马小龙

（银川市规划建筑设计研究院有限公司 宁夏 银川 750004）

0 引言

中央空调水系统首要的目的是为各空调末端提供消除余热或补偿热损耗所需的冷水或热水，然后在满足这个要求的前提下尽可能地节能，即以最少的能耗提供最好的服务。为达到以上要求，冷水系统经过了大约70年的发展，并且还在继续完善。在这个发展过程中总是不断的遇到新问题如:系统冷水温差过小、水系统阻力损失过大、水系统管网水力不平衡等问题，诸如此类的问题，使得系统越来越复杂，但这些问题的不断解决最终推动了变流量技术的发展。

1 冷水机组的最小流量

在一定的流量变化范围内冷水机组实行变流量运行，对主机性能的影响不大，但对于冷水机组的最小流量可以达到多少，业内的观点分歧还比较大。有的冷水机组厂商推荐其主机的最小流量可以低于30%，而有的厂商推荐其主机的最小流量不宜低于70%，但主机可以在50%流量时安全运行，当流量低于50%时，主机就会自动停机保护起来。而暖通界的大多数的设计专家认为最低到50%就可以了。关键一点，有很多专家出于安全考虑，认为变频的范围越窄，可能对于系统越安全;另一方面，就算主机可以变得那么多，但是真正用到30%到40%可能不一定经济，频率很低的时候水泵的全效率也会很低，并不合理。

2 冷水机组的流量变化率

在一次泵变流量的系统中，在主机的运行方面，其流量的运行范围的只是一个重要因素，更考验主机关键的并不是这个因素，考验主机的是流量变化率，即每一分钟主机能够承受的流量变化是多少。当一台主机已经满载运行的时候，随着末端负荷增加，这时应该要增加一台主机，当第二台主机并联开启时，已经在运行的那台主机会在短时间内有一半的流量卸载(假若两台主机同等大小)，由于蒸发器中水流量的较快变化会引起控制不稳定和压缩机的回液与停机，造成机组保护性停机。

3 旁通阀和旁通管选择及控制

在变流量一次泵水系统中，为了确保冷水机组水流量高于其最小允许流量，在供回水干管之间必须设置旁通管和旁通阀(它的存在不利于系统的节能)。旁通管设置在靠近冷热源的供回水干管上，调节阀应选用电动控制的等比例特性调节阀。通常旁通管和旁通阀的规格按主机的最小流量设置，旁通阀是常闭的，当流量计检测到冷水机组蒸发器水流量低于最小允许流量时才打开，旁通一部分流量，使得旁通阀的流量加上末端的流量等于冷水机组的设定最小流量，保持冷水机组维持在最小允许流量运行。由于此旁通阀必须依靠流量信号来自动控制调节，所以要求这些冷水机组装有测量流量的某种手段。同时为了确保准确测量，这种流量装置还必须保持定期标定校正。然而在三台及以上的主机并联的系统中，旁通阀可能根本没有机会去动作，例如在三台主机的系统中，假如主机的最小允许流量为额定流量的50%，旁通阀只有在系统实际负荷小于设计负荷的16.7%时才会去开启旁通一部分流量。而实际上当系统负荷比较小时，可以直接利用免费冷源(如：全新风、冷却塔直接冷却等)供冷，而不需要开启主机制冷。

4 冷水机组加减机控制

根据机房内机组的台数与部分负荷率曲线，应设计“专用停机”策略，避免机组的低负荷运行。在二台以上机组以上的机房里，作为经济运行的一条原则应该尽量少开主机，这样可使冷水机组处于较高负荷的较高效率下运行。例如，在三台冷水机组的机房里，能以运行二台机组来满足负荷要求时，决不应该投入三台机组运行，在四台冷水机组的机房里，能以运行二台机组来满足负荷要求时，决不应该投入三台、四台机组运行。在启动另一台冷水机组之前，应让正在工作的冷水机组几乎满负荷运行。当所监测的蒸发器出水温度只是在其设定值允许偏差范围内波动时，就没有必要启动另一台冷水机组。只有当所监测的蒸发器出水温度超过了设定值允许偏差上限时，或其水流量超过了该机组所允许的最大流量时才可启动下一台冷水机组运行。

5 变频调速水泵的控制

一次泵变流量系统中水泵与冷水机组的连接方式一般采用先并后串的连接方式，即水泵先与水泵并联，冷水机组先与冷水机组并联，然后水泵与冷水机组串联。因此水泵的加减机控制与冷水机组的加减机控制可以分开来考虑，其中水泵的加减机控制可以根据系统所需要的流量来控制。系统所需要的流量可以采用设置在干管内的流量计来检测。而水泵的变频控制目前用的比较多的主要有三种：干管温差控制法、干管压差控制法和末端压差控制法。

水泵的加、减载控制和变频控制，应该充分考虑水泵的性能曲线及全效率来控制，设计专门的控制方案，争取使水泵的运行能耗降的最低。

6 变频水泵的最低转速与最小流量

水泵的运转设计是配合着一组给定的参数，当水泵按照由控制器传来的讯号而减速时，所产生的流量也会呈线性降低。考虑马达散热，一般泵的转速都会维持在全速运转的30%以上。

当系统负荷比较小时，系统末端二通阀关断的数量比较多，系统的阻抗S会变大，水泵的运转会沿着性能曲线偏向左边，以满足系统的流量要求。但流量过小时，泵容易产生热能堆积，径向、轴向推力增加，涡流和净吸水扬程不足等现象，导致的压力和振动会对泵的轴承、轴封和转轴等造成损害。流体温度的增加也会降低泵的寿命，对运转产生影响。要防止这些因低流量造成的负面影响，应提供一个最小的流量限制。

7 系统的稳定性

水系统的平衡在空调系统中早己是一个凸显的问题，在定流量系统中，可以通过阻力计算、设计平衡阀、现场平衡调试等方法解决系统的水力平衡问题。但变流量系统中，因为系统各末端的流量是不断变化的，当系统中某个末端二通阀开度调节变流量时，对其他末端的流量也会产生影响，使之随之发生改变，偏离末端要求流量。因此变流量系统水力平衡又面临新的挑战。在末端支路流量调节时，会引起其他支路的流量变化，各支路的流量偏离设计值，系统产生水力失调。因此，在变流量系统中系统的水力平衡是一个很关键的问题。

8 结束语

总之，变流量空调系统的特性分析与应用探讨乃至变流量空调技术的发展，是与控制技术和水泵变频技术的发展是紧密相联的，可以说变流量技术是随着变频技术的出现才逐渐发展起来的，当今变频技术己经高度发展，变频技术各行各业中得到了广泛的研究和应用。因此人们开始把变流量技术的热点转移到了主机变流量的可行性研究、变频水泵的控制方式研究、以及变流量系统的节能效益研究等。

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