一次泵VS二次泵系统,究竟孰优孰劣？
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一次泵VS二次泵系统,究竟孰优孰劣？
数据中心空调系统的主要能耗点在于冷水机组和配套的水泵系统的运行，其中，水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20-30%，故节约低负载时水系统的输送能量，意义重大。目前，腾讯自建或合建的数据中心中，一次泵系统和二次泵系统均有应用经验。但两种系统到底孰优孰劣，本文将对此进行一番探讨，仅供参考。1．一次泵定流量系统一次泵定流量系统的原理如图1所示，这种系统简单、投资低，适用于中小型工程。图1&&&&&一次泵定流量系统简图图1所示的空调系统冷冻水流量固定不变，当系统的实际负载低于设计负载时，冷冻水供回水温差将小于设计温差。系统在低温差、大流量的情况下工作，不仅会降低末端空调换热效率，也会增加管路系统的能量损失。&2．一次泵变流量系统随着制冷技术的发展，现在的制冷机组都允许冷水量有较大的变化，因此，变流量冷水机组的使用得到推广。一次泵变流量系统即是采用可变流量的冷水机组、末端设备、变频水泵等组成的空调系统(如图2所示)。图2&&&&&一次泵变流量系统简图图3&&&&一次泵变流量系统的旁通管路及平衡阀对于一次泵变流量系统，当末端设备的冷冻水流量随负荷改变时，其两端的压差也在随之改变，一次水泵的变频器根据最不利的压差信号，改变水泵的转速，从而改变系统的水流量以满足末端设备的要求。因此，一次变频泵能随着负荷的减少而降低转速，从而减少系统的供水量。已知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三次方的关系，故变流量系统节能降耗潜力明显。在数据中心采用的一次泵变流量系统中，当冷机因故障停机时，&UPS带动一次变频泵向机房供冷，但需克服冷水机组阻力，因此对应的UPS的容量要求也较二次泵系统大。&3．二次泵变流量系统二次泵变流量系统是在冷水机组蒸发侧流量恒定前提下，把传统的一次泵分解为两级，形成一次环路和二次环路，其特点是减少了冷水制备与冷水输送之间的相互干涉。图4&&&&&一次泵定流量、二次泵变流量系统简图如图4所示，一次环路由冷水机组、一次定频泵，供回水管路和旁通管路组成，主要负责冷水制备，并按定流量运行。一次定频泵主要用来克服冷水机组蒸发器和一次环路的流动阻力，即自蒸发器出口到旁通管路再到蒸发器入口的阻力。二次环路由二次变频泵、空调末端设备、供回水管路和旁通管组成，负责冷水输送，按变流量运行。二次泵用来克服从旁通管路的蒸发器侧到末端设备再到用户侧的水环路阻力，可以根据该环路负荷变化进行独立控制、变频调节。二次变频泵的流量与扬程可以根据各个环路的负荷特性分别配置，如对于阻力较小的环路，就可以降低二次变频泵的设置扬程。因此，二次泵变流量系统比较适合系统大、各环路空调负荷特性相差较大或阻力相差悬殊的情况（如高层建筑和远距离输送系统）。&&图5& & 某二次水泵及管路系统在数据中心的空调系统中，二次变频泵不经过冷水机组直接与UPS和蓄冷罐连接，从而减少了冷量输送管路系统的阻力，加上本身的功率较小，因此对应的UPS容量要求比一次泵变流量系统小很多。当冷机因停电或故障不能启动时，UPS带动二次变频泵将蓄冷罐的冷量送到各个空调末端，保障了冷机停机期间冷量的供应。&4．