一些对公共修建会集空调体系的能耗查询测验标明，会集空调体系的夏日用电量中，大约２５％～３０％耗费于冷水泵及冷却水泵的输配上。空调水体系的合理装备对冷水机组的正常、高效运转有较大影响，因而合理地规划空调水体系是确保会集空调体系节能运转的要害。

  跟着ＧＢ５０１８９—２００５《公共修建节能规划规范》的施行，现在空调水体系根本选用结尾设置两通阀的负荷侧变流量体系，对冷源侧而言，惯例的冷水机组高效安稳运转的条件是流经蒸发器、冷凝器的水量坚持安稳。长时刻以来，选用惯例冷水机组的水体系首要有冷水机组定流量一级泵体系和二级泵体系，近年来，一些设备制作商研制出了蒸发器在必定规划内变流量运转时制冷功率不会改动许多的冷水机组，给空调水体系节能运转带来了新的打破。

  笔者在从事工程规划及图纸检查的作业中，发现空调水体系在管路衔接、阀门设置、设备选型等方面存在规划不行合理的现象。

  笔者结合作业领会，对负荷侧变流量的闭式空调冷水体系中常见的３种水体系方式，即冷水机组定流量、负荷侧变流量的一级泵体系，二级泵体系，冷水机组变流量一级泵体系进行剖析比较，总结了各体系的特色和适用条件，体系规划时应留意的问题，供同行参阅。

  ＧＢ５０７３６—２０１２《民用修建供暖通风与空气调理规划规范》已将定流量一级泵体系（即负荷侧定流量的体系）严厉约束在“设置一台冷水机组的小型工程”规划内，除此之外的空调水体系均应通过在结尾设备设置水路电动两通阀来完成负荷侧的变水量调理。实践工程中风机盘管、空气处理机组等空调结尾设备根本都选用两位操控的电动两通阀或接连调理的电动调理阀进行水路操控，即负荷侧是变流量体系。

  可是关于空调冷源侧来说，流经冷水机组蒸发器的水量操控在必定的规划内是确保冷水机组高效安稳运转的首要因素：当蒸发器的流量逐步减小到使其管制内活动由湍流变为层流时，蒸发器的传热效果会恶化，使冷水机组功率显着下降，流量过小时制冷时机主动停机维护以防蒸发器内冻住和铜管的决裂；当蒸发器的流量逐步增大到使其管制内流速超越最大答应流速时，会对铜管产生冲蚀效果，添加走漏事端率，缩短机组运用寿命。

  图１为一个典型的冷水机组定流量一级泵体系。处理冷水机组定流量与负荷侧变流量的对立的方法是在冷源侧和负荷侧之间的供回水管上设置由供回水压差操控的电动调理阀（简称压差旁通阀），其效果是通过阀门调理坚持负荷侧供回水之间压力安稳，即负荷侧阻力Δｐｆ坚持不变，因为冷源部分阻力Δｐｙ没有改动，冷水循环泵需战胜的阻力（水泵扬程）ΔｐＺ＝Δｐｙ＋Δｐｆ坚持不变，因而水泵流量Ｑ不变，即流经蒸发器的水量坚持安稳。

  图２为上述水体系的水泵流量－压力特性曲线与管网流量－阻力特性曲线联系图，

  单台水泵的特性曲线台水泵并联作业的特性曲线，管性曲线为Ｐ。当体系在规划工况下运转时，压差旁通阀封闭，体系的作业点在曲线与曲线Ｐ的交点Ａ 处，体系水流量为ＱＺ，每台水泵流量Ｑ１＝０.５ＱＺ，Ｑ１也是单台冷水机组蒸发器的额外流量，管路总阻力为ΔｐＺ。假设在规划工况时（２台制冷机运转）体系冷源侧管网阻抗为Ｓｙ，负荷侧管网阻抗为Ｓｆ，则管路阻力与体系流量的关为：

  在部分负荷时，有一部分结尾空气处理设备的电动两通阀处于封闭或调理状况，负荷侧阻抗Ｓｆ增大，供回水之间的压差监测值大于设定值Δｐｆ，体系总阻力ΔｐＺ添加，管网曲线向左偏移，体系流量有减小的趋势，此刻压差操控器指令旁通阀敞开调理，减小负荷侧阻抗，坚持Δｐｆ不变，ΔｐＺ也不变，体系流量坚持安稳。

