一次泵變流量水系統模擬和存在問題分析摘要：通過一次泵變流量水系統的模擬分析，得到了水泵變流量情況下的節能率與部分負荷率和水泵相對于冷水機組功耗的關系，分析了水側變流量運行對冷水機組制冷性能的影響，并給出了不考慮這一因素對于一次泵系統變流量節能分析所引起的偏差，指出研究和掌握冷水機組變流量下的制冷性能對于一次泵變流量系統的設計是至關重要的。對于工程改造中出現的一些帶有普遍性的問題進行了分析。關鍵字：一次泵系統變流量水系統節能0引言空調冷凍水和冷卻水經常在大流量、小溫差下運行。根據日本的經驗，VWV與VAV并列，是空調中僅次于全熱交換技術的節能措施。隨著近年來電力電子技術的發展和變頻器性價比的不斷提高，交流電機變頻調速技術的應用越來越廣，一次泵變流量水系統的研究因此也得到了一定的重視[1]-[3]，但在研究中也存在這定性的結論多，定量的研究和計算辦法少，可操作性較差的問題，因而影響了其在實際中的廣泛使用。雖然冷凍水和冷卻水的變流量運行對冷凍水泵和冷卻水泵的節能運行有利，但變流量運行對于冷水機組的制冷性能可能有一定影響，制冷機的制冷效率(COP)可能有一定程度的下降。因此，要保證在冷水機組安全的前提條件下實現節能運行，就要求冷凍水流量和冷卻水流量的變化有一定的限制，并滿足某種匹配關系。由于目前生產廠家一般沒有提供在不同的冷凍水出水溫度和冷卻水進水溫度下，冷水機組制冷量、輸入功率隨冷凍水流量和冷卻水流量變化的完整數據，因此關于一次泵變流量水系統的研究和設計受到了一定的影響；反過來，由于定量研究較少，也使得生產廠家沒有積極性進行相關數據的測試。相信一次泵變流量水系統研究的進一步深入，對于提高冷水機組在部分負荷工況下及變流量情形下的能效比的研究和節能技術的推廣將起到推動作用,從而形成空調水系統和制冷主機節能研究及其應用的良性互動。1水側變流量對冷水機組性能的影響在傳統的空調水系統設計中，通過冷水機組的冷凍水和冷卻水的流量基本保持不變。認為只有維持定流量，才能確保盤管的換熱效果，流量減小時，在換熱盤管表面可能會出現層流狀態，降低換熱效果；同時，流量過小時，蒸發器還會出現凍結的危險，當流速小于一定值時，水中若含有腐蝕性物質，會對盤管造成腐蝕。隨著控制技術的發展，冷水機組的控制系統越來越先進。目前，不同類型的冷水機組均能實現冷量的自動調節。冷水機組能量調節功能的進步使得其水側變流量設計成為可能，同時也凸顯水泵應改變以不變應萬變之策，而應以變應變。事實上，目前，多數冷水機組允許蒸發器流量在額定流量的50％～100％以內變化。當蒸發器采用變流量運行時，其流量隨著用戶負荷的變化而變化，當用戶負荷變小時，蒸發器的冷凍水流量變小，冷水機組的控制系統根據實際需冷量減小制冷劑流量，導致蒸發器盤管內制冷劑流速偏離了最佳流速值，冷水機組制冷系統的整體性能降低。衡量蒸發器變流量運行能否節能的標準不單是冷凍水泵運行時節能多少，而還應考慮蒸發器變流量運行造成冷水機組COP值下降而損失的能耗，再考慮變流量運行的負荷時間頻度。由于控制技術的進步，控制系統可以保證壓縮機始終在高效區運轉，使得冷水機組蒸發器變流量時的性能不會下降很多。冷水機組蒸發器變流量對其制冷性能的影響程度與壓縮機類型和制冷劑變流量的方式有關。文獻3從熱力學角度對此進行了分析，認為即使冷凍水流量減至60％，冷水機組的COP的下降幅度也不超過10%。冷卻水進出口溫差變大時，雖然可以減小冷卻水泵的運行費用，然而，為了保證冷凝器內的熱交換，冷凝溫度必然要高于冷卻水的出口溫度，并且冷凝溫度與冷卻水出口溫度也要求有一低限。所以，要想加大冷卻水的進出口溫差，就必須提高冷卻水出口溫度（通常冷卻水進口溫度基本上是定值），這又將引起冷凝溫度的增加，降低了冷水機組的COP值。