结论两种系统一览表详见下图：类别一次泵变流量系统二次泵变流量系统经济性不需要二次泵等设备及相关管件，投资相对较低二次泵等设备及相关管件，投资相对较高占地面积所需要的机房面积小，降低了机房投资的费用占地面积大，管路系统复杂，不方便安装电气功率不使用二次泵及附加管件，故在大多数情况一次泵系统平均泵效率较高&二次泵及附加管件均耗功或存在能量损失，功率较一次泵变流量系统略低能耗水泵的功率和其转速呈三次方关系，所以节能效果比较显著一次环路中一次定频泵的电功率固定，加上相应的二次泵及管路耗能，二次泵系统的总能耗相对较高系统复杂性一次泵管路系统较二次泵系统简单，但旁通控制系统更复杂&管路系统较复杂，但相比较而言，其控制系统相对简单一些&使用场合用于节能要求较高，控制系统成熟的系统系统较大、阻力较高，各环路负荷特性相差较大和压力损失相当悬殊的场合数据中心应用根据机房热负荷的变化，通过水泵变频调节冷冻水流量，间接调节机房冷量供应，达到节能效果，对应的UPS带动冷却泵，必须克服冷水机组的阻力，UPS容量要求较大主要有进一步加压和动力备份两个作用。UPS带动二次泵将蓄冷罐的冷量送到各个空调末端，对应的UPS容量要一次泵变流量系统小很多图6&&&&一次泵VS二次泵一览表“ 目前，腾讯自建及合建数据中心对一次泵变流量系统和二次泵变流量系统均有应用。在数据中心的应用中，两种系统均有各自的特点。因此，在数据中心建设规划时，应根据实际情况（如楼高、节能要求和输送距离等）选择恰当的水泵系统，以达到节能优化和安全运营之间的平衡。”腾讯数据中心版权声明：本文为腾讯数据中心原创，欢迎转载，转载需注明出处并保持原文（包括标题、导语、正文、图片、数据以及文尾的二维码等全部内容）完整。版权均属“深圳市腾讯计算机系统有限公司”所有，未经官方授权，不得使用。
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第13届全国暖通空调技术信息网大会文集
一次泵和二次泵变流量
水系统的选用比较
北京墨臣建筑设计事务所黄大汉
北京环洋世纪国际建筑顾问有限公司宋小涵
摘要一次泵和二次泵变流量水系统是空调中常采用的节能运行方式，通过对两种系统
的比较分析，给出了二次泵变流量水系统的使用范围。
关键词一次泵系统二次泵系统变流量水系统
a)浪费能量；b)由于水流量不变，供回水温差变
由于水系统输送冷量具有能耗低、占用空间小
小，末端设备的除湿能力减弱。
等特点，在空调工程中被广泛采用。资料表明，空
为了解决这个问题，出现了一次泵变流量系
调水系统输送能耗占整个空调系统能耗的30％左 统，如图2所示。该系统末端设备设有电动两通
右[1]。对空调水系统进行变流量控制，能节约不少
能量。空调变流量水系统常用的有一次泵和二次
泵变流量两种方式。
1一次泵变流量水系统
空调水系统如果采用定流量，其系统原理图如
图1所示。由于空调系统大部分时问是在部分负
圈2一次泵变漉■系统
阀，根据室内负荷的变化，调节进入设备的水流
量。当室内负荷小于设计负荷或50％设计负荷
时，末端设备的需水量减少，供回水管间压差增
大，当大于一定值时，旁通阀打开，部分水流直接
流回集水器。显然，水系统阻力增大使水泵的流
圈1一次泵足覆■系统
量减少，减少幅度取决于水泵性能曲线。减少幅
荷下运行，此时要保证用户的用冷量，两台机组(制
度越大，节能效果越明显。采用此种方式的一个
冷量为51％～100％设计负荷)或一台机组(制冷
原因就是要保证制冷机组的水量在其允许的范围
量为10％～50％设计负荷)及其对应的水泵都必内变化。
须开启。显然，在低于设计负荷或50％设计负荷
随着制冷技术的发展，现在的制冷机组都允许
时，水泵的流量大于末端流量。此时有两个缺点：
冷水量有较大的变化。空调中常用的压缩蒸汽制
暖通空调HV&AC2005年第35卷增刊
冷方式的冷水水量变化范围在30％～120％之间。将信号输入程序控制器，启动1台一次泵和制冷机
这样就不必再采取措施保证冷源侧冷水量的恒定
3一次泵变流量水系统和二次泵变流量水系统比
冷水机组的水泵为变频泵，它能随着负荷的减
