一次泵变流量介绍
简要了解冷冻水一次泵变流量系统VPF
简要了解冷冻水一次泵变流量系统VPF展开全文年冷冻机房能耗kw.h冷冻机房系统回顾：冷冻水一次泵定流量；冷冻水一次泵定流量，二次泵变流量；冷冻水一次泵变流量。
一次泵定流量，用户侧变流量(CPF)：一次泵定流量，二次泵变流量(Decouple)加/减冷冻机，在保证供水温度的前提下，旁通管内的水流总是从供水侧到回水侧或者是零。
假如在T4处设一个流量传感器F，则可以计算旁通流量M：加机时水流方向的判断：热平衡：T1(F-M)+T3*M=T2*FM>0时，也就是（T2-T1)/(T3-T1)>0也就是T2-T1>0减机时水流方向和水流量的判断：热平衡：F*T4+M*T3=(F+M)*T5M=F*(T4-T5)/(T5-T3)T5-T3>0，同时M>110%*一台主机的蒸发侧水流量时设计时，T1，T5不需要设传感器。
前两种系统的问题？部分负荷，能耗浪费；水泵与冷冻机一一对应，不灵活。
蒸发器侧变流量，用户侧变流量(VPF)二次泵和一次变流量系统技术比较：二次泵系统一次泵变流量系统一次泵一机一泵无,因此：减小冷冻机房，减少管道、管线等；二次（输送）泵由二次侧阻力降选泵（盘管、控制阀、管道等）最不利末端压差进行控制二次侧节能全程阻力降选泵（蒸发器，盘管、控制阀、管道等）同左全程节能旁通管没有阀门等阻碍物设计为最大单台冷冻机流量压差旁通阀设计为最大单台冷冻机的最小允许流量（额定冷量差额＜50%）加/减载依据二次侧供水温度（旁通水流方向）/旁通水流量电流量流量测定旁通流量蒸发器流量（或蒸发器压差）一次泵变流量的可行性来自…?1.冷水机组性能保证2.自控系统设计流量和温差的关系：Tons=gpm×DT当流量减少50%,DT加倍，在这种情况下，冷冻机的控制会卸载压缩机，或者…冷冻机在安全保护下关闭。
多机瞬时流量变化（增加一台机组时）运行的冷冻机台数流量变化1 50%2 33%3 25%4 20%5 17%当隔离阀打开时，%流量变化率=1–(运行机组台数)/((运行机组台数+1)一次泵变流量系统：设计工况：一次泵变流量部分负荷：二次泵系统部分负荷：系统流量<>机房控制原理：怎样加冷冻机？怎样减冷冻机？加一台冷冻机依据：系统供水温度：当冷冻水系统供水温度TS1高于系统设定温度TSS，持续一段时间；压缩机运行电流%RLA：运行机组的工作电流相对额定电流的百分率>95%(可变)，适用于出水温度精度要求高的场合，需要注意机组出力和运行电流不符合的情况。
一次泵变流量系统.