與蒸發器變流量相比，冷凝器變流量運行對冷凝溫度的影響較大，故導致冷水機組COP的變化較大，在給冷卻水泵安裝變頻器時，應詳細分析冷卻水變流量對冷水機組性能的影響，確定方案的可行性。2一次泵變流量系統節能模擬分析現將在部分負荷情況下變流量與定流量兩種情形的系統（冷水機組和水泵）能耗進行比較，設定流量情形冷水機組和水泵的輸入功率分別為和，變流量情形為和，對于冷水機組和水泵組成的系統而言，水泵變流量的節能率為（1）變流量與定流量兩種情形下的制冷量應相等（），因此，兩種情形下冷水機組的輸入功率與能效比（EER）的關系為（2）因此，節能率為（3）在部分負荷情況下，由于環境溫度和工況的改變，冷水機組的輸入功率與名義工況下的輸入功率相差較大，且關系較為復雜；而EER雖有改變，但變化幅度較小，一般不超過15%[4]。設EER隨部分負荷率η（=Q/Q0）的變化為線性變化（4）己這釣里務EER妖0引為名義工況下伴的能效比，待形定系數妄與部分負荷率貫和機型有關，宮如不考慮部分貨負荷情況下能喜效比的變化，費則取。斑據能效比訂的定義，有家尊，脊欣（丸5絮）后水由返(4樹)飼、播(5稠)宗式，可將部分滿負荷情況下冷頁水機組的輸入派功率秧用名義工況下詳的輸入功率少和部分負荷筑率柿η侍來表示：（6）得將姿（催6社）式代入碧（買3美）式，得（7）門對于閉式俘系統，水泵的興等效率曲線與班管路特性曲線歪重合，在一定需的調速范圍內捐，符合相似定備律，（8）勝式中耕縱和分別為定流齊量和變流量情鋒形下的水流量歪。攻在名義工腹況下，件有樸陪（振9之）隙式中為名程義工況下的溫修差，若采用等致溫差控制，則息有詢慢峽凱（嗽1駝0擺）趕因此，右營（登1競1儀）衰將獅（悅8顯）、踏（序1樣1賤）式代入齡（榜7唯）式，得醒敘臟（脖1會2束）漆上式中最足后一項是由于攜考慮了變流量棋運行對于冷水忌機組性能的影丟響而帶來的。誠變流量情形下隸，冷水機組的個能效比將比定聚流量情形下的手能效比略有下伏降，目前這方浪面實驗數據較系少。為便于從缺理論上分析一衰次泵變流量情嬸形下的節能與碼流量變化的關晴系，本文分別于模擬以下兩種格情況：流量變根為額定流量尖的趣60憂%肝時，冷水機組物的傲EE記R刮變為定流量滿時剝EE樣R綱的婚5陣%控和蛙10奔%忙，構且突EE青R見與相對流量呈旗線性關系。這妻里為方便起見贈，不妨稱之帶為絨“晌5跪%全影響曲碑線眨”侍和梅“括10覺%獲影響曲料線雨”謎，見艘圖抱1槽。店對松于蝴“猜5韻%臂影響曲認線懸”田和漸“選10膽%岔影響曲異線鼠”雙，分別有浮哈逗（鳳1什3于）逢姐(14)閣為便于分濤析一次泵變流慈量情形下的節們能與部分負荷脈率潛η址和水泵相對主凈機的功耗職的關系，這里咐，假設藏[4]監發(15)魄圖踐2護貫“歸5嚷%濾影響曲墾線旋”霧下的節能歐率黑吃燦圖艷3柿沿“胡5悅%賭影響曲剪線改”頸下的節能率甲（相對功率耐為辛15叉%月）閃橡訪（相對功率礙為劣25別%布）憑圖僵4墓車“歡10開%歲影響曲姨線批”拉下的節能率疫畫頭圖裂5瓦浸“孕10異%否影響曲沈線提”袍下的節能率藥（相對功率拔為扭15歸%摩）桐攔晨（相對功率沉為斜25碧%裂）銷抱圖智2岸和驟圖蜘3版分別給出了水裙泵相對主機的乎電功須率件導為普15鹽%世和說25憶%補情況下合，哈“賀5排%新影響曲魔線斬”文下的節能率與鏟部分負荷率（鵝流量變化）的煙關系；談圖銅4反和墻圖填5查則分別給出了貢對應摩于葵“嗽10振%朋影響曲設線貨”誦下的節能率。巖從圖中可以看抄出變流量對于戲冷水機組制冷毫性能的負面影攔響可能在相當妥程度上抵消水麗泵的調速節能階，特別是當水宏泵相對主機的崇電功率比較小拐時。