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空调水系统变流量节能控制前言近年来，环境保护和能源消耗已成为全球重要的议题，各行各业都在积极采取节能减排的措施。
空调系统作为大型建筑物的重要能耗设备之一，已经成为节能减排的重点关注对象。
通过对空调水系统变流量节能控制的研究，可以有效降低能耗，减少环境影响。
空调水系统空调水系统是指空调主机、冷却塔、水泵、水箱、水管及阀门等构成的闭合水路系统。
它通过水作为热载体，将室内的热量通过主机传入水中，然后经过水泵推动水流到冷却塔中降低温度，最后再次流回主机，循环往复。
空调水系统的水循环流量大小对热交换器的散热效率和整个系统的能耗有很大的影响。
变流量节能控制传统的空调水系统通常采用恒流量水泵来控制系统的水流量，这种方案的问题是没有考虑系统的实际工况，将增加许多不必要的能耗。
而变流量配水泵采用变频器对水泵电机的转速进行调节，根据系统的实际负荷情况来调节水的流量，可以实现最大程度的节能。
通过控制水泵的输出功率和水流量，将能耗控制在最低水平，达到节能的效果。
节能效果空调水系统采用变流量配水泵后，能够实现节能效果的显著提升。
根据实际的环境条件和设备情况，采用变流量节能控制技术后，系统能耗可以减少20%以上，同时系统的维护成本也随之降低。
除了能够节约能源，这种节能控制技术还能够降低系统的污染排放量，一定程度上减少环境污染的影响。
空调水系统变流量节能控制技术是一种有效降低能耗、减少环境影响的技术。
它通过控制水泵的流量大小，使得系统能源利用率得到最大化的提升，因而节能效果显著。
在实践中，各行各业应当积极采用此类技术，为环境保护和能源消耗做出自己的贡献。
引言对于商业建筑而言，中央空调系统能耗约占建筑总能耗的40%，实现中央空调的节能对于响应国家节能降耗的目标有非常现实的意义。
中小型的商业建筑的空调系统主要包括三大类型设备，风冷热泵主机，水泵和室内风盘/新风机。
对于通常的中央空调系统来说，这三个设备采用独立控制的方法：主机提供固定出水温度的供水（一般夏季为7℃，冬季为45℃）；水泵采用定速输送，一旦供水量超过需求，压差式旁通阀会逐步开启降低室内供水量；风盘通过温控器调节室内温度，以满足室内控温的要求；虽然该方法简单，但并不节能。
因为每个设备的运行工况变化将直接影响其它设备的能耗变化，三者是相互关联的。
因此，需要将整个空调系统集中管控方能实现系统的节能和室内舒适性控制的需求。
空调系统一般按照满负荷工况设计以，但其长年工作于部分负荷状态，在评价系统能耗，必须充分考虑系统运行于部分负荷的能耗状况。
如图一所示为不同的环境温度下所统计的负荷占比和运行时间占比。
由此可见，系统只有少部分时间运行满负荷。
因此提高系统部分负荷下的能效对整个空调系统的节能更具现实意义。
如图一所示为该办公楼的制冷负荷分布情况。
图一办公楼制冷季能耗分布室内空调系统负荷主要由两个方面构成，室内基本负荷和新风负荷。
基本上，新风负荷占到整个空调负荷的30%左右。
而空调系统的能耗主要由三个部分构成，空调主机能耗，水泵能耗和风盘（新风机）能耗；W 系统=W 主机+W 水泵+W 风盘（1）其中，W 系统为空调系统总能耗；上海某办公楼变流量变水温冷/热水空调系统节能性案例分析系统运行状况分析系统缺乏统一管理，主机和水泵无法根据风盘的需求响应，运行效率低下。
室外主机并联运行，存在混水问题，主机相互竞争无法运行。
水泵始终运行于工频，部分负荷时水泵的效率低下。
主机提供固定温度供水，过渡季节造成过冷或过热，既浪费能源又影响舒适性。
采用定风量新风，经常提供超量新风，系统排风冷量无法回收，造成较大的浪费分散的管理造成浪费，例如会议室在无人时，空调仍然开着。
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。
变水量空调系统的技术特点与控制方式研究【摘要】近年来，随着能源成本的不断攀升，节能迫在眉睫，而且随电子、控制和计算机技术的发展，暖通空调成为高科技产业，尤其对一些生产精密仪器的行业，往往需要把温度、湿度和空气品质控制在一个很窄的范围内。
因此，对暖通空调系统的设计和运行便有着更高的要求。
【关键词】暖通空调；变水量空调系统；控制方式；自动控制；变频技术；可靠性０引言暖通空调系统设备选型时一般都按最大负荷计算，采用定工作点运行，但是暖通空调系统只有很少的时间在满负荷运行，大部分时间都工作在部分负荷下，同时由于外部环境温湿度、阳光照度以及房间内部负荷的变化等因素影响，如若采用定工作点运行，势必造成系统效率低下，浪费能源。