少而降低转速，减少系统的供水量。由于水泵的功
通过分析，可以看出一次泵变流量水系统和二
率和其转速呈三次方关系，所以节能效果比较显
次泵变流量水系统都可以达到水系统随室内负荷
著。缺点就是水泵功率较大时，配备的变频器的容
变化进行节能运行的目的。目前常用的变流量水
量也要增大，造价明显上升。
系统组合形式有一次变频泵水系统和二次定速泵
2二次泵变流量水系统
水系统两种。究竟采用一次泵变流量水系统还是
对图2水系统
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腾讯数据中心机柜水冷系统：一次泵VS二次泵系统
腾讯数据中心
数据中心机柜空调系统的主要能耗点在于冷水机组和配套的水泵系统的运行，其中，水泵的耗电量约占总空调系统耗电量的20-30%，故节约低负载时水系统的输送能量，意义重大。
目前，腾讯自建或合建的数据中心中，一次泵系统和二次泵系统均有应用经验。但两种系统到底孰优孰劣，本文将对此进行一番探讨，仅供参考。
1．数据中心一次泵定流量系统
一次泵定流量系统的原理如图1所示，这种系统简单、投资低，适用于中小型工程。
图1 & & 一次泵定流量系统简图
图1所示的空调系统冷冻水流量固定不变，当系统的实际负载低于设计负载时，冷冻水供回水温差将小于设计温差。系统在低温差、大流量的情况下工作，不仅会降低末端空调换热效率，也会增加管路系统的能量损失。&
2．水冷数据中心一次泵变流量系统
随着制冷技术的发展，现在的制冷机组都允许冷水量有较大的变化，因此，变流量冷水机组的使用得到推广。一次泵变流量系统即是采用可变流量的冷水机组、末端设备、变频水泵等组成的空调系统(如图2所示)。
图2 & & 一次泵变流量系统简图
图3 & &一次泵变流量系统的旁通管路及平衡阀
对于一次泵变流量系统，当末端设备的冷冻水流量随负荷改变时，其两端的压差也在随之改变，一次水泵的变频器根据最不利的压差信号，改变水泵的转速，从而改变系统的水流量以满足末端设备的要求。
因此，一次变频泵能随着负荷的减少而降低转速，从而减少系统的供水量。已知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三次方的关系，故变流量系统节能降耗潜力明显。
在数据中心采用的一次泵变流量系统中，当冷机因故障停机时， UPS带动一次变频泵向机房供冷，但需克服冷水机组阻力，因此对应的UPS的容量要求也较二次泵系统大。
3．二次泵变流量系统
二次泵变流量系统是在冷水机组蒸发侧流量恒定前提下，把传统的一次泵分解为两级，形成一次环路和二次环路，其特点是减少了冷水制备与冷水输送之间的相互干涉。
图4 & & 一次泵定流量、二次泵变流量系统简图
如图4所示，一次环路由冷水机组、一次定频泵，供回水管路和旁通管路组成，主要负责冷水制备，并按定流量运行。一次定频泵主要用来克服冷水机组蒸发器和一次环路的流动阻力，即自蒸发器出口到旁通管路再到蒸发器入口的阻力。
二次环路由二次变频泵、空调末端设备、供回水管路和旁通管组成，负责冷水输送，按变流量运行。
二次泵用来克服从旁通管路的蒸发器侧到末端设备再到用户侧的水环路阻力，可以根据该环路负荷变化进行独立控制、变频调节。
二次变频泵的流量与扬程可以根据各个环路的负荷特性分别配置，如对于阻力较小的环路，就可以降低二次变频泵的设置扬程。因此，二次泵变流量系统比较适合系统大、各环路空调负荷特性相差较大或阻力相差悬殊的情况（如高层建筑和远距离输送系统）。&
图5 & &某二次水泵及管路系统
在数据中心的空调系统中，二次变频泵不经过冷水机组直接与UPS和蓄冷罐连接，从而减少了冷量输送管路系统的阻力，加上本身的功率较小，因此对应的UPS容量要求比一次泵变流量系统小很多。