75% System Load
Secondary Pumps 2250 GPM @ 44.0 °F
53.0 °F 44.0 °F 44.0 °F Typical Coil 44.0 °F 750 GPM @ 44.0 °F 56.0 °F 3000 GPM @ 53.0 °F 2250 GPM @ 56.0 °F
负荷控制
旁通管
控制要求
机组及分布系 统（水系统） 流量需求独立. 流量需求和机组负 荷对应 通过调节阀旁 平衡一次和二次水 通机组最小水 路 流量 复杂 简单
设计负荷下的一次/二次泵系统
56.0 °F 44.0 °F
500 ton chillers 1000 GPM Each 56.0-44.0°F
Secondary Pumps 56.0 °F 44.0 °F 44.0 °F 56.0 °F 44.0 °F No flow 56.0 °F Typical Coil 3000 GPM @ 44.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
3000 GPM @ 56.0 °F
部分负荷下的一次/二次泵系统
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
一次/二次泵系统: Low Δ T
OFF 50% System Load
Secondary Pumps 1500 GPM @ 44.0 °F 53.0 °F 44.0 °F 44.0 °F Typical Coil 44.0 °F 500 GPM @ 44.0 °F 56.0 °F 2000 GPM @ 53.0 °F 1500 GPM @ 56.0 °F
500 ton chillers 1000 GPM Each 56.0-44.0°F
一次泵变流量系统201105
Chiller off
系统流量低于机组最小流量
Closed
200 GPM @ 44.0 °F
50.0 Primary Pumps °F 400 GPM (one operating)
400 GPM @ 50.0 °F
44.0 °F
Bypass Open 200 GPM @ 44.0
Flowmeter
44.0 °F
44.0 °F
750 GPM @ 44.0 °F
2250 GPM @ 56.0 °F
44.0 °F Typical Coil
56.0 °F
一次/二次泵系统: Low Δ T
OFF
50% System Load
53.0 °F
53.0 °F
Primary Pumps 1000 GPM Each
有很多应用实例 能承受 50%流量变化率/分钟
减机时不会出现任何问题 先进的控制顺序增加了系统稳定性
能同时协调控制机组负荷，机组侧调节阀和负荷侧 调节阀
最小限制流量为30% VSD与VPF完美结合，使水系统节能达到最大化
VSD是冷水机组本身变频，大大节约能耗 VPF是冷冻水泵变频，节约冷冻水运送能耗 对于一个系统，冷水机组的输入电功率远大于水泵
的输入电功率，因此VSD能节约更多的能耗
总结
VPF 系统能节能和节省初投资 实施和控制的复杂性增加 在许多应用场合下，是一种好的选择，
但并不是任何一个应用场合的最佳 选择
VPF
Variable-Primary-Flow Systems may…
Reduce Energy Use Reduce First Costs Reduce Operating Costs
一次泵变流量系统的原理和工作过程
《认识立体图形》案例分析【教学片断】：一、导入：同学们，我们每个小组的小朋友面前都有一个袋子，这个袋子里装着你们组小朋友带来的各种形状，大大小小的盒子。
二、仔细观察，分一分：1、这些物品中，有形状相同的吗？请每组的同学把你们组形状相同的物品放在一起，比一比，哪个组的同学分得又快又好。
2、小组同学分物品，师巡视。
3、说一说，你们为什么把这几样物品放在一起（先小组讨论，再派代表汇报，小组讨论结果，引导学生用自己的语言描述这四种图形的特征）。
4、根据学生的分法归纳：球是圆溜溜的，能滚来滚去的物体，请同学们摸一摸，滚一滚（板书：球）像圆铅笔，茶叶罐，直直的圆圆的，两边是圆圆的平平的，不管它是长的还是短的，不管是粗的还是细的都叫圆柱（板书：圆柱）像牙膏盒这样长长方方的物体，叫它长方体（板书：长方体）四四方方的物体，我们叫它正方体（板书：正方体）提问：长方体和正方体有什么不同的地方？三、初步理解物体的本质特征:1、出示几样实物和模型，请学生很快说出它的名称。
