馬小龍

（銀川市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司 寧夏 銀川 750004）

0 引言

中央空調(diào)水系統(tǒng)首要的目的是為各空調(diào)末端提供消除余熱或補(bǔ)償熱損耗所需的冷水或熱水，然后在滿足這個(gè)要求的前提下盡可能地節(jié)能，即以最少的能耗提供最好的服務(wù)。為達(dá)到以上要求，冷水系統(tǒng)經(jīng)過(guò)了大約70年的發(fā)展，并且還在繼續(xù)完善。在這個(gè)發(fā)展過(guò)程中總是不斷的遇到新問(wèn)題如:系統(tǒng)冷水溫差過(guò)小、水系統(tǒng)阻力損失過(guò)大、水系統(tǒng)管網(wǎng)水力不平衡等問(wèn)題，諸如此類的問(wèn)題，使得系統(tǒng)越來(lái)越復(fù)雜，但這些問(wèn)題的不斷解決最終推動(dòng)了變流量技術(shù)的發(fā)展。

1 冷水機(jī)組的最小流量

在一定的流量變化范圍內(nèi)冷水機(jī)組實(shí)行變流量運(yùn)行，對(duì)主機(jī)性能的影響不大，但對(duì)于冷水機(jī)組的最小流量可以達(dá)到多少，業(yè)內(nèi)的觀點(diǎn)分歧還比較大。有的冷水機(jī)組廠商推薦其主機(jī)的最小流量可以低于30%，而有的廠商推薦其主機(jī)的最小流量不宜低于70%，但主機(jī)可以在50%流量時(shí)安全運(yùn)行，當(dāng)流量低于50%時(shí)，主機(jī)就會(huì)自動(dòng)停機(jī)保護(hù)起來(lái)。而暖通界的大多數(shù)的設(shè)計(jì)專家認(rèn)為最低到50%就可以了。關(guān)鍵一點(diǎn)，有很多專家出于安全考慮，認(rèn)為變頻的范圍越窄，可能對(duì)于系統(tǒng)越安全;另一方面，就算主機(jī)可以變得那么多，但是真正用到30%到40%可能不一定經(jīng)濟(jì)，頻率很低的時(shí)候水泵的全效率也會(huì)很低，并不合理。

2 冷水機(jī)組的流量變化率

在一次泵變流量的系統(tǒng)中，在主機(jī)的運(yùn)行方面，其流量的運(yùn)行范圍的只是一個(gè)重要因素，更考驗(yàn)主機(jī)關(guān)鍵的并不是這個(gè)因素，考驗(yàn)主機(jī)的是流量變化率，即每一分鐘主機(jī)能夠承受的流量變化是多少。當(dāng)一臺(tái)主機(jī)已經(jīng)滿載運(yùn)行的時(shí)候，隨著末端負(fù)荷增加，這時(shí)應(yīng)該要增加一臺(tái)主機(jī)，當(dāng)?shù)诙_(tái)主機(jī)并聯(lián)開(kāi)啟時(shí)，已經(jīng)在運(yùn)行的那臺(tái)主機(jī)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)有一半的流量卸載(假若兩臺(tái)主機(jī)同等大小)，由于蒸發(fā)器中水流量的較快變化會(huì)引起控制不穩(wěn)定和壓縮機(jī)的回液與停機(jī)，造成機(jī)組保護(hù)性停機(jī)。

3 旁通閥和旁通管選擇及控制

在變流量一次泵水系統(tǒng)中，為了確保冷水機(jī)組水流量高于其最小允許流量，在供回水干管之間必須設(shè)置旁通管和旁通閥(它的存在不利于系統(tǒng)的節(jié)能)。旁通管設(shè)置在靠近冷熱源的供回水干管上，調(diào)節(jié)閥應(yīng)選用電動(dòng)控制的等比例特性調(diào)節(jié)閥。通常旁通管和旁通閥的規(guī)格按主機(jī)的最小流量設(shè)置，旁通閥是常閉的，當(dāng)流量計(jì)檢測(cè)到冷水機(jī)組蒸發(fā)器水流量低于最小允許流量時(shí)才打開(kāi)，旁通一部分流量，使得旁通閥的流量加上末端的流量等于冷水機(jī)組的設(shè)定最小流量，保持冷水機(jī)組維持在最小允許流量運(yùn)行。由于此旁通閥必須依靠流量信號(hào)來(lái)自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，所以要求這些冷水機(jī)組裝有測(cè)量流量的某種手段。同時(shí)為了確保準(zhǔn)確測(cè)量，這種流量裝置還必須保持定期標(biāo)定校正。然而在三臺(tái)及以上的主機(jī)并聯(lián)的系統(tǒng)中，旁通閥可能根本沒(méi)有機(jī)會(huì)去動(dòng)作，例如在三臺(tái)主機(jī)的系統(tǒng)中，假如主機(jī)的最小允許流量為額定流量的50%，旁通閥只有在系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷小于設(shè)計(jì)負(fù)荷的16.7%時(shí)才會(huì)去開(kāi)啟旁通一部分流量。而實(shí)際上當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷比較小時(shí)，可以直接利用免費(fèi)冷源(如：全新風(fēng)、冷卻塔直接冷卻等)供冷，而不需要開(kāi)啟主機(jī)制冷。