当冷机因停电或故障不能启动时，UPS带动二次变频泵将蓄冷罐的冷量送到各个空调末端，保障了冷机停机期间冷量的供应。&
4．数据中心水冷系统结论
两种系统一览表详见下图：
图6 & &一次泵VS二次泵一览表
目前，腾讯自建及合建数据中心对一次泵变流量系统和二次泵变流量系统均有应用。在数据中心的应用中，两种系统均有各自的特点。因此，在数据中心建设规划时，应根据实际情况（如楼高、节能要求和输送距离等）选择恰当的水泵系统，以达到节能优化和安全运营之间的平衡。
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【按】作者姜子炎：清华大学博士毕业，现为清华大学建筑技术与科学系 助理研究院，为同方泰德建筑节能研究院客座研究员。
二级泵系统中逆向混水现象的分析和解决方案
清华大学建筑节能研究中心 姜子炎 韩福桂
摘要：逆向混水是二级泵系统中的常见问题。逆向混水使得二次侧供水温度上升，末端制冷能力下降，水泵能耗的大幅增加等。本文用仿真软件再现逆向混水的形成和发展过程，在此基础上探讨逆向混水产生的条件，以及冷冻泵控制和末端调节对逆向混水的影响，说明“制冷量不足”是逆向混水问题产生的根本原因。针对问题产生的原因，给出解决方案。
关键词：二级泵系统、逆向混水、仿真分析
Research on Back Flow
in Secondary Pump System
By Fugui Han, Ziyan
Jiang, Fulin W Building Energy Research Center of Tsinghua
University
Abstract: Reverse flow is a
common issue in secondary-pump system, which may lead to the
increase of the supply water temperature in secondary loop,
decrease of the chilling capacity of ending devices and the roaring
of electricity consumption by the pumps. The forming and developing
process of reverse flow was simulated by a simulation tool in this
paper. Based on the results, the conditions with which reverse flow
could occur and how the control of the chilled pumps and ending
devices may influence that were discussed. The conclusion is
‘inadequate refrigerate capacity’ is the root cause for reverse
flow and solutions were given out.
Key word: secondary pump system,
reverse flow, simulation
在二级泵系统中，如果末端对冷冻水流量需求小于冷机侧冷冻水流量需求，在一次泵不变频、二次泵变频的系统中，通过调节二次泵转速可以减小二次水流量，从而降低水泵能耗。这是采用二次泵系统的初衷。这时，旁通管中的水流方向为从分水器到集水器。
然而，在一些工程的实际运行过程中，旁通管中的水流方向为从集水器到分水器，如图1所示。这种情况下，一次供水和二次侧回水混合，使得二次侧供水温度升高，进一步导致末端设备制冷能力下降，从而使得末端供冷不足，或二次水流量增加，二次泵能耗增加。这与二级泵系统的设计初衷相反。