说出图形名称，请学生找出相应的模型（在学具中找）。
2、请学生拿出学具摸一摸，推一推，滚一滚，说出操作时的感受。
3、搭一搭：用学具搭一个自己喜欢的造型，先想想搭什么然后再看看哪些物品可做建筑材料哪些搭起来方便，哪些不方便，为什么？4、举例说说在生活中有没有这样的物体？【反思】：我在上这节课时打破了传统的教学方式，敢于开放课堂，利用一年级小学生好奇、好动、好学的特点，为学生提供充足的学习时间和空间，充分放手让学生观察实践，合作交流，主动探究来理解知识，运用知识。
在课堂中，我在学习形式上采用了小组合作学习”，以小组合作探究贯穿整节课，在学习内容上，尽量体现了数学与现实生活的联系，让学生觉得数学就在自己身边，利用数学本身的魅力去吸引学生。
为此，我认为在这节课中，有这样两方面做得比较出色：一、重视小组合作，发挥学生的主体作用。
在课一开始，我就以四人小组为单位，一起探究，让学生数一数一共有几样物体？有没有形状相同的？并把形状相同的放在一起？想一想为什么这样分？……这些都在四人小组的共同探讨、交流下完成的，小组交流的学习形式为学生创设了主动参与学习活动的情境，有效的调动了每一位学生积极活动的热情，使学生能自觉地参与到学习过程中去，体现了学生是数学学习的主人”这一基本理念。
一次泵变流量系统(word文档良心出品)
随着设计水平及机械加工水平的进步，冷水机组的效率越来越。
这使得冷水机房的能耗结构发生了较大的变化。
水泵的能耗比例已经成为一个比较重要部分，所以如何在水泵的节能措施上去的取得进展已成为一项重要课题。
通常来说，空调系统是按照满负荷设计的，当负荷变化时，虽然冷水机组可以根据负荷调节相应的冷量输出，但是常规冷水系统在在冷水机组的蒸发器侧的流量配置是固定的，定流量的冷冻水泵能耗没有跟随主机的部分负荷运行而变化水量。
也没跟着冷水机组减载。
近年来在电子及自控技术的辅助下，冷水机组的制造技术得到有效提高，尤其是机组对负荷变化的响应时间大大缩短。
先进的冷水机组可以在极大的范围内变流量运行；同时，与通过供水温度来控制机组负荷一样，变蒸发侧水流量控制机组负荷运行，同样能够保证出水温度在允许的偏差范围内正常运行。
因此，当负荷变化时，可以使冷水机组的蒸发器侧流量随用户的需求而变化，从而节约蒸发器侧水泵的能耗，同时可使用流量保护措施使机组在流量允许的范围内运行。
在管路系统固定不变的前提下，变频水泵的效率特性和水系统的阻力特性接近，理论上水泵的能耗与流量成3次方的关系，系统的阻力随着部分负荷时流量的下降而下降[(水量1/水量2)2=水阻1/水阻2]。
如果蒸发侧的流量允许随着负荷的变化而变化，那么蒸发侧的水泵就无需全年保持夏季设计日的满载流量，在部分负荷运行时段，水泵如冷水机组一样，部分负荷时流量减小，与此同时水泵的能耗大幅降低从而达到节能的目的。
目前，较通行的水系统设计通常有两种方式：1.一次泵定流量系统2.二次泵变流量系统。
相对于这两一次泵变流量系统中选择可变流量运行的冷水机组，当机组运行时，蒸发器的供回水温差基本恒定，蒸发侧流量随负荷侧流量的变化而改变，从而达到“按需供应”，并使得降低水泵在部分负荷时的供水量成为可能，最终降低系统运行能耗。
末端冷量由冷冻水量调配，冷水机组生产的冷量由流经蒸发器的水流量和相对固定的温差决定。
一次泵变流量系统研究现状综述
一次泵变流量系统研究现状综述【摘要】本文对一次泵变流量系统进行了综述，包括其基本原理、应用领域、研究方法、发展趋势、优势与劣势等方面的内容。
通过对该系统的分析，可以发现其在工业领域具有广泛的应用前景，并且在能源节约和环保方面有着重要作用。
未来发展方向包括提高系统的智能化程度、降低成本和提高系统的稳定性。
而重点研究方向则需要注重系统的优化设计和性能提升。
为了实现系统的创新，需要不断探索新的技术和方法，推动一次泵变流量系统向更高水平发展。
【关键词】一次泵变流量系统、研究现状、基本原理、应用领域、研究方法、发展趋势、优势、劣势、未来发展方向、重点研究方向、创新思路。
1. 引言1.1 一次泵变流量系统研究现状综述一次泵变流量系统是一种能够根据需要自动调节流量的系统，能够显著提高系统的效率和节能性能。
目前，在工业生产、农业灌溉、城市供水等领域得到广泛应用。
随着科技的不断发展，一次泵变流量系统的研究也在不断深入。
目前，关于一次泵变流量系统的研究主要集中在以下方面：一是系统的基本原理研究，包括系统的结构设计、工作原理和控制方法等；二是系统在各个领域的应用研究，包括在工业生产中的应用、农业灌溉中的应用等；三是系统的研究方法，包括数值模拟、实验验证等方法；四是系统的发展趋势，包括智能化、自适应等方向；五是系统的优势与劣势，包括节能、稳定性等方面。
