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[摘要] 介绍了厦门快速公交（BRT）第一码头枢纽站中央空调如何采用VPF系统，并利用DDC技术实现控制，揭示了VPF系统本质，主要阐述控制方法和参数，以期为这项新型节能技术提供一个实际案例。
[关键词] 变流量 VPF DDC 节能 控制参数
1 引言
VPF（Variable-Primary-Flow System，一次泵变流量系统）是目前较先进的空调节能技术，笔者定义它为：一种以需（冷负荷）定供（冷负荷）的空调节能技术。
随着装备制造技术和计算机控制技术的飞速发展，先进的冷冻机组已经可以在30%～125%的范围内变冷冻水流量运行而无需担心机组受到损害；变频技术的产业化推广，使变频水泵的价格降到用户乐于接受的程度；专业化DDC（Direct-digital-control，直接数字控制）种类的逐渐丰富，使得空调系统的各类控制变得更加简便、有效。这些工程技术的进步，已经为大面积推广这种行之有效的空调节能模式提供了有力的支持。
2 工程概况
厦门BRT第一码头枢纽站，是一种新型公交系统的枢纽站，这种公交系统被称为快速公交（Bus Rapid Transit），选择VPF空调系统节能，是响应“建设绿色交通”的具体举措。项目建筑面积22000㎡，共三层,地下层及首层设全空气中央空调系统，过度季节全新风运行，空调面积9500㎡。
3 VPF节能的本质
毋须讳言，蒸发器侧流量的降低使得冷水机组的COP呈下降趋势，文献[1]指出：冷冻水流量变化为原流量的60%时，相对COP下降幅度小于10%。即使定流量系统中，随着冷负荷的变化，冷冻水会出现“大流量、小温差”现象。无论定流量还是变流量，COP值都被冷水机组本身变化的参数综合影响着。但二者的变化趋势非常接近，相差也很小，如图1所示。
综上所述，VPF系统是以水泵功耗的大幅度降低抵消主机功耗的少量上升，从而实现节能目标。这都得益于近几年冷冻机设备制造技术的提高。
4 配置的主要设备
本项目选用2台RTHDC2D4E4水冷螺杆机，制冷量902.9KW/台，电功率162.1KW/台。图2是由选型表数据得出的COP值随冷负荷变化的关系。
可见大部分负荷段运行在COP值6.0～7.9之间，属高效机。这种机组冷冻水最低流量可在100%～35%之间波动，对冷负荷的变化有很好的适应性，选型表数据如下所示。
其余设备：2用1备变频冷冻水泵、2用1备普通冷却水泵、2台逆流式方形冷却塔、4台定风量无新风吊顶式空调机、5台定风量变新风比柜式空调机、3台定风量定新风比柜式空调机。
5 VPF自动控制系统
5.1 控制系统结构
本项目采用主机厂家开发的ICS（Integrated Comfort System，集成舒适系统），配套专业操作软件Tracer Summit。结构为操作界面、楼宇控制单元和设备控制三层（见图3）。
DDC位于网络结构底层，发送采集的数据，接受上一层的指令(图中MP503和MP518)，相当于人类的四肢；BCU（Building Control Unit）位于中间层，是带有中央处理器的智能控制器，集成了VPF系统控制策略，负责处理上一层和DDC传来的数据并根据控制策略发送指令，同时反馈相关信息给上一层，是核心层，相当于人类的大脑；Workstation（工作站）位于第一层，是一台安装了Tracer Summit 的PC，使用者通过它来控制和调整设备参数，相当于人类的眼睛。
VPF系统用户首要考虑的是如何保护设备安全、有效地运行，关心这种系统如何根据冷负荷的变化自动投入（加机）或自动退出（减机）等等。其实这些已经不需要用户担心，各个主机厂家均已设计出多种机型组合的、成熟的控制方案（俗称冷机房群控系统）。本工程的这套群控系统，就是ICS方案中的一种，用户根据设备配置自行挑选控制方案即可。本工程是大开间、全空气系统，末端负荷按同一规律性同步变化，阻力平衡较稳定，根据参考文献[2]的分析，我们选用冷冻泵采用温差控制的模式。
5.2 冷冻主机控制参数