实际系统中的逆向混水现象
作者对实际工程中发生的逆向混水现象进行了测试和记录。下面是两个不同的二级泵系统中发生的逆向混水的典型例子。
例一：系统启动过程发生逆向混水的例子
图2是一个商场的空调系统在某个夏季典型天的启动过程运行记录。该商场在早8点开始营业。运行工人每天7：15启动空调系统，按照“一机对一泵”的原则手动启停冷机和一次泵；控制系统自动调节二次台数和转速，满足末端压差设定值要求。图中虚线是逆向混水量。可以看到，在7：15开机后至8：40，存在逆向混水现象；直到第三台冷机的开启，逆向混水现象才逐渐消失。从监测到的系统制冷量来看，当开启一台或两台冷机时，系统制冷量接近单台和两台冷机的额定制冷量。
例二：系统运行过程发生逆向混水的例子
图3是另一个二级泵系统在某个夏季典型天的冷量和逆向混水量运行记录。系统单台冷机额定制冷量为6650kW。运行过程中冷机开启台数如图中下部台阶形曲线所示。该系统的水泵、冷机运行策略为：一次泵按照“一机对一泵”的原则手动启停；自动调节二次台数和转速，满足末端压差设定值要求；保证二次侧供水温度不超过8℃，当监测到二次侧供水温度较高时，增开一台冷机。从图中可以看到，在上午10：00~11：00，傍晚19：00以后，该系统存在大量逆向混水。由于逆向混水的存在，以当天11：00时刻的记录为例，A/B/C/D四个支路的供水温度都达到10℃以上。在11：30增开一台冷机后，二次侧供水温度下降到7℃附近，逆向混水量基本消失；在19：00关闭一台冷机后，逆向混水再次明显增加。从监测到的系统制冷量来看，无论开1台或两台冷机，总制冷量都远小于冷机的额定制冷量。
系统开启过程中逆向混水现象分析
由于现场测试、记录条件的限制，实测数据往往不能全面的记录制冷量、冷机启停台数水泵台数和转速、末端设备调节状态、末端室温控制效果等参数的变化过程。为了深入分析混水现象出现的原因，本文采用仿真的方法，建立二级泵系统的模型，通过改变末端调节方式、冷站调节方式等，再现与实际系统中类似逆向混水现象。通过分析被再现的逆向混水形成过程中，负荷、制冷量、末端和冷站调节方式、室内温度控制效果等相关因素的变化和联系，总结出逆向混水现象的形成原因。
作者利用Simulink仿真软件建立了二级泵系统的模型。模型中的二级泵系统有3台冷机、3台一次泵、4台二次泵；末端有20个换热盘管，盘管水阀的调节方式可以是通断调节或连续调节，在模型中可更改；末端风机定风量；20个房间的负荷可以分别更改。管网拓扑结构如图1所示。
图4是仿照例一再现的系统启动过程的逆向混水现象。作者曾测量过例一的工程中，清晨空调系统启动前，冷冻水系统中水温在17℃左右。因此仿真时，设定系统中水温初值为17℃。仿照例一建筑中清晨系统启动过程中负荷的变化，在仿真过程中设定末端负荷的变化为0时刻设定末端负荷742kW；4200s设定负荷为2132.2kW。逆向混水量、冷机开启台数、制冷量，二次泵台数、转速的自动控制结果，冷机出口水温、二次侧供水温度的变化如图4所示。可以看到，图4中逆向混水和冷机开启台数的变化曲线与图2基本相同。
&&&&&&&&&&
图4 仿真计算系统开启过程逆向混水现象
根据仿真得到的水泵控制过程，一、二次侧水温变化过程分析逆向混水的形成过程：
系统开启过程中，水系统中蓄存了冷量超过了单台冷机的额定制冷量。这样，只开单台冷机难以将冷机出口水温迅速降低到设定温度7℃。
由于末端设备需要迅速处理掉夜间蓄热，水阀都迅速调节为100%开度状态。二次泵根据末端需求流量调节，因而二次水量需求逐步增加。而一次泵采用一机对一泵的控制方式，一次水量基本稳定。因此二次水量逐渐大于一次水量，逆向混水量逐渐增加。逆向混水的增加进一步阻止冷机出口温度和二次侧供水温度降低，较高的二次侧供水温度降低了末端设备的换热能力，也降低了冷机的出力，制冷量持续不足使得末端水阀持续维持全开，二次侧持续维持较大的水量需求。
