再谈一二次系统在中央空调系统中的应用Word文件下载.docx
《再谈一二次系统在中央空调系统中的应用Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《再谈一二次系统在中央空调系统中的应用Word文件下载.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
3
的横式缓冲罐安装方式。
缓冲罐与集分
水器
C2
的连接管道流速不能高于
0.4
米/每秒。
这种系统适合于热泵系统，因为它相对于前面的系统，减少了换季后的分层水温差值问
题。
需要避免的是一次/二次
系统选用相同的水泵。
在这
种情况下，一次/二次流量相
等，水力分压器内部流量为
零，也就是没有水流在缓冲罐
内循环。
这样，缓冲罐内储存
的水量不能起到防止系统滞
后的作用。
二、缓冲罐安装在供水/
回水管道上的方式
缓冲罐可以安装在供水
或者回水管道上。
这时，系统还
需要一个水力分压器来实现
一次/二次系统。
4、5
标
缓
示，
冲罐分别安装在一次/二
次系统的一次供水或回水端。
将缓冲罐安装在供水或
回水上无太大区别。
对于两
种方式均有不同的支持者。
支持缓冲罐放在供水侧
的有两个说法：
2
3
一，在二次系统负荷超过一次系统时，或者是在冷水机组停止运行时，缓冲罐能保证系
统正常的运行。
这种说法未免天真：
因为要起到以上功能，尤其是在冰水或冰蓄冷系统中
（制冷时），需要的储水箱远远大于起到缓冲作用的缓冲罐。
这种情况下通常用类似于消防
水箱的储水设备进行冰蓄冷，解决用电高峰时期的制冷问题。
而缓冲罐如果运用在这种方式
下，其能够起到的制冷作用也仅几分钟而已。
二，在空气型冷水热泵机组的除霜状态时，缓冲罐在供水侧的使用能优化系统。
在机组
进行除霜时，缓冲罐用其储存的水提供正确的供水温度。
如果这个说法成立的话，那不可避
免的是，缓冲罐里的水温也会逐渐改变，会被除霜的冷却温度降低。
它只是把降温的问题延
迟了一些而已。
支持将缓冲罐放在回水侧的说法同样是对于除霜状态，他们认为，缓冲罐更
高的水温回到冷水机组里更易于除霜这个复杂的环节，而且，在供暖刚开始时，经过未端的
回水还没有完全冷却下来。
两种方式都有其道理和值得借鉴的地方。
4图
5
三、冷水机组与末端在同一个循环系统里的探讨
把冷水机组与末端同时放在一个循环系统内，即：
同一个（或同一组）水泵既负责冷水
机组也负责末端的循环。
这种方式有很多潜在的问题，以下我们将来研究这些问题以及提供
一些为已经运行的此类系统的解决方案。
6
是一个典型的单循环系统，它可能是由一个水泵负责整个系统的循环，或者由
台泵分别安装在两个并联的冷水机组前面。
在本图这种情况中，两台水泵都必须始终运行。
一旦一个水泵停机，运行中的蒸发器会因为瞬时流量的变化受到损坏。
因此需要采取必要的
措施以防此类故障发生。
在末端设备开关时系统流
量会发生变化。
因此在使用三通
6
调节阀的旁通回路上需要安装
平衡阀用于补偿末端关闭时相
应的压力损失。
如果旁通回路流
量平衡不佳，冷水机组的流量则
会经常变化，因此会造成其工
作不正常。
保证冷水机组正常流量的
解决方案是在每台机组水泵的吸入端安装动态流量平衡阀。
这样，流经每台冷水机组的流量
都与设定流量相符。
在末端设备使用二通调节阀的变流量系统内，如图
7
所示，则需要在供回水主管之间
安装压差调节器，用于控制冷水机组供回水的压差始终稳定。
压差调节器（以下简称
VS）
7
控制
A—A1
点之间的压差，保证
冷水机组的流量恒定。
当末端
的两通阀关闭时，A
与
A1
点之间
的压差上升，VS
打开，将冷水
机组的供水旁通回到冷水机组。
如果没有压差调节器，经过冷
水机组的流量就会随末端的开
关而改变。
在这种图示里，同样需要避免的是一台冷水机组关闭及其相应的水泵停机。
它的问题
在于，水泵和压差调节器的开关速度不一致：
水泵停机是瞬时的，而压差调节器的开关时间
较长，通常从
30
秒到
分钟。
我们将从图
8
中更深入了解这一问题。
当两台水泵都开启时，压差调节器处于
x%的开启程度（取决于末端两通阀的状态），这
时系统的工作点为
A2
点（两台水泵运行的扬程曲线与机组水流特征曲线的交叉点）。
这是系
统的设计工作点。
单台机组与单台水泵的工作点为
A1。
当一台机组和水泵关闭后，系统特
征马上产生变化。
VS
的开度在这时仍为
x%，而系统的一部分流量，即关闭的机组和水泵那