主机自带控制器CH530，可远程或现场控制、传送、查看本机所有运行的实时数据，如流量、温度、压力、电流等等。这些参数送到到BCU处理，通过PC安装的Tracer Summit软件就可在桌面上查看和调整。本机设定的参数为：蒸发器进水温度：12℃、出水温度：7℃，冷凝器进水温度：32℃、出水温度：37℃，加机延时15分钟，减机延迟20分钟。
5.3 冷冻主机进出水总管阀门控制参数
冷冻、冷却水均配置的是动态平衡比例积分电动调节阀，全行程响应时间120s≤T≤180s。 DDC采集进出水温差：4℃,设定进出水温差：5＋0.5℃，比例值：2、积分值：0.5，阀门工作正比例运行，计算开度值。开一台主机时，用主机自带的温度传感器，开两台主机时，用水管温度传感器，冷冻水传感器设在供回主管末端，缩短对温差的响应时间，冷却水传感器设在供回主管水平段，位置以方便安装为准。
5.4 冷冻、冷却泵控制参数
水泵的进出阀门都不由DDC控制，只控制启停、变频（冷冻泵）和显示运行状态。由DDC获得主管温差信号传给BCU比对控制逻辑，发出变频指令，频率50Hz～35Hz。DDC采集进出水温差：4℃,设定进出水温差：5＋0.5℃、比例值：2、积分值：0.5、阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.5 冷却塔控制参数
DDC采集温度传感器温差信号、室外空气温湿度传感器信号传给BCU比对控制逻辑，发出指令控制主机侧的阀门。进出水温差4℃，设定进出水温差5＋0.5℃、比例值2、积分值0.5、室外温度33±2℃、室外湿度27±1℃、阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.6 冷冻水供回水旁通阀控制参数
DDC采集供回压差传给BCU比对控制逻辑，发出指令控制旁通阀。检测冷冻进出水总管的压差，压差小于0.2bar，控制旁通阀全开；压差不小于 0.2bar，采集进出水总管压差：1.5bar、设定进出水总管压差：1.0 bar、比例值：2、积分值：0.5、阀门工作正比例运行，计算开度值。检测出水总管流量值：当出水总管流量值小于70 m3/h，控制旁通阀全开。原则上旁通管将承担单台冷冻机保证正常运行所需的最低流量，本例单机组最低流量53m3/h，厂家调试人员解释，选型报告的最低流量值是实验室值，在实际调试中，建议运行初期按照接近额定流量的50%来设置，今后根据使用情况再做调整。
5.7 风柜温度控制参数
检测风机风压开关闭合，采集回风温度：18℃，设定回风温度：26℃，水阀比例值：2，积分值：0.5，阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.8 风柜湿度控制参数
冷水盘管可降温除湿。若焓湿值相同，温度越低，湿度越大。先控制温度符合设定条件，再进行除湿。若因除湿需要，使得环境温度下降到低于设定温度3℃时，则将冷冻水电动阀关闭。检测风机风压开关闭合，采集回风湿度：50%，设定回风湿度：70%，冷冻水阀比例值：4，积分值：1，阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.9 风柜CO2浓度控制参数
国家空气质量标准为：室外空气的CO2浓度为：500ppm、室内空气的CO2浓度在1200ppm以下为好；室内空气的CO2浓度在1200～1400ppm为良；室内空气的CO2浓度在1400ppm以上需要补充新风。检测风机风压开关闭合，采集回风CO2浓度：1200ppm，设定标准浓度：1400ppm，新风阀比例值：8，积分值：2，阀门工作反比例运行，计算开度值。
6 结语
通过本次工程实践，验证了VPF系统的复杂性，涉及的专业面广，调试的难度大，仅靠暖通专业知识是远远不够的。最好的办法是由主机厂商完成自己产品的集成。
冷却水泵未考虑变频，是因为冷凝温度的升高会加快冷凝器结垢速度，主机厂家尚未找到有效解决的办法，不推荐冷却水变流量运行。
VPF系统的维护、操作及管理人员素质也亟待提高，主机厂商应主动担负起这一义务，避免出现节能系统不省钱的尴尬局面。
参考文献：
[1] 孟彬彬，朱颖心，林波荣. 部分负荷下一次泵水系统变流量性能研究[J]. 暖通空调, 2002,32(6): 108-110.
[2] 邹娜. 空调一次泵水系统变流量节能分析[D]. 南京: 南京理工大学硕士学位论文, 2005.
