２９４第１３届全国暖通空调技术信息网大会文集空调制冷一次泵和二次泵变流量水系统的选用比较北京墨臣建筑设计事务所黄大汉北京环洋世纪国际建筑顾问有限公司宋小涵摘要一次泵和二次泵变流量水系统是空调中常采用的节能运行方式，通过对两种系统的比较分析，给出了二次泵变流量水系统的使用范围。关键词一次泵系统二次泵系统变流量水系统０引言由于水系统输送冷量具有能耗低、占用空间小等特点，在空调工程中被广泛采用。资料表明，空调水系统输送能耗占整个空调系统能耗的３０％左右［１］。对空调水系统进行变流量控制，能节约不少能量。空调变流量水系统常用的有一次泵和二次泵变流量两种方式。１一次泵变流量水系统空调水系统如果采用定流量，其系统原理图如图１所示。由于空调系统大部分时问是在部分负圈１一次泵足覆系统荷下运行，此时要保证用户的用冷量，两台机组（制冷量为５１％～１００％设计负荷）或一台机组（制冷量为１０％～５０％设计负荷）及其对应的水泵都必须开启。显然，在低于设计负荷或５０％设计负荷时，水泵的流量大于末端流量。此时有两个缺点：ａ）浪费能量；ｂ）由于水流量不变，供回水温差变小，末端设备的除湿能力减弱。为了解决这个问题，出现了一次泵变流量系统，如图２所示。

该系统末端设备设有电动两通圈２一次泵变漉系统阀，根据室内负荷的变化，调节进入设备的水流量。当室内负荷小于设计负荷或５０％设计负荷时，末端设备的需水量减少，供回水管间压差增大，当大于一定值时，旁通阀打开，部分水流直接流回集水器。显然，水系统阻力增大使水泵的流量减少，减少幅度取决于水泵性能曲线。减少幅度越大，节能效果越明显。采用此种方式的一个原因就是要保证制冷机组的水量在其允许的范围内变化。随着制冷技术的发展，现在的制冷机组都允许冷水量有较大的变化。空调中常用的压缩蒸汽制空调制冷暖通空调ＨＶ＆ＡＣ２００５年第３５卷增刊２９５冷方式的冷水水量变化范围在３０％～１２０％之间。这样就不必再采取措施保证冷源侧冷水量的恒定冷水机组的水泵为变频泵，它能随着负荷的减少而降低转速，减少系统的供水量。由于水泵的功率和其转速呈三次方关系，所以节能效果比较显著。缺点就是水泵功率较大时，配备的变频器的容量也要增大，造价明显上升。２二次泵变流量水系统对图２水系统，可以把它分成两部分，一部分是冷源侧，另一部分是负荷侧。如图３所示。由于１两通控制阀２负荷侧控制阀３压差控制器４流量计５流量开关６旁通阀圈３二次泵变漉量水系统冷源侧需要定水量运行，而负荷侧需变水量运行，所以它们之间是矛盾的。

把冷源侧和负荷侧水流量分开设置，就可以解决这个问题。在负荷侧环路中设多台并联水泵，冷源侧设多台并联的一次泵和制冷机组。负荷侧二次泵的台数控制用压差控制法，供回水管压差控制器控制二次泵的启动台数。冷源侧一次泵的台数控制用流量控制法，在旁通管上设有流量计和流量开关。当二次泵系统流量减少时，一次泵流量过剩。过剩流量从旁通管左边流向右边，当过剩流量达到１台一次泵运行流量时，流量计的触头动作，通过程序控制器，自动关掉１台一次泵和冷水机组。当二次泵水系统负荷增加流量不足时，二次水流量不足，就有一部分水从旁通管右边流向左边，当这部分旁通流量达到１台一次泵运行流量时，流量开关动作，将信号输入程序控制器，启动１台一次泵和制冷机通过分析，可以看出一次泵变流量水系统和二次泵变流量水系统都可以达到水系统随室内负荷变化进行节能运行的目的。目前常用的变流量水系统组合形式有一次变频泵水系统和二次定速泵水系统两种。究竟采用一次泵变流量水系统还是二次泵变流量水系统空调二次泵，就需要进行分析比较。文献［１］研究结果表明，多泵定速系统在负荷变化时，节能效果不如单泵变速系统。４单泵变速的一次泵变流量水系统缺点ａ）系统非线性程度较大时，表冷器的传热系数Ｋ常用以下公式［３］表示。

式中珥为空气迎面风速，ｍ／ｓ；ｅ为阻力系数；Ｗ为表冷器管内的水流速，ｍ／ｓ；Ａ，Ｂ，Ｐ，ｍ，，２为由实验得出的系数和指数。通过公式（１）可以知道，传热系数受表冷器管内的水流速影响很小［ｚ］。因此，对变流量水系统，当水量减小时，由于传热系数变化不大，空气侧的流速（流量）不变，出口处的水温肯定升高。这说明，当空调水流量减少时，它的供冷能力并不是成比例下降，而是比对应的比例要大。具体变化曲线如图４所示。但是制冷机组的冷水流量和它的制流帚比（实际流馈／设计流肇）／％圈４表冷器供冷与水流量变化关系冷量是线性关系。这二者之间产生矛盾，特别是水系统的非线性程度很大时，这种矛盾更为突出。此时，采用一次泵变流量系统是不合适的。ｂ）当两个区域内用户侧的水环阻力相差较大时，如果采用一次泵变流量水系统，则一次泵必须．２９６．第１３届全国暖通空调技术信息网大会文集空调制冷按高阻力环路来选择扬程，因而会使耗能增加，二是各环路之间要通过仔细的初调试来平衡阻力。因此，这时适合采用分区设置二级泵的二次泵系统。分开设置次级泵的最大优点就是节省部分次级泵的电气安装容量，且有利于分区管理。５结论从以上分析可知空调二次泵，尽管一次变流量水系统（变频泵）能解决负荷侧和冷源侧变流量问题，但仍不能解决负荷侧和冷源侧一致变化问题，特别是系统的非线性比较突出的时候；当两个区域内用户侧的水环阻力相差较大时，分区二次泵比一次泵系统更能适合负荷的变化。

因此，在上述两种情况下，二次泵变流量水系统更节能。参考文献１李建兴，涂光备，等．多泵并联空凋水系统的技术经济分析．流体机械，２００４，３２（１０）２孙一坚．水流量变化对空调系统运行的影响．暖通空调，２００４，３４（７）３赵荣义，范存养，等．空气调节．第３版．北京：中国建筑工业出版社，１９９４４潘云钢．高层民用建筑空调设计．北京：中国建筑工业出版社，１９９９