當水泵相你對主機的電功舉率小握于師15誓%選時，不考慮對績主機影響的節貝能率計算（三覽次方定律）較勾考聞慮泥“巨5際%享影響曲傅線宏”種時要高樹估設50路%慧以上，較考駝慮裁“矩10艘%紅影響曲振線掏”夾時更要高替估盞100抽%矮以上。即使對績于水泵相對主造機的電功率較棒大的情形，也丙應該正確評估憐變流量對主機區制冷性能的影獲響，否則，有甘可能做出錯誤抽的判斷。因此澡，研究和掌握百冷水機組變流懸量下的制冷性似能對于一次泵熄變流量系統的韻設計是至關重震要的。骨3足喉工程中存在問戰題分析遣一些變頻趕器生產廠家和安自動化技術公穗司，在推動變書頻調速技術應暫用于空調水系玻統中，經常走銹在暖通空調專換業人員的前面麥，大部分后期簽工程改造（變移頻調速系統的無添置）往往由催自動控制專業同人員所主導。衫目前已有若干彩空調用戶，特拿別是飯店，被鄭推薦在空調冷殿凍水系統和冷癥卻水系統中采夢用變頻泵。但浮由于集中空調嶺系統有著不同碗于一般流體輸嶼配系統的特點鄉，在工程改造亭和節能核算中倡也存在一些問匪題。礦有的工程板由于設計或施轎工方面的原因看，水環路壓力辰本來就不平衡焦。而在進行變螞頻調速方案可塊行性論證時，屋有時僅僅關注焦供回水總管上兄的溫差和系統旨的運行時間，錫而沒有關心水嘆環路壓力是否蘇平衡。水環路葉壓力不平衡所筑造成的水力（蹦熱力）療失調，在額定帖的大流量情況生下，有的環路掙溫差大，大多酸數環路溫差小慶，供回水總管兔或分集水器上脊的溫差還是較敗小，問題被掩聞蓋了；但在小背流量情形，就紀暴露了出來，育結果在水泵調魂速運行時，最景不利環路上的抬空調區域往往描達不到要求，陡流量偏小（就娃是管理人員常膊常說的壓力不鉤夠）。這就是鵝許多空調變頻蜻調速裝置形同捷虛設的一個主失要原因。剃如何進行周變頻調速系統躺控制，對于運出行的節能效果壇影響很大。目牌前，大多數情蠅形采用的是壓飯差控制和溫差堂控制。壓差控蘭制反應快，傳桂感器成本低，橋但也有缺點：滾恒壓差控制，刻起不到節能的說效果，如采用仍變壓差控制，呆壓差與流量的浸變化關系需試桂驗確定，且一塔般起碼要對最徐不利環路進行甚控制，布線較殊長，如是后期拐改造則要影響哄外觀效果，不對受業主歡迎；倆溫差控制布線剃簡單，只要將結傳感器布置在顧供回水總管或部分集水器上即鎮可，但其響應備滯后，同樣成蜓本下，溫度傳叔感器精度較低戚，且在原來系谷統水環路壓力額不平衡的情況蚊下，控制效果壯不好。兩種方暢法各有利弊生[5]肺。吹幾乎所有愿節能核算辦法級均沒有考慮到易冷水機組水側岸變流量運行對殿于域其鈴CO灶P觸的影響，大多舉數核算辦法只的是簡單地（也智許有商業方面濫的考慮）將變飄頻泵電流與工豈頻泵電流進行報比較，并計及悉變頻泵地運行撐時間，而得出顧節能地效果（破目前大多數變面頻調速采漆用懼“已一變多扣定偵”獸方案），沒有泛考慮到水泵機弊組在部分調速膠運行時，變頻疊泵電流下降，蓬而工頻泵電流菠可能會有所上偵升。4結論扯一次泵變女流量水系統是襖空調節能設計悅的重要方法，績但其設計或改臨造，需要事前予對系統進行細捧致的測試和調準研，或需要生著產廠家提供冷垂水機組制冷量咬、輸入功率隨簽冷凍水流量和星冷卻水流量變蓮化的完整數據否。隨著對于一望次泵變流量水朋系統研究的進徹一步深入，可護以推苗廣稀PL塔C尚（可編程控制蠶器）與變頻器厚組成一調速控逆制系統，充分悔考慮到冷水機伯組水側變流量執運行對于其制透冷性能的影響慚，實現冷水機盒組和水泵的一右體化控制。參考文獻手豐仍[1]財盤哈特哪曼優.術勞冷水機利用變雹流量冷凍水的釀若干設計問蘆題蹲.亦拉暖通空伴調她.199捕7遞（陷3為）俱:29-3藏3副捏討[2]Ba砌hnflet跟hW,P征eyerE征.Comp譽arativ旁eanal奉ysiso梯fvari綱ablea笑ndcon求st