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摘要：本文通过分析风冷式变制冷剂流量多联机空调系统存在的问题，以及对风冷式变水量整体空调系统的组成与存在的优势进行了阐述。
关键词：变水量空调系统；二次泵；最小阻力控制法
Abstract: in this paper, through the analysis of existing air-cooledvariable refrigerant volume air conditioning system, as well as on air-cooled water the whole air conditioning system composition and the advantages are discussed.
Keywords: air conditioning system; the two pump; control method of least resistance
中图分类号：G354.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1变制冷剂流量多联机空调系统存在的问题
1.1 室外机的安装问题
变制冷剂流量多联机空调系统一台室外机可连接的室内机数量有限。当在高层建筑安装时，由于室外机数量很多，一般会将室外机分散布置在每层建筑的外廊上，这不仅导致了散热不畅，还会占用很大的建筑面积，而且还要室外机集中布置在屋顶时的高差和管长。
1.2 新风供给问题
人们对空调的要求不仅是要维持室内温湿度的稳定，还要求其维持良好的室内空气品质。但很多变制冷剂流量多联机空调系统都没有单独设置新风供应，使得人们在室内停留时间稍长就会感到闷。也有人提出通过开窗换气解决新风问题，但事实上开窗换气只能局部改善空间的空气质量，而无法改善整个空间的空气质量，而且会引起较大的能源浪费。但如果在多联机空调系统内装置单独的新风系统，则会出现以下两个问题：第一、由于新风系统的设备和送风管占据的空间较大，在南方潮湿地区新回风全热换热器的使用寿命很短，而且设置新风供应的全热换热器和风管占据的安装空间也很大，使得多联机空调系统不再具有节约空间的优势。第二、很多新风室内机与不同类型的室内机不能合用一套室外机系统，或者合用一套室外机系统时的新风负荷所占比例受到限制。
1.3 制冷剂排空、泄漏问题
多联机空调系统的热湿交换途径是由液态制冷剂从室外机通过长距离管路输送到室内，完成热湿交换后再变成气态制冷剂返回室外机。因为高压制冷剂气、液输送管的支管很多，虽然制冷剂铜管的耐腐蚀与焊接性很高，但由于高压制冷剂管道经过长距离的输送，很难做到制冷剂完全不泄漏。变制冷剂流量多联机空调系统的制冷剂无色无味，一旦泄漏到空气中，将会造成严重的空气污染。制冷剂泄漏发生在空调室内机移位时的可能性最大，特别是在空调系统用于出租的办公大楼。空调移机一般是由安装单位完成的，为了减低回收成本，通常是切断管道将系统的制冷剂直接排入空气中，移位正确后重新焊好管道，然后抽真空充注制冷剂。
2 变水量整体空调系统
2.1 变水量整体空调系统工作原理
变水量空调系统是指在空调末端使用电动二通调节阀的系统，这是相对末端使用三通调节阀的定流量系统而言的。变水量空调系统的目的是为了使冷热源机组容量与末端实际所需负荷相匹配，调节冷水机组的冷量和冷冻水泵的流量，从而使空调系统能耗得到有效的控制。
2.2 变水量整体空调系统组成
变水量整体空调系统是由一台或多台室外机、多台室内机、变频水泵以及水系统定压等设备组成（如图1所示）。变水量整体空调系统是一种间接换热的整体式空调系统，其室内机是由风机盘管、新风机或空调箱组成，由于水作为室内外机间管路的传热介质，所以可以根据室内不同场所负荷的变化而改变水流量。空调系统的流量、压力、温度、阀门开度以及设备运转状态等都可以十分直观地在智能主控制器的显示屏上反映。系统中的温控器有两个通断工作位置，当温控器开关接在“OFF”位置时，风机电路会自动切断并关闭电动阀；当开关接在“ON”位置时，将会输出信号到智能主控制器，联动开启冷热水循环水泵。智能主控制器控制对象为热泵机组、循环水泵、电加热器、旁通调节阀；智能主控制器检测内容为末端供回水压差、负荷侧流量、系统总流量、室外机进出口压力和温度、水流断流信号、室外机组启停、故障、工作及手、自动状态；智能主控制器是根据室内温控器检测的温度来对电动阀的通断进行控制和根据负荷末端供回水压差和流量来保持水泵和室外机的正常节能运行。