部分没有了。
这时工作点会从
转到
B1，这时，单台运行的机组流量达到
140%，VS
感应到
压差的变化，才开始逐渐关闭，开度由
x%转变到
y%，将流量向
点恢复，但是这需要
30
分钟的时间；
然而水泵停机的效应是即时的，因此从
工作点到设计的单台机组工
作点
A1，需要经过流量过载的
B1
点。
8
扬
程
单机运行，VS
开度
y%
双机运行，VS
开度
y%
x%
双机运行，VS
双台水
泵曲线
单台水泵曲
线
流量
更严重的问题是，但机组和水泵重新启动时，系统的特征又会发生变化。
当水泵启动
时，VS
开度仍然为
y%，它与两台水泵同时工作的扬程曲线交叉点为
C2。
由于
开度仍为
y%，因此流量上升有限，所以在瞬时开启时，正在
点工作的单台机组转入
C1
点工作，流
量由
100%下降到
55%。
这种流量的下降对于机组的正常运行非常有害，因为它会造成部分液体回流到压缩机。
感应压差变化后，才逐渐从
y%的开度改变到
x%的开度，因此从
点转移到
点工
作，对于每台机组则是从
回到
工作点。
但是这个过程较为缓慢。
这种状况的往返出现会迅速地造成机组压缩机损坏，甚至在过流时造成蒸发器的损坏。
四、冷水机组循环与末端循环系统的水力分压方式
将冷水机组的循环与末端的循环相对独立起来，其最重要的部分就是一次/二次系统的
桥梁：
水力分压器。
9-11
分别表示了水力分压器在一次/二次流量变化时的均压工作状态。
9
一次=二次流量图
10
一次>
二次流量图
11
一次<
二次流量
它相对于传统的循环空调系统，即上面所讲到的系统，有以下的优点：
1，一次系统，即机组循环系统流量恒定，不受末端流量变化的影响。
2，由于二次系统有其各自环路的循环泵，因此一次循环系统的水泵只用提供水力分压
器之前的一次循环的扬程，这样，一个功率较小的水泵就可以，因此能节省很大的能耗。
同
样,
相对于二次系统的循环也是一个道理。
3，
传统的系统中，一味地依靠手动或者自动流量平衡阀进行流量的调节，不仅增大系
统的初投资，而且更加增大了水泵的能耗，因为平衡阀制造更大的压力损失用于平衡关闭的
环路。
4，多种制冷方式的选择：
随着地板制冷、结构制冷等新型制冷方式的使用，系统要求
的水温不再是单一的水温：
比如地板制冷系统的供水温度在
14-18℃左右，而不是传统的风
机盘管的
7℃；
同样对于空气处理机组的供水温度要求也更高一些。
这些不同的供水温度需
要相应的温度混合系统，而每个混合系统都必须配备自身循环泵。
在传统的系统中则很难实
现多种并存的制冷方式。
12
是一个典型的多种制冷方式并存的一次/二次系统：
在每个水力分压器的回水端使
用了动态流量平衡阀用于平衡每个区域的流量；
在每个区域内部有
2-3
种不同的水温以满足
不同的制冷需求。
多种制冷方式并存的一次/二次系统
五、并联机组在一次/二次系统中的调节方式
在一次/二次系统中，对于并联的冷水机组有以下两种调节方式：
对称式调节（方式
1）：
两台并联的机组按相同负荷调节。
饱和状态调节（方式
2）：
先调节一台机组的负荷直到其完全停机，然后再调节第二台
机组的负荷。
接下来我们就简称其为方式
和方式
2。
这两种方式的本质区别在于温度的变化情况。
其原理图都一样，一次系统的两台机组并
联安装，每台机组自带水泵，一次/二次系统通过水力分压器分开，二次系统具备自己的循
环泵。
首先我们来分析一次流量等于二次流量的情况，即二次系统水泵
P2
的流量等于一次系
统水泵
P1A
和
P1B
的流量总和。
这种情况下，水力分压器内部流量为零。
在系统
100%负荷运行时，二次系统温差为设计的
5℃，这与机组系统的温差相等。
这时
两种调节方式是一样的。
这两种方式的区别开始于系统负荷减小时，如图
13
中所示，当负荷减少到
75%时，由
于负荷减少，系统温差也相应减少
1/4（从
5℃减到
3.7℃），一次系统及二次系统的流量在
两种调节方式下均没有改变，水力分压器内部流量仍然为零。
因此机组的回水温度与系统回
水温度相等，均为
10.7℃。
调节方式
将两台机组的运行负荷降到
75%，根据每台机组的特征及出水温度相同的设
定（7℃），整个系统的效率与单个机组部份负荷运行的效率相等。
中的一台机组按
100%的负荷运行，出水温度为
5.7℃（5℃的温差），另一台
机组则按
50%的负荷运行，出水温度为
8.2℃（2.5℃的温差）；
两台机组的出水平均温度，
