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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。它较之二次

泵系统不但初投资小，而且能减少水泵的运行能耗。

2一次泵变流量系统的节能分析

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二级泵变流量系统是机房内一次循环水为定流量，用户侧次级循环水为变流

量，而一次泵变流量系统则为全程变流量从理论上说，两系统的用户侧循环水量

和阻力是相同的，不同的是冷水机组循环部分，采用二级泵系统时冷水机组循环

水量和阻力是不变的，采用一次泵变流量系统时，冷水机组侧的循环水量和阻力

相应变化，当冷水机组侧的循环水量、阻力变小时，水泵能耗大为降低。设定一

次泵系统流量调节范围为50%一10%，考虑到变频器在低负荷下的效率降低和

空调系统最小平衡流量的因素，二级泵变流量系统的次级泵流量调节范围也按

50%一10%设定，则可计算出各水泵的耗电量:a一次泵定流量系统理论计算耗电

量为4200kwh;b一次泵变流量系统理论耗电量为14200kwh;c二级泵变流量系统

(一级泵为定流量)的理论耗电量为28480kwh。可见在设定条件下以理论计算的

结果看，一次泵变流量系统比定流量系统节能约66%，比二级泵变流量系统节能

约50%。

3一次泵变流量系统的控制

一次泵变流量系统能够较好的跟踪系统负荷的动态变化，较好的满足系统的

负荷要求，把能耗控制在较低的水平。所以系统必须有一套严格的控制方案。只

有设计和系统相匹配的高水平监测和控制系统，才能安全可靠运行并真正发挥