直到2400s开启第二台冷机。当第二台冷机开启的前30分钟内，末端负荷没有增加。由于冷机出力远大于负荷需求，冷机出口水温迅速降低到设定值，末端设备换热能力增强，末端阀门开度降低，二次水量需求减小；同时由于一机对一泵的策略，一次水流量增加，逆向混水量逐渐降低。
但第二台冷机开启30分钟后，负荷大幅增加（就像在实际工程中，店铺普遍开始营业），接近或超过两台冷机的额定制冷量，末端增加阀门开度维持室内温度，二次水量需求逐渐增加。当超过两台冷机的额定冷冻水量时，逆向混水再次出现。逆向混水的出现提高了二次侧供水温度，进而降低末端换热能力和冷机的实际出力，进一步导致二次水量需求的增加。系统再次进入这样一个恶性循环，逆向回水量随之增加，直到二次水泵台数和转速达到上限，恶性循环停止。此时冷机实际制冷量小于两台冷机的额定制冷量。
为了满足制冷量需求，开启第三台冷机，第三台一次泵随之开启。一次泵全部开启后，一次侧流量大于二次侧流量，逆向混水消失，二次侧供水温度与冷机出口温度相同。实际制冷量与两台冷机的额定制冷量相当。
从上述分析过程中可以看到：在启动过程中，由于末端空调设备需要尽快将室内温度处理到设定值，末端盘管的阀门都保持全部开启。在一次泵一机对一泵，二次泵调节转身和台数满足末端需求水量的调节模式下，在系统启动过程中存在着：“冷机制冷量小于末端冷量需求——冷机出口水温大于设定水温——二次侧供水较高——末端换热能力下降——二次水量需求增加，逆向混水量增加——二次侧供水温度进一步增加”这样的恶性循环。
系统启动时冷机制冷量小于末端需求冷量是引起这个恶性循环的起因。在采用“白天运行，晚上停机”运行模式的系统中，清晨开启时空调系统不仅要处理房间冷负荷，将房间温度降低到设定温度，还要处理夜间水系统的蓄热。而系统启动时开启的冷机台数通常只根据要处理的房间负荷决定。因此，系统启动时冷机制冷量能力小于负荷需求。这是这种运行模式下，清晨系统启动过程中容易产生逆向混水的原因。
图5是仿照例二再现的系统一般运行过程的逆向混水现象。图中，除了逆向混水量，冷机/一次泵开启台数外，还可以看到二次侧供水温度、二次泵台数等参数的变化。从图中可以看到：
图中所示的初始状态，二级泵系统逐渐稳定，旁通管中几乎没有逆向混水，末端房间室温控制达到设定值。
在15分钟，末端房间负荷增加，末端阀门逐渐增加，二次水泵转速和台数增加，二次水量随之增加。在20分钟，二次水量超过一次水量，出现逆向混水。
当逆向混水出现后——二次侧供水温度增加——末端换热能力下降——末端需求二次水量增加——逆向混水进一步增加。如此进入一个恶性循环，使逆向混水量不断增加。
到增开一台冷机并增开一台一次泵，逆向混水消失。
从上述模拟结果中看到，逆向混水的形成和发展经历了3）这样的恶性循环的过程。下面以末端换热设备为研究对象，考察上述恶性循环对末端设备换热性能的影响，从而解释恶性循环是如何促进逆向混水形成和发展，导致例二中9:00~11:00二次水量持续增加。
单盘管换热性能曲线
68~12241AABB106ACCCBACAC
上述分析说明：一旦逆向混水发生就有可能进入一个恶性循环，使逆向混水量不断增加。什么是触发上述恶性循环的原因？在模拟中的例子中，恶性循环的开端是负荷的增加。负荷的突然增加，会使得“与一次水量相同的二次水量所能提供冷量小于末端需求冷量”。此外，末端系统换热性能的变化也能使得“冷冻水供冷量小于末端需求冷量”。