一次泵变流量系统的研究现状较为丰富，但仍存在许多问题有待解决。
未来，可以从提高系统的智能化水平、优化控制方法、降低成本等方面进行研究，以进一步推动一次泵变流量系统的发展。
2. 正文2.1 一次泵变流量系统的基本原理一次泵变流量系统的基本原理是指通过对泵的转速或出口阀门的开度进行调节，来实现泵的流量输出的调节。
在一次泵变流量系统中，通常会采用变频器或调速器来控制泵的转速，或者采用调节阀门的开度来实现流量的调节。
通过改变泵的转速或阀门的开度，可以改变泵的输出流量，从而实现系统中流体的输送和控制。
一次泵变流量系统
Chiller off
Chiller on
0:20:00
0:30:00
Tim e (hour:m in:sec)
0:40:00
1,500.00
1,300.00
1,100.00
900.00
700.00
500.00
300.00
100.00
-100.00
C h ille r off
-300.00
• 最不利末端压差进行控制
• 二次侧节能
• 全程阻力降选泵（蒸发器，盘管 、控制阀、管道等）
• 同左
• 全程节能
• 没有阀门等阻碍物 • 设计为 最大 单台冷冻机流量
二次侧供水温度（旁通水流方向 ）/旁通水流量
• 压差旁通阀
• 设计为最小单台冷冻机的最小 允许流量（额定冷量差额〈 50%）
电流量
旁通流量
冷水生产侧 负荷侧
加/减冷冻机， 供水温度，或旁通水流方向 当旁通水流量支援供水时，也就是旁通管内的水 流方向是从回水侧流向供水侧，加机； 或，当供水温度大于设定值时，表明投入的主机 数量不够，加机
旁通水流方向和水流量 当旁通管内的水流是从供水侧流向回水侧，并且 旁通水流量达到一台主机水流量的110%，减机；
Minimal pressure drop in bypass pipe
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时：
蒸发侧流量或压差与旁通阀
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
VFD
FM
300 m3/h
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端最不利压差与水泵变频器 3. 最小流量时：
分析一次泵变流量系统特点及各部件控制方案
分析一次泵变流量系统特点及各部件控制方案引言对于城市轨道交通地下车站，空调能耗是建筑能耗的重要部分。
要减少空调能耗，不仅需要提高空调设备本身的效率，而且还要优化空调系统的设计。
地下车站冷水机组通常是以满足车站使用要求的最大冷负荷来进行选型设计的，但在实际应用中，冷热负荷是随时间、气候、环境等因素变化的，通常冷水机组超过90%运行时间处于非满载额定状态，水系统节能潜力巨大。
1、空调水系统方案地下站冷水系统一般包括冷水机组、冷却塔、冷水循环泵及冷却水循环泵等耗能设备。
在负荷侧变流量的前提下，通常采用以下两种空调水系统方式：1）一次泵定流量系统：冷源侧定流量，负荷侧变流量，无变频泵；2）一次泵变流量系统：冷源侧变流量，负荷侧变流量，冷源侧变流量，冷源侧与负荷侧采用同一个变频泵。
2、一次泵变流量系统设计一般标准地下车站采用一次泵变流量系统时，选用2台变流量冷水机组，作为车站大、小系统冷源。
对于一次泵变流量系统，冷水机组的供回水温度基本恒定，蒸发器内的水流量在一定范围内随负荷侧的流量变化而变化，同时调节循环水泵流量，降低系统运行能耗。
冷水循环泵出口通过共用集管后，再分流到各冷水机组。
冷水在分集水器之间设置旁通管，及由压差控制的旁通阀，当负荷侧流量低于单台冷水机组流量时，可以旁通部分水量，保证通过蒸发器的流量达到单台冷机最小流量要求。
冷冻水循环泵并联连接，变频运行。
空调系统的末端设备采用两管制。
经分集水器，提供车站两端大、小系统冷冻水供应。
空调机组设动态平衡电动两通调节阀，风机盘管均设电动两通阀。
3、自动控制方案相对于一次泵定流量系统，一次泵变流量系统需要更复杂的控制要求，同时对运行管理也提出了更高的标准。
因此，需要详细的设计自动控制方案，并由运行人员按照这个方案进行管理，同时配合高水平的监测和控制系统，才能达到一次泵变流量系统的节能效果，发挥系统优势。
1）冷水机组的启停控制系统采集系统中各相关参数，包括冷水供水温度、冷水回水温度、制冷机组运行电流及冷媒参数，计算出全部车站空调实际所需要的供冷量，从而确定冷水机组运行工况，达到最佳节能的目的。