2.3 水量变化后对系统及其设备的影响
虽然冷冻水和冷却水的变流量运行有助于泵和冷却水泵的节能, 但在一定程度上影响了定速冷水机组的性能，即当流量减小、温差增大时，会降低制冷机的制冷效率(COP)。所以在对水系统变流量运行方案的选择时, 尤其是对原有水系统进行节能改造时, 一定要对水泵和制冷机的总能耗的变化规律加以考虑。相对于定速冷水机组，采用变频控制的冷水机组的COP比较高。改变冷冻水量会直接影响到盘管的换热效果，在供水温度一定的条件下, 减小水量或者增大温差会导致盘管的换热系数和析湿因数降低, 从而使得盘管的冷量下降。因此，只有适当降低供水温度以使盘管平均水温降低, 才能得到与原来一样的冷量和除湿能力。若结合压差控制法和二通电磁阀一起使用, 在降低水量时将有可能改变环路的原有压差，进而引起水系统水力分布和流量分配的改变。压差控制法与二通调节阀结合使用虽能确保系统的稳定运行,但由于空调系统的除湿要求较高,如果对空调末端热交换器的温度没有进行合理设置,这将会影响到空调除湿的效果。当空调末端没有采用调节阀时, 可以采用温度控制系统来调控空调负荷变化较均匀,或变负荷时冷冻水管路特性曲线不变或变化不大的场合。
2.4 变水量空调系统节能分析
空调水系统的管网包括冷冻水系统和冷却水系统，其中冷冻水系统直接与末端用户相连，是保证空调系统正常运行的关键。变水量空调系统根据冷冻水泵的设置情况又分为一次泵、二次泵和多次泵等形式，现以二次泵变水量空调系统为例进行分析。作为系统的动力装置，水泵是消耗能量的主要设备之一，要降低能耗，必须做好对水泵的控制。最小阻力控制法是一种节能效果比较好的水泵控制策略控制方法，主要是根据空调水系统中各个空调设备的调节阀开度对冷冻水泵的转速或流量进行控制，使得这些阀门中至少有一个是全开的。当降低室内负荷时，为了符合舒适性要求，调节阀会根据温度指示开小，从而使得用户流量变小。阀门开度的变化通过传感器送至控制器，然后控制器重新设定阀門开度的程度，变频控制器调节水泵转速使流量达到相应值，以满足空调用户的负荷需要。通过这样阀门开度始终最大，从而降低了扬程阻力和水泵的输送能源的损耗。
图2.最小阻力控制法原理示意图
3 变水量整体空调系统的优点
相对于变制冷剂流量多联机空调系统，变水量整体空调系统具有以下四个优点：一、系统集成化。变水量整体空调系统只有室外机、室内机、冷热水系统、控制系统及末端压差表几个部件，用户购买之后由生产厂家负责安装，只需相应连接室内外机之间的水管路就行；二、节能系统备用性能好。室外机可以统一安放在屋顶，不需要受室内外机最大高差、管长限制，室内外机位置对系统效率影响不大，可以很好的维持高效节能运行；三、环保。变水量整体空调系统的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机等制冷系统部件全部安装在同一个室外机基座上，整个制冷循环在室外机内部完成，大大的缩短了制冷剂管道长度，进而减小制冷剂泄漏可能性的发生；四、管路简洁。在变水量整体空调系统中，室外机内的制冷循环与室内机的换热循环为完全分离的两个循环系统，室内机的工作状态对室外机的制冷循环没有影响。所以室内机类型不管是新风机还是风机盘管或空调箱都可以合用同一套室外机系统，大大的简化了管路系统配置。
4 结论
变水量空调系统的原理是通过控制水温来提高冷、热源机器,由特殊的水泵输送改变供水量,达到节约水泵的电能效率的目的。变水量整体空调系统能高效节能运行，在很大程度上降低了对环境的污染和简化系统设置。
参考文献：
[1] 杨伟,陆琼文,苏夺,刘传聚,林俣辰. 变流量二次泵系统管网特性研究[J]. 暖通空调. 2008(06)
[2] 李明海. 中央空调水系统的优化控制与节能技术研究[D]. 西安建筑科技大学 2011
[3] 陈丹丹,晋欣桥. 变水量空调系统的优化控制策略及其能耗分析[J]. 建筑热能通风空调. 2009(04)
关键词：变水量空调系统；二次泵；最小阻力控制法
Abstract: in this paper, through the analysis of existing air-cooledvariable refrigerant volume air conditioning system, as well as on air-cooled water the whole air conditioning system composition and the advantages are discussed.