如图7所示，曲线1是单个末端盘管的换热曲线。如果将整个末端系统运行过程中二次侧冷冻水量和制冷量的关系等效为一条曲线，各盘管一样、处理负荷一样且调节方式一样的理想情况下，等效曲线与曲线1近似。如果一次水量始终被控制在理想情况下额定制冷量对应的水量G0，为了满足制冷量需求，理想情况下二次水量需求为G1，二次水需求水量小于一次水，不会出现逆向混水。系统可以适当降低二次水量，在满足需求的条件下降低二次泵能耗，这是二级泵系统的理想情况。如果实际系统的运行曲线为2或3，要达到相同的制冷量，需求二次水量分别为G2和G3，如果一次水量依然控制在G0，为了满足制冷量需求调节二次水量，就会使得二次水量大于一次水量，从而产生逆向混水。
根据朱伟峰博士和张晓亮博士的研究[5] [6]
[7]，由于末端负荷不均匀、水量分配不均匀、供水温度升高、回风温度降低等原因，实际的末端系统，无论末端设备采用通断调节方式，还是采用连续调节方式，系统中二次侧等效曲线更可能类似曲线2或3的形状，即实际系统更可能运行在“大流量，小温差”的情况，从而更可能触发4.1中所描述的逆向循环。图9是例二中的实际系统中二次侧流量和制冷量关系的全年运行工作点记录。可以看到，几乎全年二次侧系统都运行在“大流量，小温差”的情况。
4.3 冷冻泵系统调节对逆向混水形成和发展的影响
在4.1图6的分析中提到：恶性循环发展程度与逆向混水增加的“速度”有关。逆向混水是否会增加与一次泵和二次泵的调节方式有关：（1）如果二者增加的速度相同，即总保证一、二次水量相等，那么旁通管中不会出现逆向混水，二次侧供水温度始终与冷机出口水温相同。在图6中，冷冻水流量和冷量的变化会沿着A→B的轨迹变化，稳定点会落在B点。（2）如果二次流量比一次流量增加速度高，且初始情况一次侧流量大于二次侧流量，系统工作点轨迹会先沿着A→F的轨迹变化；若直到一、二次流量相等时盘管的供冷量还小于需求，就开始出现逆向混水，二次侧供水温度开始降低。盘管的换热过程如A→F→G所示。（3）如果二次流量比一次流量增加速度高，且初始情况一次侧流量等于二次侧流量，系统工作点轨迹沿着A→C的轨迹变化。（2）和（3）中，C、F点与B点的距离取决于二次流量增加“速度”大于一次流量增加“速度”的程度。二次水量增加速度相对越大，C、F点与B点越远，恶性循环发展的程度也越深。
对大多数一次泵采用“一机对一泵”的运行方式，二次泵根据末端冷冻水量需求调节转速和台数的系统，根据上面的分析，末端盘管工作点会沿着A→F→G或A→C的轨迹变化。在这样的系统中，二次水量的增加速度取决于二次泵的控制策略。最不利压差设定值越高，调节水泵转速的PID控制参数中比例系数越大等，二次水量增加的“速度”也越大，A→C或F→G轨迹越平，恶性循环越可能持续发生。
作者仅改变了4.1中被仿真系统的二次侧压差设定值，重新仿真了4.1中的运行过程。图9是不同压差设定值下的系统运行过程。可以看到，压差设定值降低可以有效改善甚至消除逆向混水现象。并且，逆向回水量减少，二次侧供水温度降低，从而提升了末端盘管的换热能力。当冷冻水压差设定值适当降低时，不但不会造成“末端供冷量”不足的情况，相反会改善末端控制效果。图9中，压差设定值较低时，最不利末端房间温度控制效果好于压差设定值较高的情况。
5逆向混水的解决方案
总结3、4两节可以得到以下结论：
1）逆向混水形成的条件为“制冷量不足”，即当二次水量与二次水量相同时末端系统的制冷量不满足冷量需求。
2）在冷冻泵调节造成的二次水量增长速度大于一次水量增长速度，对逆向混水的发展起到推波助澜的作用。
从上述结论2）可以推论：既然冷冻水泵的调节对逆向混水的形成和发展起到推动作用，改变一、二次泵的控制就有可能避免逆向混水恶性循环的发生。通过a.同步调节一、二次流量，b.降低末端压差设定值，c.将二级泵系统改造成一级泵系统，或d.在旁通管上安装单向阀，可以减弱恶性循环的影响甚至从彻底避免逆向混水的产生。图9模拟了降低压差设定值对逆向混水的改善效果。