即二次系统供水温度仍然相当于设定的
7℃。
第一台机组提供
67%的冷量，第二台机组提供
33%的冷量，因此整个系统的效率大致等于每台机组
EER
的平均值（系统的
等于第一台
机组的
的
0.67
倍，加上第二台机组的
0.33
倍）。
两种方式的区别在系统负荷减少到
50%时更为显著，如图
14
系统的温差也在这时相应地从
5℃减到了
2.5℃，系统回水温度变为
9.5℃。
将两台运行中的机组负荷下降到
50%。
一次系统流量仍然等于二交系统流量，
水力分压器中流量为零，系统回水温度与机组回水温度相同，均为
9.5℃，出水温度
系统整个的效率与单台机组的运行效率相等。
方式
13
水力分压器流量为零
14
水力分压器内部二次
回与一次供合流
P
则不一样，一台机组这时完全停机，1b
水泵也相应停机，第二台机组仍按
100%
的负荷运行。
这时，二次系统流量大于一次系统流量（准确说是
这时水力分压器内
部出现合流，即一部份系统回水与机组供水混合供应到系统。
当二次流量大于一次流量时，系统的回水温度等于机组回水温度
9.5℃，因为机组全负
荷运行，所以供水温度为
4.5℃，温差为
5℃，由于二次回水与机组供水在水力分压器内部
混合，所以系统供水温度仍然可以维持在设定温度
系统的整个效率与运行中机组的效
率相等。
这儿需要强调的是，在机组
停机时，即使打开水泵
P1b
也无任何区别。
因为系统供水
的温度在水力分压器内部得到了混合。
因此开启水泵
只是无谓的耗能。
在系统负荷下降到
25%的情况下，温差由设计的
5℃下降到
1.2℃，回水温度变为
8.2
℃。
下，两台机组的负荷下降到
25%，一次流量仍然等于二次流量，系统回水温
度等于
8.2℃，出水温度
整个系统的效率与每台机组部份负荷运行效率相等。
下，一台机组停机，另一台以
50%的负荷工作。
这时，二次流量大于一次流
量（双倍），机组回水温度与二次系统回水温度相等，为
8.2℃，出水温度为
5.7℃（温差为
5℃的
50%即
2.5℃）。
在水力分压器内部，一次供水与二次回水相混合分为设定的
7℃，系
统整个的效率与单台运行的效率相等。
综上所述，调节方式
和之间的本质区别在于：
注重机组全负荷运行，方式
注重部份负荷运行。
更节省水泵电耗，因为它将停运机组的水泵关闭。
3、
但是方式
由于将负荷降低，出水温度低于方式
1，所以效率更低。
有各自的特点，它主要视其后面一次/二次系统而定，所以对于哪种方
式更为合理并无明确的界定。
六、一次/二次系统中并联机组的监控系统重要性
这儿我们将重点强调一下调节方式
的监控系统。
对于监控系统无特殊的要求。
因为每台机组的出水温度均为设定值，所以只
需对出水温度进行检测，其它的微处理器做相应调节就可以。
唯一需要指出的是，鉴于不同
的温度传感器读值偏差，因此建议在水力分压器进水端设置一个温度传感器进行控制。
对于监控系统则有更严格的要求：
因为每台机组的出水温度根据其运行机组
的数量变化而改变。
为了更好说明这个问题，我们参考图
16。
当一台机组关闭时，另一台
需要出水温度
4.5℃，这种情况下，则需要进行调节，要不运行的机组仍按设定的
7℃出水
机组负荷则会降低，会造成提供系统冷量不够。
这种调节必需有一套监控系统，而不能使用通常的外部温控器来开停机组，因为它们会
带来致命的错误。
常犯的错误就是将温控器安装在回水管道上，当回水温度低于一个设定值，
比如
9.5℃时，就停止一台机组，因为其逻辑是，温差为设定值
5℃的一半，因此相当于负
荷减到
致命的错误：
运行中的机组将出水温度维持在
7℃，而在
9.5℃回水时它有可能已经部
份负荷运行。
系统要求
50%负荷，而这时机组却只能提供
25%的负荷，因为一台机组关机，
另外一台按
50%负荷运行。
由于二次流量大于一次流量，部份回水与供水相混合，因此系统
供水温度提高，会造成系统的制冷，除湿能力不能达到设计要求。
因此对于调节方式
必须有完整的监控系统。
七、总结
一次/二次系统在供暖和制冷系统上的运用在欧美国家已经较为普及。
在中国，随着独
立分户式采暖/空调更多的运用，用户对于舒适、节能和人性化更高的要求，传统的设计方
式不再能够满足用户的需求，系统水力特征的创新设计是势在必行的了。
参考资料：
Michele
Vio:
Gruppi
frigoriferi
in
parallelo,
Circuiti
Idraulici
primary
e
secondari
升级会员 