Keywords: air conditioning system; the two pump; control method of least resistance
中图分类号：G354.3 文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1变制冷剂流量多联机空调系统存在的问题
1.1 室外机的安装问题
变制冷剂流量多联机空调系统一台室外机可连接的室内机数量有限。当在高层建筑安装时，由于室外机数量很多，一般会将室外机分散布置在每层建筑的外廊上，这不仅导致了散热不畅，还会占用很大的建筑面积，而且还要室外机集中布置在屋顶时的高差和管长。
1.2 新风供给问题
人们对空调的要求不仅是要维持室内温湿度的稳定，还要求其维持良好的室内空气品质。但很多变制冷剂流量多联机空调系统都没有单独设置新风供应，使得人们在室内停留时间稍长就会感到闷。也有人提出通过开窗换气解决新风问题，但事实上开窗换气只能局部改善空间的空气质量，而无法改善整个空间的空气质量，而且会引起较大的能源浪费。但如果在多联机空调系统内装置单独的新风系统，则会出现以下两个问题：第一、由于新风系统的设备和送风管占据的空间较大，在南方潮湿地区新回风全热换热器的使用寿命很短，而且设置新风供应的全热换热器和风管占据的安装空间也很大，使得多联机空调系统不再具有节约空间的优势。第二、很多新风室内机与不同类型的室内机不能合用一套室外机系统，或者合用一套室外机系统时的新风负荷所占比例受到限制。
1.3 制冷剂排空、泄漏问题
多联机空调系统的热湿交换途径是由液态制冷剂从室外机通过长距离管路输送到室内，完成热湿交换后再变成气态制冷剂返回室外机。因为高压制冷剂气、液输送管的支管很多，虽然制冷剂铜管的耐腐蚀与焊接性很高，但由于高压制冷剂管道经过长距离的输送，很难做到制冷剂完全不泄漏。变制冷剂流量多联机空调系统的制冷剂无色无味，一旦泄漏到空气中，将会造成严重的空气污染。制冷剂泄漏发生在空调室内机移位时的可能性最大，特别是在空调系统用于出租的办公大楼。空调移机一般是由安装单位完成的，为了减低回收成本，通常是切断管道将系统的制冷剂直接排入空气中，移位正确后重新焊好管道，然后抽真空充注制冷剂。
2 变水量整体空调系统
2.1 变水量整体空调系统工作原理
变水量空调系统是指在空调末端使用电动二通调节阀的系统，这是相对末端使用三通调节阀的定流量系统而言的。变水量空调系统的目的是为了使冷热源机组容量与末端实际所需负荷相匹配，调节冷水机组的冷量和冷冻水泵的流量，从而使空调系统能耗得到有效的控制。
2.2 变水量整体空调系统组成
变水量整体空调系统是由一台或多台室外机、多台室内机、变频水泵以及水系统定压等设备组成（如图1所示）。变水量整体空调系统是一种间接换热的整体式空调系统，其室内机是由风机盘管、新风机或空调箱组成，由于水作为室内外机间管路的传热介质，所以可以根据室内不同场所负荷的变化而改变水流量。空调系统的流量、压力、温度、阀门开度以及设备运转状态等都可以十分直观地在智能主控制器的显示屏上反映。系统中的温控器有两个通断工作位置，当温控器开关接在“OFF”位置时，风机电路会自动切断并关闭电动阀；当开关接在“ON”位置时，将会输出信号到智能主控制器，联动开启冷热水循环水泵。智能主控制器控制对象为热泵机组、循环水泵、电加热器、旁通调节阀；智能主控制器检测内容为末端供回水压差、负荷侧流量、系统总流量、室外机进出口压力和温度、水流断流信号、室外机组启停、故障、工作及手、自动状态；智能主控制器是根据室内温控器检测的温度来对电动阀的通断进行控制和根据负荷末端供回水压差和流量来保持水泵和室外机的正常节能运行。
2.3 水量变化后对系统及其设备的影响
