要；在超高层建筑中采用二级泵结合板式换热器，实现水系统竖向分区，解决系统底部承压的问题的需要。
图2 传统的一次泵变流量系统图2所示的一次泵变流量系统是国内中小型水系统普遍采用的型式，末端盘管的二通阀根据室内负荷调节进入盘管的水流量，引起输配环路总水量的变化及供回水干管压差的变化，压差控制器根据此压差调节旁通阀的开度，以保持流过冷水机组蒸发器水流量不变。
当负荷增大时，旁通阀开度减小，反之则开度增大。
采用这种水系统型式尽管可以调节盘管的水流量来调节室内温度，供回水干管的水流量也能随着负荷的变化而变化，但水泵始终是定流量运行，节能效果很有限。
另外对于复杂系统压差控制器的设定值需要经过反复调试后才能确定一个合理的值，而且这个设定值还需根据季节的变化作适当调整，因此给系统运行管理带来较大的麻烦，有些工程由于缺少有经验的系统调试人员，只好由运行管理人员随意设定一个数值，节能效果就可想而知了。
图3 一次泵变流量系统随着冷水机组控制技术的发展，冷水机组的控制已由电子控制取代了机械、气动控制，控制系统能够对负荷变化做出及时的响应，使得冷水机组在蒸发器变水量的情况下也能正常、稳定地工作。
90年代后期，以Hartman[4,5,6]等人为代表，提出了采用蒸发器可变冷水流量冷水机组的一次泵变冷水流量系统（如图3），这种新型的水系统进一步挖掘了变流量系统的节能潜力，在欧美国家得到了广泛地应用和推广，近年来也引起了国内专业人士的关注。
图3所示的一次泵变流量系统是真正意上的冷水变流量系统，不管是供回水干管，还是冷水机组蒸发器中的冷水流量都随着末端负荷变化而变化的。
这种系统与传统的一次泵变流量系统不同之处在于旁通管管径不同、旁通阀的控制源不同、水泵是否变速运行、冷水机组的出水管上是否设置电动隔离阀（图2所示的系统在自动控制时也会设电动阀，但其作用不同，详细情况见后）。
图3所示系统的旁通管是按通过最大冷水机组的最小允许水量来设计的，而图2所示系统的旁通管是按旁通一台冷水机组的流量来设计的，因此前者的旁通管较后者的小。
图3所示系统的旁通阀是通过流量计（也可通过检测蒸发器水侧压差来测量流经蒸发器的水流量，文献[7]的研究发现当蒸发器水侧流量变化时，水侧阻力与水流量的1.8次方成正比，实际应用时可向冷水机组生产厂家咨询蒸发器水侧阻力与水流量的关系）检测冷水机组进水干管的水流量，当最大冷水机组蒸发器冷水流量达到最小允许流量时，逐渐开启旁通阀以保证蒸发器的水流量不低于最小允许流量。
旁通阀平时是处于关闭状态的。
图2所示系统的旁通阀是通过压差传感器器检测供回干管之间的压差来调节旁通阀的开度，当压差减小时，旁通阀开度减小，压差增大时，开度增大。
旁通阀的开度始终处于设定的上下限之间。
除了以上介绍的几种冷水变流量系统之外，还有一次泵变流量/二次泵变流量系统，这种系统是在一次泵定流/二次泵变流量系统的基础上吸收一次泵变流量的思想，将原来定流量的一次环路改为变流量，旁通管和旁通阀均按蒸发器最小允许流量来设计。
2 一次泵冷水变流量系统设计一次泵冷水变流量系统具有初投资小，节省制冷机房占地面积和降低运行费用的优点，但也有机组启停控制、旁通阀最小流量控制较复杂，机组启停时会造成供水温度波动的缺点。
这种系统适用于至少有30%以上水流量变化、空调房间的温度控制允许冷水供水温度有少量变化（如舒适性空调系统）的变流量水系统。
为了充分发挥这种水系统节能的潜力，正确设计水系统是十分重要的。
在机组选型时，在满足负荷调节需要的前提下，尽可能选用规格型号一样的水冷螺杆式或离心式冷水机组，便于系统控制和各机组能够均衡出力。
在不降低机组能效比的情况下，蒸发器允许的最小冷水流量尽可能低，最好能达到设计流量的40%-60%，这样一方面可以扩大流量的变化范围，提高节能潜力，另一方面可以增强机组在启停时对流量波动的适用性。
一次泵变流量系统的机组启停时会产生较大的水流波动，这是由于一次变流量水系统的总水流量是由末端盘管的用水量决定的，当加载的冷机组隔离阀打开时，系统流量不会马上增加，要从正在运行的机组中分流出一部分流量，如果正在运行的机组蒸发器水流量由于分流作用而降到允许的水流量以下，就会造成机组保护性停机。