除了上述方法，从上述结论1）出发，从根本上解决逆向混水现象的深层问题是解决“制冷量不足”的问题。
根据3的分析，系统启动过程中的“制冷量不足”是因为建筑蓄热负荷超过了冷机额定制冷量。解决方案可以是在系统启动时增加冷机开启台数，在处理建筑蓄热后，关闭部分冷机，恢复正常运行模式。
根据4的分析，系统运行过程中的“制冷量不足”指的是“当二次侧水流量与一次侧水流量相等时，二次侧供冷量不足”。将目前二次侧系统中通常采用的旁通管改成如图11所示的蓄水罐，可以有效缓解这个问题。如图，二次侧回水注入蓄水罐的上部，二次侧供水从蓄水罐的下部引出。这样，总能保证二次侧供水温度接近冷机供水温度，同时二次水量又可以大于一次水量。
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图11&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
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在传统系统中，如果为了避免逆向混水在旁通管上安装单向阀，二次侧流量最大只能与一次水量相同。如果对应额定制冷量Q0的一次水额定水量为G0，此时最大制冷量为Q1。当末端冷量需求为Qr时，不能满足需求。如图12所示。如果允许逆向混水，虽然可能满足制冷量要求，但二次侧供水温度升高，需求二次水量G1远大于G0。采用如图11所示的系统，二次水量可以大于一次水量并且二次侧供水温度之中保持与冷机出口水温相同，这样二次侧需求水量G2只比G0略有增加就可以满足制冷量需求。实际上，蓄水罐起到了蓄冷的作用，使得同一时刻，冷机的制冷量可以不同于末端需求冷量，从而解决了传统系统中，在同一时刻，在一二次水量相同的条件下，系统制冷量小于末端需求冷量的问题。
本文通过仿真计算再现了二级泵系统启动和一般运行过程中出现的逆向混水形成和发展过程。并指出，在“白天运行，夜间停机”的系统中，由于要处理夜间水系统蓄热，而启动时冷机开启不足，可能使得“系统制冷量小于末端冷量需求”而产生逆向混水；在一般运行过程中，水系统“大流量、小温差”的普遍现象是诱发逆向混水的原因。综合这两部分的分析，文章总结出逆向混水的条件：“制冷量小于末端冷量需求”，并分析了冷冻泵调节如何推动逆向混水现象不断恶化。针对逆向混水的成因，本文分析了在不改变系统形式下，通过降低压差设定值对缓解逆向混水的作用，以及启动过程增开冷机台数的解决方法；本文还分析了允许改变系统形式，将二级泵系统的旁通管改成蓄水罐，对解决逆向混水温度作用。
[1] 黄章星. 变频一二次泵设计问题四则. 暖通空调.　).83-85
[2] 高养田. 空调变流量水系统技术设计发展续.-35
[3] 高养田. 空调变流量水系统技术设计发展-之二. 暖通空调.
[4] 陈永康 香港“又一城”冷冻水系统的节能控制. 建筑科学. Vol.24 No.4 Apr.
[5] 朱伟峰. 空调冷冻水系统特性研究. 清华大学博士学位论文2002
[6] 张晓亮. 空调冷冻站及冷冻水系统模拟计算方法的研究. 清华大学博士学位论文 2010
[7] 蔡洪武 实际运行调节下的空调水系统特性研究.&
清华大学硕士学位论文 2009
[8] S.J.Potratz. Design Considerations of A Central
Variable-Flow Chilled-Water Plant. Ashrae Transactions: Symposia.
NY-91-11-4. 759-762
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