  实践运转中，当负荷侧流量改动时，压差旁通阀的调理进程是通过改动阀门的开度，旁通水量的一起抵消负荷侧阻抗的改变，使管性曲线不会过多地偏移规划工况，整个体系一直在Ａ点邻近运转，单台水泵流量Ｑ１即流经蒸发器的水量坚持在一个相对安稳的规划内。当整个体系冷负荷减小一半时，手动或主动封闭１台冷水机组及相应的冷水泵，此刻压差旁通阀关小或悉数封闭，因为负荷侧电动阀封闭较多，管路特性曲线，整个体系在压差旁通阀的效果下在Ｂ点邻近运转，运转的１台冷水机组冷水量坚持在Ｑ１邻近。

  没有设置压差旁通阀的体系，当２台泵运转时，在部分负荷状况下，管性曲线中Ｐ′，体系作业状况点偏移到Ａ′，流量减小，制冷机功率下降，当单台机组流量减小到冷水机组答应的最小流量时，冷水机组会主动停机维护。不同的冷水机组答应的最小流量不同，一般在３０％～４０％之间，因为多台冷水机组并联运转时为台数操控，单台机组流量减小到冷水机组答应的最小流量导致停机的状况不多，所以没有压差旁通阀的体系的首要缺陷是部分负荷时制冷功率下降，不节能。

  笔者审图及工程回访中发现一些工程在压差旁通阀上并联了一个检修阀门（如图３所示），意图是在检修压差旁通阀时翻开这个检修阀旁通水量。

  这种做法是过错的，因为检修阀效果压力很大（是整个负荷侧的阻力），该阀翻开后形成体系很多水旁通，负荷侧水量不行，体系阻力减小，作业状况点偏移到Ａ″，流量增大，会对冷水机组蒸发器铜管产生冲蚀，也会形成水泵电动机过载。假如运转人员误操作长时刻翻开这个阀门，会形成蒸发器走漏及水泵电动机烧坏事端，这比封闭旁通回路的损害要大。

  定流量一级泵体系首要的节能手法是依据体系冷负荷对冷水机组及相应的水泵进行台数操控，因而流经压差旁通阀的最大流量（阀门全开时）是体系中最大一台循环水泵的流量，压差旁通阀全开时效果压力为通过核算的规划工况下负荷侧阻力减去其两头检修阀的阻力，因而，压差旁通阀的流转才能为：

  式中Ｋｖ为调理阀的流转才能；Ｑ１为体系中最大一台冷水机组对应的循环水泵流量，ｍ３／ｈ；Δｐｆ为负荷侧核算供回水压差，Ｐａ；Δｐｊ为旁通管上其他阀门和管道自身的阻力，Ｐａ。

  工程规划中，应依据Ｑ１及Ｋｖ值来挑选压差旁通阀的口径。不少工程中规划人员没有通过核算，直接按旁通管管径来挑选阀门口径，乃至按水泵或冷水机组接管管径来挑选阀门口径，形成旁通阀Ｋｖ值选大了，成为快开阀，没起到操控压差的效果。

  综上所述，在部分负荷时，冷水机组定流量一级泵体系是通过压差旁通阀旁通水量来习惯负荷侧的水量改变，循环水泵供给的一部分能量都耗费在旁通水路上，因而它适用于中小规划、体系流量和阻力都不大，即单台水泵功率小的工程。

  冷水机组定流量、负荷侧变流量一级泵体系的首要缺陷是将循环水泵的一部分能量耗费在旁通水路上，相对来讲，负荷侧体系规划越大（即单台水泵功率大）、冷水机组部分负荷运转时刻越长，一级泵体系能量糟蹋越严峻。从２０世纪９０年代开端，因为水泵变频操控器的日益遍及，选用变频操控的二级泵体系在我国广泛运用。

  图４为将图１的一级泵体系变成二级泵后的体系示意图，其间２台一级泵的总流量不管在规划工况仍是部分负荷工况均为ＱＺ，扬程均为冷源侧阻力Δｐｙ，能耗没有改变；２台二级泵在规划工况总流量为ＱＺ，扬程为负荷侧阻力Δｐｆ，当体系冷负荷减小时，一些结尾设备封闭，结尾压差监测值会增大到大于设定值，通过操控令变频器下降二级泵频率，二级泵因为转速下降，流量、扬程减小，能耗下降。

