再谈一二次系统在中央空调系统中的应用Word文件下载.docx

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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