[3] Trane Chiller Water Room Cotrol Package Solution.
[关键词] 变流量 VPF DDC 节能 控制参数
1 引言
VPF（Variable-Primary-Flow System，一次泵变流量系统）是目前较先进的空调节能技术，笔者定义它为：一种以需（冷负荷）定供（冷负荷）的空调节能技术。
随着装备制造技术和计算机控制技术的飞速发展，先进的冷冻机组已经可以在30%～125%的范围内变冷冻水流量运行而无需担心机组受到损害；变频技术的产业化推广，使变频水泵的价格降到用户乐于接受的程度；专业化DDC（Direct-digital-control，直接数字控制）种类的逐渐丰富，使得空调系统的各类控制变得更加简便、有效。这些工程技术的进步，已经为大面积推广这种行之有效的空调节能模式提供了有力的支持。
2 工程概况
厦门BRT第一码头枢纽站，是一种新型公交系统的枢纽站，这种公交系统被称为快速公交（Bus Rapid Transit），选择VPF空调系统节能，是响应“建设绿色交通”的具体举措。项目建筑面积22000㎡，共三层,地下层及首层设全空气中央空调系统，过度季节全新风运行，空调面积9500㎡。
3 VPF节能的本质
毋须讳言，蒸发器侧流量的降低使得冷水机组的COP呈下降趋势，文献[1]指出：冷冻水流量变化为原流量的60%时，相对COP下降幅度小于10%。即使定流量系统中，随着冷负荷的变化，冷冻水会出现“大流量、小温差”现象。无论定流量还是变流量，COP值都被冷水机组本身变化的参数综合影响着。但二者的变化趋势非常接近，相差也很小，如图1所示。
综上所述，VPF系统是以水泵功耗的大幅度降低抵消主机功耗的少量上升，从而实现节能目标。这都得益于近几年冷冻机设备制造技术的提高。
4 配置的主要设备
本项目选用2台RTHDC2D4E4水冷螺杆机，制冷量902.9KW/台，电功率162.1KW/台。图2是由选型表数据得出的COP值随冷负荷变化的关系。
可见大部分负荷段运行在COP值6.0～7.9之间，属高效机。这种机组冷冻水最低流量可在100%～35%之间波动，对冷负荷的变化有很好的适应性，选型表数据如下所示。
其余设备：2用1备变频冷冻水泵、2用1备普通冷却水泵、2台逆流式方形冷却塔、4台定风量无新风吊顶式空调机、5台定风量变新风比柜式空调机、3台定风量定新风比柜式空调机。
5 VPF自动控制系统
5.1 控制系统结构
本项目采用主机厂家开发的ICS（Integrated Comfort System，集成舒适系统），配套专业操作软件Tracer Summit。结构为操作界面、楼宇控制单元和设备控制三层（见图3）。
DDC位于网络结构底层，发送采集的数据，接受上一层的指令(图中MP503和MP518)，相当于人类的四肢；BCU（Building Control Unit）位于中间层，是带有中央处理器的智能控制器，集成了VPF系统控制策略，负责处理上一层和DDC传来的数据并根据控制策略发送指令，同时反馈相关信息给上一层，是核心层，相当于人类的大脑；Workstation（工作站）位于第一层，是一台安装了Tracer Summit 的PC，使用者通过它来控制和调整设备参数，相当于人类的眼睛。
VPF系统用户首要考虑的是如何保护设备安全、有效地运行，关心这种系统如何根据冷负荷的变化自动投入（加机）或自动退出（减机）等等。其实这些已经不需要用户担心，各个主机厂家均已设计出多种机型组合的、成熟的控制方案（俗称冷机房群控系统）。本工程的这套群控系统，就是ICS方案中的一种，用户根据设备配置自行挑选控制方案即可。本工程是大开间、全空气系统，末端负荷按同一规律性同步变化，阻力平衡较稳定，根据参考文献[2]的分析，我们选用冷冻泵采用温差控制的模式。
5.2 冷冻主机控制参数
主机自带控制器CH530，可远程或现场控制、传送、查看本机所有运行的实时数据，如流量、温度、压力、电流等等。这些参数送到到BCU处理，通过PC安装的Tracer Summit软件就可在桌面上查看和调整。本机设定的参数为：蒸发器进水温度：12℃、出水温度：7℃，冷凝器进水温度：32℃、出水温度：37℃，加机延时15分钟，减机延迟20分钟。