4 冷水機(jī)組加減機(jī)控制

根據(jù)機(jī)房?jī)?nèi)機(jī)組的臺(tái)數(shù)與部分負(fù)荷率曲線，應(yīng)設(shè)計(jì)“專用停機(jī)”策略，避免機(jī)組的低負(fù)荷運(yùn)行。在二臺(tái)以上機(jī)組以上的機(jī)房里，作為經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一條原則應(yīng)該盡量少開(kāi)主機(jī)，這樣可使冷水機(jī)組處于較高負(fù)荷的較高效率下運(yùn)行。例如，在三臺(tái)冷水機(jī)組的機(jī)房里，能以運(yùn)行二臺(tái)機(jī)組來(lái)滿足負(fù)荷要求時(shí)，決不應(yīng)該投入三臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，在四臺(tái)冷水機(jī)組的機(jī)房里，能以運(yùn)行二臺(tái)機(jī)組來(lái)滿足負(fù)荷要求時(shí)，決不應(yīng)該投入三臺(tái)、四臺(tái)機(jī)組運(yùn)行。在啟動(dòng)另一臺(tái)冷水機(jī)組之前，應(yīng)讓正在工作的冷水機(jī)組幾乎滿負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)所監(jiān)測(cè)的蒸發(fā)器出水溫度只是在其設(shè)定值允許偏差范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，就沒(méi)有必要啟動(dòng)另一臺(tái)冷水機(jī)組。只有當(dāng)所監(jiān)測(cè)的蒸發(fā)器出水溫度超過(guò)了設(shè)定值允許偏差上限時(shí)，或其水流量超過(guò)了該機(jī)組所允許的最大流量時(shí)才可啟動(dòng)下一臺(tái)冷水機(jī)組運(yùn)行。

5 變頻調(diào)速水泵的控制

一次泵變流量系統(tǒng)中水泵與冷水機(jī)組的連接方式一般采用先并后串的連接方式，即水泵先與水泵并聯(lián)，冷水機(jī)組先與冷水機(jī)組并聯(lián)，然后水泵與冷水機(jī)組串聯(lián)。因此水泵的加減機(jī)控制與冷水機(jī)組的加減機(jī)控制可以分開(kāi)來(lái)考慮，其中水泵的加減機(jī)控制可以根據(jù)系統(tǒng)所需要的流量來(lái)控制。系統(tǒng)所需要的流量可以采用設(shè)置在干管內(nèi)的流量計(jì)來(lái)檢測(cè)。而水泵的變頻控制目前用的比較多的主要有三種：干管溫差控制法、干管壓差控制法和末端壓差控制法。

水泵的加、減載控制和變頻控制，應(yīng)該充分考慮水泵的性能曲線及全效率來(lái)控制，設(shè)計(jì)專門的控制方案，爭(zhēng)取使水泵的運(yùn)行能耗降的最低。

6 變頻水泵的最低轉(zhuǎn)速與最小流量

水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)是配合著一組給定的參數(shù)，當(dāng)水泵按照由控制器傳來(lái)的訊號(hào)而減速時(shí)，所產(chǎn)生的流量也會(huì)呈線性降低?？紤]馬達(dá)散熱，一般泵的轉(zhuǎn)速都會(huì)維持在全速運(yùn)轉(zhuǎn)的30%以上。

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷比較小時(shí)，系統(tǒng)末端二通閥關(guān)斷的數(shù)量比較多，系統(tǒng)的阻抗S會(huì)變大，水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)沿著性能曲線偏向左邊，以滿足系統(tǒng)的流量要求。但流量過(guò)小時(shí)，泵容易產(chǎn)生熱能堆積，徑向、軸向推力增加，渦流和凈吸水揚(yáng)程不足等現(xiàn)象，導(dǎo)致的壓力和振動(dòng)會(huì)對(duì)泵的軸承、軸封和轉(zhuǎn)軸等造成損害。流體溫度的增加也會(huì)降低泵的壽命，對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。要防止這些因低流量造成的負(fù)面影響，應(yīng)提供一個(gè)最小的流量限制。

7 系統(tǒng)的穩(wěn)定性

水系統(tǒng)的平衡在空調(diào)系統(tǒng)中早己是一個(gè)凸顯的問(wèn)題，在定流量系統(tǒng)中，可以通過(guò)阻力計(jì)算、設(shè)計(jì)平衡閥、現(xiàn)場(chǎng)平衡調(diào)試等方法解決系統(tǒng)的水力平衡問(wèn)題。但變流量系統(tǒng)中，因?yàn)橄到y(tǒng)各末端的流量是不斷變化的，當(dāng)系統(tǒng)中某個(gè)末端二通閥開(kāi)度調(diào)節(jié)變流量時(shí)，對(duì)其他末端的流量也會(huì)產(chǎn)生影響，使之隨之發(fā)生改變，偏離末端要求流量。因此變流量系統(tǒng)水力平衡又面臨新的挑戰(zhàn)。在末端支路流量調(diào)節(jié)時(shí)，會(huì)引起其他支路的流量變化，各支路的流量偏離設(shè)計(jì)值，系統(tǒng)產(chǎn)生水力失調(diào)。因此，在變流量系統(tǒng)中系統(tǒng)的水力平衡是一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題。

8 結(jié)束語(yǔ)

總之，變流量空調(diào)系統(tǒng)的特性分析與應(yīng)用探討乃至變流量空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，是與控制技術(shù)和水泵變頻技術(shù)的發(fā)展是緊密相聯(lián)的，可以說(shuō)變流量技術(shù)是隨著變頻技術(shù)的出現(xiàn)才逐漸發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)今變頻技術(shù)己經(jīng)高度發(fā)展，變頻技術(shù)各行各業(yè)中得到了廣泛的研究和應(yīng)用。因此人們開(kāi)始把變流量技術(shù)的熱點(diǎn)轉(zhuǎn)移到了主機(jī)變流量的可行性研究、變頻水泵的控制方式研究、以及變流量系統(tǒng)的節(jié)能效益研究等。

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