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问题： 主机部分负荷 VS 水泵满负荷
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
末端二通调节阀与室温传感器，闭环
旁通管，无压差旁通阀
加/减冷冻机， •供水温度，或旁通水流方向旁通水流量 •旁通水流方向和水流量
Chiller #2
Chiller #1
问题： 主机部分负荷 VS
冷水生产侧
空调箱
一次侧水泵满负荷
旁通水流方向和水流量 当旁通管内的水流是从供水侧流向回水侧，并且 旁通水流量达到一台主机水流量的110%，减机；
负荷侧
Minimal pressure drop in bypass pipe
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
加/减冷冻机，
在保证供水温度的前提下，旁通管内的水流总 是从供水侧到回水侧或者是零。
谢谢大家 Thank you
冷水机组部分负荷效率比较
500Rt机组效率比较 - 定流量 vs.变流量
1.600 1.500 1.400 1.300 1.200 1.100 1.000 0.900 0.800 0.700 0.600 0.500 0.400 10%
机组效率 kW/ton
20% 定流量
30%
40%
50%
60%
70%
– 末端负荷变化引起的流量变化 – 加减机时隔离阀开关引起的流量变 化
一次泵变流量的最小流量
选择尽可能低最小流量的冷冻机 最小流量取决于
– 蒸发器类型、回程、管束尺寸 – 和所要求的机组效率、温差一起决定
最小流量的范围（离心机）
可允许流量变化率
一次变流量系统中冷冻机选型的重要参数
0:40:00
-500.00 0:50:00
Water Flow [gpm]
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量 总结
– 三个控制环路
室温VS两通阀 最不利末端压差VS水泵变频器 流量传感或蒸发侧压差传感VS旁通阀
– 两个指标
最小最大流量比 每分钟允许的流量变化率
VFP systems: 一次变流 • Reduces total annual plant energy 3-8% •减少机房能耗3-8% • Reduces first cost 4-8% •减少初投资4-8% • Reduces life-cycle cost 3-5% •减少设备周期费用3-5%
– 冷冻机处理/应对流量变化的能力 – 定义为“每分钟相对设计流量的变化率”
可允许流量变化率越高越好 1台冷冻机开启到2台冷冻机开启引起的流量变化:
– 具有 2%/分钟可允许流量变化率的机组需要25分钟达到稳定 – 具有 10%/分钟可允许流量变化率的机组需要5分钟达到稳定 – 具有 30%/分钟可允许流量变化率的机组只要1.7分钟达到稳定
1970’s 23% 4% 73% 2000’s
36% 58%
6%
Chiller Cooling Tower Water Pumps
内容提要
一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量 二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量 一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
一次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
末端二通调节阀与室温传感器 旁通管设压差旁通阀 加/减冷冻机， 供水温度 回水温度
751,831 202,500
变 流量水泵 和 变 流量主机
时间段 设计时数 负荷 Loading % 100 运行时数 Running Hrs 4,500 运行冷吨数 ACT Running Tons 主机效率 KW/TON 0.618 水泵功率 Pump KW： 45.00 水泵运行台数 Pump Rated Nos ： 1 主机耗电 水泵耗电 Pump kWh Consumed 25 500 125 0.6735 0.70 1 42093.75 352 部分负荷时数 50 75 1,700 1,800 250 375 0.498 0.525 5.63 18.98 1 1 211650 354375 9,563 34,172 Total 100 500 500 0.618 45.00 1 154500 22,500 4,500