因此，暖通空调系统的效率优化策略研究可以实时调整系统的运行工作点，提高系统运行效率，节约能源。
１变水量空调系统的原理及特点１．１变水量空调系统的分类变水量空调系统是以一定的水温供应空调机以提高冷、热源机器的效率，而以特殊的水泵(如变频调速泵)来改变送水量，顺便达到节约水泵用电的功效。
空调系统中常用冷水机组作为冷源设备，冷水机组包括全套制冷设备，被用来制备冷冻水或冷盐水。
冷水机组按照其工作原理可分为两人类:压缩式冷水机组和吸收式冷水机组。
两种类型系统均有冷凝器和蒸发器两种部件，不同之处就是前者有一个或多个压缩机，且在它们的膨胀阀和制冷剂控制装置方面有所不同。
目前，国内采用的冷水机组一般有三种:水冷蒸汽压缩式冷水机组、澳化钾吸收式冷水机组及空气源热泵制冷、制热一体化机组。
中央空调的冷冻水系统一般分为:一次泵系统、二次泵系统、万次泵系统等。
相应的变水蛋空调系统一般分为:一次泵变水鼠系统、一次泵变水虽系统及全变速一次/加压泵系统。
１．２变水量空调系统的结构原理及特点１．２．１水冷蒸汽压缩式空调系统的制冷原理冷蒸汽压缩式空调系统在制冷时，液态制冷剂在蒸发器中汽化，吸收热量使冷水温度降低。
低温、低压的气态制冷剂经压缩机压缩变成高温、高压气体，进入冷凝器中。
空调水系统变流量节能控制
【摘要】空调水系统变流量节能控制是当前暖通工程研究的热点也是建设资源节约型社会的要求，本文首先对空调水系统的变流量设计的原理和方法做了简单的介绍，然后说明了影响水泵变频调速范围的因素，最后提出了节能控制的措施。
【关键词】空调水系统变流量节能控制
中图分类号：te08 文献标识码：a 文章编号：
随着人们节能意识的加强，空调水系统变流量节能控制技术在工程(特别是在一次泵系统)中得到了大量的应用，其节能效果得到了广大专业人士的认同，本文对空调水系统变流量节能控制做了进一步的探究。
一、空调水系统的变流量设计原理与方法
关于空调水系统的变流量设计，近来在节能要求的驱动下其应用日益广泛，实现的方法也多种多样。
其基本的判断都是认为在以水为冷(热)传递媒介的空调系统中，其水的循环输送能量占整个空调能耗的比重较大，节省了输送能量也即节省了空调能耗，对此行家们都有共识，所不同的是采用什么样的原理、什么样的方法和什么样的设备才能实现最大限度的节能，方式方法不同结果可能很不一样。
因此本文推荐采用二级或三级分布式动力设备布置模式和脉动控制模式相结合的方法，并就这一方式进行分析，认为这应是一种既在理论上成立，又在设备的实现上可行的一种设计方法，主要包含有二种思想，第一，控制模式，第二设备布置模式。
分布动力与脉动变流量系统设计的基本节能理念与方法：
1）尽可能降低系统的总阻力，包括机器阻力、阀门管件阻力（动态，静态）、末端盘管的阻力。
2）以供回水温度差作为变流量控制调节的依据。
3）将总供水泵，管道加压泵和末端空调机的开关控制三级设计作为一个完整可靠的分布式动力变流量系统的必须。
4）不设旁流、旁通管路。
当然对于保证冷水机组最小流量的旁通，水系统净化用旁通净化器等功能用途另当别论。
5）采用变流量管道加压泵（或称三次泵）这种有源变动力方式代替固定或变阻力的无源无动力调节阀件。
理论上说在各个支管环路上都装上变流量管道加压泵，具有最好的节能性与平衡性，究竟设多少？在何处设置？需要进行经济比较后决定。
6）尽可能用二通阀控制末端空调机，对于水流量较大的单台空调机采用温差控制调节阀调节水量以保证供水质量，另用变风量方式调节空调机组的负荷。
不宜用回风温度作为水量调节的依据。
7）利用温差的主动性调节与利用压差的被动性反调节的脉动控制调节原理。
二、影响水泵变频调速范围的因素
水泵采用变频调速运行时，原来按工频状态设计的水泵与电机的运行参数均会发生较大变化。
水泵的变频调速范围必须经过综合考虑，结合实际计算确定。
1、转速对电机效率的影响
在工况相似的情况下，电动机功率n∝n3。
随转速下降，轴功率会急剧下降。
电机输出功率过度偏移额定功率，或者工作频率过度偏移工频，都会使电机效率下降过快，最终影响整个水泵机组效率。
由变频器驱动异步电动机时，电机电流会比工频供电时增大约5％，电机在低速运行时，冷却风扇的风量下降，会使电机温升增大，影响电机的安全运行。
图1 水泵的实际等效曲线
2、转速对变频器效率的影响
变频器的负载率β与效率η的关系如图2所示。
转速下降时，变频器的效率有所下降。
图2 变频器效率曲线
3、转速对水泵效率的影响
综上所述，水泵转速调节范围不宜过大。
