变流量节能技术的现状与发展探讨

　　摘要：通过对中央空调水系统节能技术的总结，概述了变流量水系统形式的变迁与发展，介绍了为实现节能而采取的各种控制方式。并进一步认为，变压差控制及各种信号的综合控制是变流量节能技术发展的必然趋势。
　　关键词：空调水系统；变流量；节能
　　
　　0前言
　　 随着经济的飞速发展，人们对生活环境舒适度的要求越来越高，大量建筑（写字楼、商场等）应用了中央空调系统。空调能耗在建筑总能耗中占很大比重，水泵的输送能耗又是空调能耗的主要部分之一，且中央空调系统绝大部分时间是在部分负荷下运行的。可见，若能降低长时间运行的水泵的能耗，则可大大减少建筑的能耗。
　　1系统形式的变化
　　 中央空调冷冻水系统可以粗略拆分为生产、输配、消费三个环节：集、分水器以下，包括冷水机组为生产环节；集、分水器以上，空调末端装置以下为输配环节；空调末端装置处为消费环节。
　　1.1 “伪变水量”系统形式
　　在这一系统形式中，空调末端装置上安装了三通阀。通过三通阀的调节作用来改变通过末端装
　　置的水量，以满足调节室内空气温度的要求。虽然通过末端装置的水量发生了变化，但整个水系统的流量并没有变化。
　　1.2一次泵系统形式
　　 这一系统形式中，包含着多种具体的水系统形式，且这些水系统形式的出现在时间上并不是连贯的。
　　1.2.1定频一次泵系统
　　 最初级的一次泵系统是定频一次泵系统。在这一系统中，空调末端装置处的三通阀被二通阀代替，输配与消费环节的流量发生了变化，真正实现了变流量。
　　1.2.2变频一次泵系统
　　 将定频一次泵系统中的水泵改为变速调节，通过冷水机组蒸发器的冷冻水相应也是变流量的，这就是所谓的变频一次泵系统。此时，生产、输配、消费三个环节的流量都是可变化的。
　　1.3二次泵系统形式
　　 二次泵系统其一级泵定流量，负责冷冻水在集、分水器、机组之间流动的能耗，即生产环节的能耗；二级泵变流量，负责将冷冻水输送至空调末端装置，即输配、消费环节的能耗。一级泵是定流量的，就不用考虑流经蒸发器的水量变流量对机组产生的影响，对机组设备的要求也不如变频一次泵系统高。
　　2控制方式
　　 目前，中央空调冷冻水系统变频控制的方式有很多种，根据控制信号，可分为压差（压力）控制、温差（温度）控制、流量控制，以及包含各种控制信号、灵活多变的综合控制等。
　　2.1压差控制
　　2.1.1压差控制的基本原理
　　 压差控制是目前工程中应用最多的控制方式，使用该控制方式时，在中央空调冷冻水系统中，选用某处的压差△P作为控制信号，传感器将信号输入变频控制器。变频控制器将这一信号与设定值比较，产生输出信号，控制水泵的转速，从而得到满足现实需要的流量和扬程。
　　2.1.2定扬程控制
　　所谓定扬程控制，就是根据冷冻水循环泵前后的分水器和集水器的静压差，使静压差始终稳定在设定值附近的控制方式[1]。管路特性曲线必然发生变化，水泵的功率N不在与流量Q的三次方成正比。有人认为，定扬程控制时，水泵的功率N与流量Q的一次方成正比，并进行了详细论证[2]
　　
　　2.1.3定末端压差控制
　　 这里的定末端压差控制，指的是使最不利环路中的空调设备前后的静压稳定在某一设定值附近。当然，在部分负荷下，因为只需要保证最末端用户的△P值，其余支路用户的调节阀门必然要关小，以达到需要的流量。总的管路特性曲线发生变化，水泵的功率N与流量Q的三次方定律也不再成立，而是处于一次方和三次方之间[3，4，5]。
　　2.1.4变压差控制
　　 进一步提高空调水系统的节能能力，一直是专业人士努力的目标，继定压差控制方式之后，变压差控制方式应运而生。
　　 根据泵的相似原理，功率N与转速n（流量Q）的三次方成正比。很多人提出了这种控制理念，但在具体工程中却几乎没有出现过。这就要求，管网中任何阀门的开启度不能变化；（2）各空调用户的负荷必须同时按比例变化，这在非公共建筑中很难实现；（3）管网中需要设置大量的传感器，初投资大大增加；（4）运行时，采集的大量信号要及时处理，并根据处理结果调整水泵的转速，这对计算机技术有一定要求。所以，到目前为止，可以认为这只是一种理想的控制状态。
　　 虽然，完全按照三次方定律的控制方式没有实现，但人们还是提出了各种变压差控制方式，以尽量提高空调水系统的节能能力，如：最小阻力控制法。
　　2.2温差（温度）控制
　　 温差（温度）控制的机本原理和压差控制的一致，只是将采集的压差信号换成了温差（温度）信号。因而，该控制方式在稳定性和可靠性方面不如压力控制方式[6]。
　　2.3流量控制
　　 所谓流量控制，就是检测系统用户端实际流量，然后根据这一检测值来调节冷冻水泵，使之提供的流量与实际需要一致。这一控制方式在实际工程中成功的不多见。对于较为复杂的系统，流量控制不能使所有用户都满足要求，因为它不具备控制流量分配的能力。
　　3结语
　　 总结各种空调冷冻水系统形式的变更情况，不难发现，“变流量”是贯穿其中的一条主线。从单纯的消费环节变流量，到输配环节变流量，直至生产环节也用上了变流量。这就给寻求系统形式变更的专业人士指明了未来的发展方向。
　　
　　参考文献
　　[1].徐亦波.空调冷热水循环泵变转速节能控制方法[J].暖通空调，2004，34（9）：32-35
　　[2].汪翔，王建民.也谈空调冷热水循环泵变频节能问题[J].暖通空调，2006，36（4）：47-49
　　[3].姚国梁.空调变频水泵节能问题探讨[J].暖通空调，2004，34（6）：32-34
　　[4].李斌，肖勇全，李震等.压差控制下VWV系统特性及节能分析[J].建筑热能通风空调，2005，24（1）：44-47
　　[5].王寒栋.空调冷冻水泵变频能耗特性的研究[J].节能，2003，（12）：10-12
　　[6].黄奕yun，张玲.压差控制水泵变频调节的工作特性探讨[J].暖通空调，2006，36（4）：75-78[!--empirenews.page--]

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