  二级泵变频选用结尾压差操控较为节能，便是将安稳压差信号点设置在负荷侧最晦气结尾（见图５，Δｐ２），当体系负荷下降、流量减小时，管道阻力下降，坚持最晦气结尾压差所需的负荷侧效果压差Δｐ１也会低于Δｐｆ，水泵为变压差运转，但这需求在体系多个结尾设置压力传感器，随时检测比较、操控，出资相对较高。实践有较多工程的压差调理信号并不是取自体系最晦气结尾，而是取自接近分集水器的供回水干管处（见图５，Δｐ１），这样做的结果是负荷侧总压差Δｐｆ坚持不变，变频操控仅仅改动了二级泵流量，不能下降水泵扬程，削弱了节能效果。

  二级泵体系中，确保冷源侧和负荷侧都正常运转的要害因素是合理地设置平衡管，平衡管的效果是在确保冷源侧、负荷侧循环流量的一起将冷水机组的制冷量悉数供给给负荷侧。平衡管应设在供回水总管之间冷源侧和负荷侧分界处（见图５）。一级泵和二级泵流量在规划工况彻底匹配时，平衡管内无水量通过即接管点之间无压差。实践运转时大都状况下（冷水机组部分负荷运转时）一级泵流量大于二级泵流量，一级泵剩余的水量从平衡管旁通回到冷水机组。为使不彻底同步调理的各级泵之间流量到达平衡，应尽量减小平衡管阻力，确保旁通流量，因而平衡管管径应尽或许加大。

  假如水泵选型不合适或运转操控欠安形成二级泵流量较大时，负荷侧空调体系回水也会直接从平衡管旁通进入供水管。笔者几年前参加规划的一个归纳写字楼规划项目，修建面积约８５０００ｍ２，冷源选用３台３０００ｋＷ离心式冷水机组和１台１４００ｋＷ 螺杆式冷水机组，空调冷水体系规划为二级泵体系，选用的一级泵扬程为２０ｍ，二级泵扬程为２２ｍ，二级泵变频由负荷侧供回水总管压差操控，体系投入运转后发现负荷侧供水温度常常比冷水机组出水温度高１℃以上，剖析原因是二级泵变频由近端供回水压差操控，且压差设定值（为１８０ｋＰａ）大于实践阻力，空调体系的回水直接从平衡管旁通进入供水管，导致冷水体系供水温度逐步升高。后来运转人员将压差设定值下降至１６０ｋＰａ，状况有所好转，但因为水泵扬程挑选偏大，变频操控总是在较低扬程运转，功率下降的问题没有处理。

  实践工程中，应尽量防止因为二级泵扬程挑选过大形成冷水体系供水温度逐步升高，结尾无法满意要求而不断加大二级泵转速的“恶性循环”状况产生。规划二级泵体系时，应进行具体的水力核算，以确保平衡管两头的压力平衡，使一级泵流量满意冷水机组高效运转的一起二级泵变速操控供给体系需求的水量。

  二级泵体系的水泵运送能耗是否比一级泵体系低也要通过剖析比较，添加了一级泵，相应也会添加约５０ｋＰａ的阀门阻力（其间止回阀阻力较大），相当于水泵电动机功率进步一挡，水泵和变频器的出资也添加了，因而中小规划的工程不用定合适选用二级泵体系。相关规范规则“体系效果半径较大、阻力较高”的工程宜选用二级泵体系，在《民用修建供暖通风与空气调理规划规范》条文阐明中给出冷水机组定流量一级泵体系“一般适用于最远环路总长度在５００ｍ之内的中小型工程”的判别规范。现在凭借修建能耗模仿软件，还能够核算修建的全年逐时冷负荷，并依据逐时冷负荷核算不同体系计划的全年运转能耗，剖析和比较各计划的技能和经济性，确认最合理的体系。