虽然冷冻水和冷却水的变流量运行有助于泵和冷却水泵的节能, 但在一定程度上影响了定速冷水机组的性能，即当流量减小、温差增大时，会降低制冷机的制冷效率(COP)。所以在对水系统变流量运行方案的选择时, 尤其是对原有水系统进行节能改造时, 一定要对水泵和制冷机的总能耗的变化规律加以考虑。相对于定速冷水机组，采用变频控制的冷水机组的COP比较高。改变冷冻水量会直接影响到盘管的换热效果，在供水温度一定的条件下, 减小水量或者增大温差会导致盘管的换热系数和析湿因数降低, 从而使得盘管的冷量下降。因此，只有适当降低供水温度以使盘管平均水温降低, 才能得到与原来一样的冷量和除湿能力。若结合压差控制法和二通电磁阀一起使用, 在降低水量时将有可能改变环路的原有压差，进而引起水系统水力分布和流量分配的改变。压差控制法与二通调节阀结合使用虽能确保系统的稳定运行,但由于空调系统的除湿要求较高,如果对空调末端热交换器的温度没有进行合理设置,这将会影响到空调除湿的效果。当空调末端没有采用调节阀时, 可以采用温度控制系统来调控空调负荷变化较均匀,或变负荷时冷冻水管路特性曲线不变或变化不大的场合。
2.4 变水量空调系统节能分析
空调水系统的管网包括冷冻水系统和冷却水系统，其中冷冻水系统直接与末端用户相连，是保证空调系统正常运行的关键。变水量空调系统根据冷冻水泵的设置情况又分为一次泵、二次泵和多次泵等形式，现以二次泵变水量空调系统为例进行分析。作为系统的动力装置，水泵是消耗能量的主要设备之一，要降低能耗，必须做好对水泵的控制。最小阻力控制法是一种节能效果比较好的水泵控制策略控制方法，主要是根据空调水系统中各个空调设备的调节阀开度对冷冻水泵的转速或流量进行控制，使得这些阀门中至少有一个是全开的。当降低室内负荷时，为了符合舒适性要求，调节阀会根据温度指示开小，从而使得用户流量变小。阀门开度的变化通过传感器送至控制器，然后控制器重新设定阀門开度的程度，变频控制器调节水泵转速使流量达到相应值，以满足空调用户的负荷需要。通过这样阀门开度始终最大，从而降低了扬程阻力和水泵的输送能源的损耗。
图2.最小阻力控制法原理示意图
3 变水量整体空调系统的优点
相对于变制冷剂流量多联机空调系统，变水量整体空调系统具有以下四个优点：一、系统集成化。变水量整体空调系统只有室外机、室内机、冷热水系统、控制系统及末端压差表几个部件，用户购买之后由生产厂家负责安装，只需相应连接室内外机之间的水管路就行；二、节能系统备用性能好。室外机可以统一安放在屋顶，不需要受室内外机最大高差、管长限制，室内外机位置对系统效率影响不大，可以很好的维持高效节能运行；三、环保。变水量整体空调系统的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机等制冷系统部件全部安装在同一个室外机基座上，整个制冷循环在室外机内部完成，大大的缩短了制冷剂管道长度，进而减小制冷剂泄漏可能性的发生；四、管路简洁。在变水量整体空调系统中，室外机内的制冷循环与室内机的换热循环为完全分离的两个循环系统，室内机的工作状态对室外机的制冷循环没有影响。所以室内机类型不管是新风机还是风机盘管或空调箱都可以合用同一套室外机系统，大大的简化了管路系统配置。
4 结论
变水量空调系统的原理是通过控制水温来提高冷、热源机器,由特殊的水泵输送改变供水量,达到节约水泵的电能效率的目的。变水量整体空调系统能高效节能运行，在很大程度上降低了对环境的污染和简化系统设置。
参考文献：
[1] 杨伟,陆琼文,苏夺,刘传聚,林俣辰. 变流量二次泵系统管网特性研究[J]. 暖通空调. 2008(06)
[2] 李明海. 中央空调水系统的优化控制与节能技术研究[D]. 西安建筑科技大学 2011
[3] 陈丹丹,晋欣桥. 变水量空调系统的优化控制策略及其能耗分析[J]. 建筑热能通风空调. 2009(04)