100.00
50
-100.00
40
Chiller on
Evap Leaving Water Temp
-300.00
Chiller off Chiller off
30 0:00:00
0:10:00
0:20:00
0:30:00
0:40:00
-500.00 0:50:00
Time (hour:min:sec)
762,619 66,586
kWh Deferential 节电数额
kWh 19,586 61,413 44,128 0 125,127
100%
0.618
0.618
多机瞬时流量变化（打开一台机组时）
运行的冷冻机 台数 1 2
3 4 5
*当隔离阀打开时时
流量变化
50%
33%
25% 20% 17%
50% Flow Reduction
SUPPLY
旁通管
DE M AND
冷水分配侧
压差传感器
变频器 两通 控制阀
二次泵蒸发器侧定流量，用户侧变流量
加/减冷冻机，
冷水生产侧
供水温度，或旁通水流方向 当旁通水流量支援供水时，也就是旁通管内的水 流方向是从回水侧流向供水侧，加机；
负荷侧 冷水生产侧
或，当供水温度大于设定值时，表明投入的主机 数量不够，加机
130 1,500.00 120
Capacity Control w/o Water Flow Compensation
1,300.00
110
1,100.00
100
Evaporator Water Flow
900.00
W ater Temp [degF]
80
500.00
70
300.00
60
Evap Entering Water Temp
•*Relative to conventional Decoupled chilled-water systems.
工程实例
ASHRAE 技术奖 (2001/3)
– Columbus, OH Capital University
Others University of San Diego University of Arizona Las Vegas Fashion Mall Scores of others, large and small
满载时每天100吨给养
给养基地
大部分时间每天30吨给养
•每天100吨到过度站 •其中30吨运到山顶 •其余70吨运回给养基地
过度站
给养基地
每天30吨给养时
只运30吨给养
过度站
每天70 吨到过 度站
给养基地
Annual Chiller Plant Energy Consumption 年冷冻机房能耗kwh
Evaporator Water Flow
700.00
80
500.00
70
300.00
60
Evap Entering Water Temp
100.00
50
-100.00
40
Evap Leaving Water Temp
-300.00
30 0:00:00
0:10:00
0:20:00 0:30:00 Time (hour:min:sec)
设计时，T1，T5不需要设传感器
冷水生产侧
T5 T3
T1
M
T4 F
负荷侧
T2
二次泵
moving to…
一次泵
一次泵蒸发器侧变流量，用户侧变流量
三个环路： 1. 室温与末端两通阀 2. 末端压差与水泵变频器 3. 最小流量时： 蒸发侧流量与旁通阀
二次泵和一次变流量系统技术比较
二次泵系统 一次泵 1 机1泵 一次泵变流量系统 无, 因此: • 减小冷冻机房 • 减少管道、管线等 二次（输送）泵 • 由二次侧阻力降选泵（盘管、 控制阀、管道等） • 最不利末端压差进行控制 • 二次侧节能 旁通管 • 没有阀门等阻碍物 • 设计为 最大 单台冷冻机流量 • 全程阻力降选泵（蒸发器，盘管 、控制阀、管道等） • 同左 • 全程节能,全年开机时数短 • 旁通阀 • 设计为最小单台冷冻机的最小 允许流量 电流量
W ater Flow [gpm]
90
700.00
With Compensation
130 1,500.00 120
Capacity Control with Water Flow Compensation
1,300.00
110
1,100.00
100
900.00
Watห้องสมุดไป่ตู้r Temp [degF]
90
加/减载依据
二次侧供水温度（旁通水流方向 ）/旁通水流量
UCP 2
UCP2
Feedback
?? º
7º C
CH 530