  与冷水机组定流量一级泵体系比较，二级泵体系的负荷侧水泵能耗减小，但对冷源侧而言，循环水泵只能跟着冷水机组依据负荷的改变进行台数操控，在冷水机组部分负荷运转时，制冷机进出口温差减小，一级泵流量、扬程不变，水泵电耗没有减少。

  跟着制冷机操控技能的改进，一些设备制作商现已生产出答应蒸发器流量在必定规划内改变的冷水机组，其间有的设备制作商许诺蒸发器流量在５０％～１００％规划内改变时制冷机功率根本不会下降或功率下降添加的能耗远小于水泵下降的能耗，这就为冷水机组变流量一级泵体系的开展供给了或许。

  １）体系简略、初出资低，节约的二级水泵及附件的费用大于一级水泵的变频器和操控元件添加的费用。

  ３）运转节能潜力较大，减少了二级泵体系中冷源侧旁通水量的能耗及二级水泵附加阀门等添加的能耗，一起因为二级泵体系中的一级泵通常是大流量低扬程，而一级泵体系的水泵均是大流量高扬程，其固有的功率一般高于平等流量低扬程的水泵。

  与冷水机组定流量、负荷侧变流量一级泵体系和二级泵体系比较，冷水机组变流量一级泵体系在部分负荷运转时回水温度相对较高，冷水机组的均匀运转功率较高。可是，冷水机组变流量一级泵体系也存在一些需求处理的问题：

  １）当各区域阻力相差悬殊时，与二级泵体系比较，没有各区域选用不同扬程水泵的节能优势。

  ２）制冷机和冷水泵独立操控（不同于冷水机组定流量体系的联锁操控），如二者结合欠好，体系将处于不安稳状况。

  ３）对制冷机的要求高，特别是制冷机对流量改变的处理才能———答应流量改变率要求高，制冷机答应的单位时刻相对规划流量的改变率越高，水体系进出水温到达安稳的时刻越短，对空调结尾水温动摇的影响越小。一些制作厂家的产品较难到达要求。

  ４）操控杂乱，如制冷机蒸发器的最小流量操控和制冷机的分级启停等，简单出毛病。

  图６为冷水机组变流量一级泵体系示意图，制冷机和水泵台数不用共同，选用共用集管衔接，每台制冷机接管上应设置与之联锁的电动间隔阀。

  水泵变频操控仍选用结尾压差操控。因为有制冷机蒸发器最小流量约束，应在供回水总管之间设置旁通管，按最大一台制冷机答应的最小流量来确认旁通管与操控阀。与冷水机组定流量、负荷侧变流量一级泵体系不同，因为此旁通阀确保的是冷水机组最小流量，在冷水机组变流量一级泵体系中是有必要设置的，并要准确规划挑选阀门，准确操控，不然运转时水泵变频调速到制冷机答应的最小流量时，前述的停机维护状况就会产生。

  冷水机组变流量一级泵体系的杂乱性在于它的操控环节对制作商、规划师、运转人员都提出了很高的要求，且越杂乱的操控体系越简单出毛病。因而，应进行技能和经济比较，在与其他体系比较节能潜力大（即单台水泵功率大，变频操控节约能量多），设备的习惯性、操控计划和运转办理牢靠的条件下选用。

  跟着制冷机技能和操控水平的进一步进步，制冷机习惯负荷改变才能的增强，冷水机组变流量一级泵体系应有愈加宽广的开展前景。

  １冷水机组定流量、负荷侧变流量一级泵体系是通过压差旁通阀旁通水量来习惯负荷侧的水量改变的，循环水泵供给的一部分能量都耗费在旁通水路上，因而它适用于中小规划、体系流量和阻力都不大的工程，体系规划的要害是确保运转时冷水机组的流量坚持根本安稳。

  ２选用一般冷水机组、规划较大、体系阻力较高的工程适合选用二级泵体系，体系规划的要害是通过一级水泵、二级水泵阻力的合理分配，二级水泵变频的合理操控，最大极限地下降能耗。

  ３跟着制冷机技能和操控水平的改进，冷水机组变流量一级泵体系具有很大的节能潜力和宽广的开展前景。依据现在的技能水平，当冷水机组答应的流量改变与体系负荷相习惯时，通过技能和经济比较，与其他体系比较节能潜力较大，在操控计划和运转办理牢靠的条件下能够选用冷水机组变流量一级泵体系。