通常应不低于额定转速的50％，最好在70－100％之间，当水泵的转速低于额定转速的40－50％时，水泵效率明显下降，节能效果也大大下降。
三、变流量水系统的节能途径
1、变流量系统的控制形式
变流量系统的控制形式有压差控制和温差控制。
目前压差控制方式仅用于末端为空调处理机组的全空气系统的水路控制，以保持处理机组送风温度恒定。
由于这种空调系统的末端支路较少，且各支路的水流量变化较大，调节阀能随负荷变化在
一定范围内精确调节，因此具有较好的节能效果。
对于有多用户的户式集中空调系统，也可用这种控制方式保持各房间室内温度的恒定。
温差控制方式比较简单，用于末端风机盘管不设调节阀的系统或设电磁阀的系统时，有以下优点:部分负荷下系统的阻力系数不变或变化很小，功率与转速满足水泵的三次方定律，因而具有显著的节能效果；在系统初调节达到很好的平衡时，部分负荷下各支路的流量按同一比例变化，没有压差控制方式下的各支路相互耦合和调节阀畸变影响；温差传感器工作范围小、灵敏度很高，即使很小的温差也能及时准确地传递到控制器，因而控制效果较好；系统改造较简单，由于商业建筑中末端大多为风机盘管，当部分房间暂时不使用时，关闭相应的风机控制器即可，对系统的水力工况无影响，改造仅在制冷机房内直接进行，不影响商业建筑的正常使用。
温差控制方式可靠性较差，比较适用于系统各支路负荷变化一致或差别不大的场合。
由于温度采样点离负荷变化点有一定距离，冷水经过一个循环后，其温度变化才反映出来，因而信号传递延迟时间长，特别是系统较大和在部分负荷时，信号的延迟时间更长，给系统控制的及时性造成一定的影响。
冷水流动过程中受外界干扰影响大，应注意加强管道的保温，特别是回水干管的保温，以防回水温度受外界干扰升高，造成温差增大、水泵变频范围减小，影响水泵的节能。
对于由于使用功能而造成的负荷差别较大的末端房间，控制的准确性较差。
2、变流量系统的设备选型与节能
无论何种控制方式，变流量系统的节能效果都受到机组的流量下限和水泵效率的制约。
虽然hartman积极推崇一次泵变流量系统，很多国外专家也宣称二次泵时代已经结束。
但据调查可知，由于受压差保护的限制，传统的空调系统水泵频率变化下限约在37~42 hz，极少数达到35hz，有的空调系统在水泵频率低于45 hz时就由于压差保护而停机。
由于我国传统的定流量设计没有考虑机组及水泵末端的同时使用系数，设备选型过大已是不争的事实，变频的改造仅是弥补系统设计的不足，这给变流量的推广造成了极大的障碍。
基于上述考虑，负荷计算阶段应考虑负荷的同时使用系数，在机组选型时，应考虑机组的变负荷性能。
某公司生产的模块化螺杆式冷水机组的制冷量范围为200~1 000 kw，单模块机组的能量调节范围为33%~100%，5个模块机组的能量调节范围为7%~100%，主机的微电脑控制系统可灵活合理地控制模块运行台数，同时各个模块的制冷量又可由滑阀进行无级调节，即使在低负荷时也能高效运转，使得机组输出冷量与需求冷量达到最佳匹配，以最大限度节约能源。
3、变流量系统的运行管理与节能
对于已投入使用的空调系统，提高运行管理水平，可大大减少运行能耗；应加强冷水管道的保温，减少泄漏，避免无效冷量损失。
对于冷却水系统，在资金允许的情况下，应优先选用闭式冷却塔。
对于使用开式冷却塔的系统，应采取措施减少飘水，同时，对冷却
塔采用温度控制措施，当冷却水温度达到一定下限时减少冷却塔运行台数，在冷却水温度很低时停止风机。
对于部分负荷下水泵变频受机组制约的系统，可采用调节冷水出水温度、控制机组启停时间以及适当提高室内温度等措施，达到节能运行的目的。
结束语
随着控制技术的发展，要实现集中空调系统的最佳运行和节能，从局部去解决问题(如采用通用变频器控制)是不可能办到的，应通过系统集成技术将各个控制子系统在物理上、逻辑上和功能上互连在一起，实现它们之间的信息综合、资源共享，在一台计算机平台上进行集中控制和统一管理，实现集中空调全系统的协调运行和综合性能优化。
对空调系统的各个环节(包括主机、冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机等)统一考虑、全面控制，使全系统协调运行，才能实现最佳综合节能。
参考文献
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[2] 卞维锋，龚延风. 一种空调水系统的动态控制方法[j]. 天津城市建设学院学报. 2008(01)
[3] 马最良，倪龙，唐青松. 空调水系统的节能要点[j]. 中国建设信息供热制冷. 2008(10)。