可能产生的最大水流波动如表1所示。
表1 加载机组时运行机组的蒸发器水流变化情况 加载机组 1→2 2→3 3→4 4→5 流量变化50% 33% 25% 20%除了以上需要考虑的因素外，还要了解制冷机组蒸发器冷水流量的变化率，这对机组冷水供水温度的稳定性及机组运行稳定性有较大影响。
一般建议冷水流量变化率每分钟在2%~30%以内，这与制冷机组的类型、控制及水在系统内周转时间有关[8]。
水泵与冷水机组的联接有水泵与冷水机组串联“一机对一泵”的布置型式和水泵通过集管并联以后再与冷水机组联接的互为备用的布置型式（如图3）。
对于一次泵变流量系统宜优先考虑采用后者，这主要是由于在冷水变流量运行时，盘管的传热特性决定了冷量与水流量变化的非线性关系（如图4）[9]，如水流量变化到设计流量的50%时，盘管还能提供盘管额定冷量的75%。
因此可知，冷水机组的运行台数与水流量之间没有对应关系。
采用图3所示的水泵与冷水机组的联接方式，可以实现在开一台冷水机组时，开二台水泵的运行方式，有助于解决在部分负荷时的“小温差”问题和水流量与供冷量之间不匹配问题。
图4 水流量变化时末端盘管传热特性一次泵变流量系统的旁通阀和旁通管是为了防止蒸发器水流量低于允许的最小流量而设置的，从理论上来说，旁通管可以设在制冷机房供、回水干管（或集、分水器）之间，也可设在供水末端的供、回水干管之间。
采用前一种方式旁通阀的承压大，调节性能较差，但控制线路敷设简便，而后一种方式情况刚好相反。
旁通管的管径按最大的冷水机组允许的最小水流量来设计。
旁通阀的选择要考虑工作压力有较大范围的变化时的调节性能，选择阀杆行程与流量尽可能成线性的调节阀。
普通电动蝶阀不能满足这种调节性能的要求。
旁通阀可按旁通管管径小一号来选型，这样不仅节省了初投资，而且增大了阀权度，调节性能也会有所改善。
通过检测冷水机组蒸发器水流量来控制旁通阀的开度，流量计可以如图3所示那样设在冷水机组的进水干管上，也可以在每台冷水机组的蒸发器水侧进出口设置一只压差传感器，根据制造厂家提供的蒸发器水侧压差与流量的关系，可以确定每一台冷水机组的冷水流量，这可给控制带来更多的灵活性，同时也节省了初投资。
一次泵变流量系统每台冷水机组出水管上需要安装隔离阀，当采用如图3所示的水泵与冷水机组联接型式时，当冷水机组停止运行时，隔离阀可以起到切断水流通路的作用（这和以往在冷水机组水侧管路加装电动阀的作用是一致的），在一次泵变流量系统中隔离阀还有更重要的作用，即在加载机组时缓慢（约2~3分钟）开启隔离阀减小水流波动对正在运行机组的影响。
为了实现这个目的，要选择开启时间长的电动隔离阀。
变流量系统末端盘管调节阀在使用时压差和流量均发生变化，如果调节阀口径选小了，不能达到最大工作流量Q max ，选大了，经常小开度工作，调节性能差，寿命短；如果阀门闭合最大允许压差△P max 小于工作压差，将会造成阀关不死，打不开；可调节范围R 小了，不能满足流量变化范围。
在调节阀选型时，要确定末端盘管的最大工作流量Q max 、最小工作流量Q min ，根据调节稳定性、经济性以及运行能耗综合考虑，确定阀权度S （一般取0.1~0.3[10]），计算阀门在Q max 时的工作压差，然后再求出Q max 时的流量系数K vmax ，再根据K vmax 值及产品样本，选取大于K vmax 值且与其接近一档的K v 值对应的口径，从而初步确定调节阀的口径，最后还需做相关的验算，验证所选的阀门能否满足工作要求。
3 一次泵冷水变流量系统的控制策略一次泵冷水变流量系统控制包括根据设定温度对末端盘管水侧流量调节、根据冷水机组最小允许流量对旁通阀进行流量调节、根据最不利环路末端供水压力的设定值对一次泵进行工作水泵台数和流量调节、根据系统需要制冷量确定所需冷水机组的运行台数以及相关冷却水泵和冷却塔的控制。