5.3 冷冻主机进出水总管阀门控制参数
冷冻、冷却水均配置的是动态平衡比例积分电动调节阀，全行程响应时间120s≤T≤180s。 DDC采集进出水温差：4℃,设定进出水温差：5＋0.5℃，比例值：2、积分值：0.5，阀门工作正比例运行，计算开度值。开一台主机时，用主机自带的温度传感器，开两台主机时，用水管温度传感器，冷冻水传感器设在供回主管末端，缩短对温差的响应时间，冷却水传感器设在供回主管水平段，位置以方便安装为准。
5.4 冷冻、冷却泵控制参数
水泵的进出阀门都不由DDC控制，只控制启停、变频（冷冻泵）和显示运行状态。由DDC获得主管温差信号传给BCU比对控制逻辑，发出变频指令，频率50Hz～35Hz。DDC采集进出水温差：4℃,设定进出水温差：5＋0.5℃、比例值：2、积分值：0.5、阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.5 冷却塔控制参数
DDC采集温度传感器温差信号、室外空气温湿度传感器信号传给BCU比对控制逻辑，发出指令控制主机侧的阀门。进出水温差4℃，设定进出水温差5＋0.5℃、比例值2、积分值0.5、室外温度33±2℃、室外湿度27±1℃、阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.6 冷冻水供回水旁通阀控制参数
DDC采集供回压差传给BCU比对控制逻辑，发出指令控制旁通阀。检测冷冻进出水总管的压差，压差小于0.2bar，控制旁通阀全开；压差不小于 0.2bar，采集进出水总管压差：1.5bar、设定进出水总管压差：1.0 bar、比例值：2、积分值：0.5、阀门工作正比例运行，计算开度值。检测出水总管流量值：当出水总管流量值小于70 m3/h，控制旁通阀全开。原则上旁通管将承担单台冷冻机保证正常运行所需的最低流量，本例单机组最低流量53m3/h，厂家调试人员解释，选型报告的最低流量值是实验室值，在实际调试中，建议运行初期按照接近额定流量的50%来设置，今后根据使用情况再做调整。
5.7 风柜温度控制参数
检测风机风压开关闭合，采集回风温度：18℃，设定回风温度：26℃，水阀比例值：2，积分值：0.5，阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.8 风柜湿度控制参数
冷水盘管可降温除湿。若焓湿值相同，温度越低，湿度越大。先控制温度符合设定条件，再进行除湿。若因除湿需要，使得环境温度下降到低于设定温度3℃时，则将冷冻水电动阀关闭。检测风机风压开关闭合，采集回风湿度：50%，设定回风湿度：70%，冷冻水阀比例值：4，积分值：1，阀门工作正比例运行，计算开度值。
5.9 风柜CO2浓度控制参数
国家空气质量标准为：室外空气的CO2浓度为：500ppm、室内空气的CO2浓度在1200ppm以下为好；室内空气的CO2浓度在1200～1400ppm为良；室内空气的CO2浓度在1400ppm以上需要补充新风。检测风机风压开关闭合，采集回风CO2浓度：1200ppm，设定标准浓度：1400ppm，新风阀比例值：8，积分值：2，阀门工作反比例运行，计算开度值。
6 结语
通过本次工程实践，验证了VPF系统的复杂性，涉及的专业面广，调试的难度大，仅靠暖通专业知识是远远不够的。最好的办法是由主机厂商完成自己产品的集成。
冷却水泵未考虑变频，是因为冷凝温度的升高会加快冷凝器结垢速度，主机厂家尚未找到有效解决的办法，不推荐冷却水变流量运行。
VPF系统的维护、操作及管理人员素质也亟待提高，主机厂商应主动担负起这一义务，避免出现节能系统不省钱的尴尬局面。
参考文献：
[1] 孟彬彬，朱颖心，林波荣. 部分负荷下一次泵水系统变流量性能研究[J]. 暖通空调, 2002,32(6): 108-110.
[2] 邹娜. 空调一次泵水系统变流量节能分析[D]. 南京: 南京理工大学硕士学位论文, 2005.
[3] Trane Chiller Water Room Cotrol Package Solution.