地源熱泵中央空調系統被廣泛應用于家用型建筑的制冷采暖系統當中，中央空調系統的控制主要通過三種方式，分別為壓差控制，溫差控制和符合控制，下面武漢綠房子結合一個實際的工程，來為大家講解地源熱泵中央空調采用溫差控制方式系統運行的一些特性，供您參考。

隨著水資源的枯竭，水源熱泵空調系統的發展受到了限制。地源熱泵空調系統越來越受青睞。對于地源熱泵耗能主要是空調機組耗能和內/外循環泵耗能兩個方面。隨著空調機組控制的發展，機組能夠蒸發器和冷凝器的進/出口水溫和通過的水流量對壓縮機進行多級卸載。這使得空調機組的能耗大大降低。對于兩個水系統的循環泵來說，降低其能耗就是改變泵電機的轉速，這會使泵的流量。由于空調機組蒸發器和冷凝器的流量已經允許在一定范圍內變化，一般為設計流量的30％——130％。這使得泵變流量運行成為可能。

1水泵變流量能耗分析

水泵變流量運行的特性分析一般采用泵的相似定律，即認為水泵流量Q，揚程H，功率P與轉速N滿足關系式

采用這三個公式對水泵性能分析只有在相似工況點上才成立，實際情況下水泵變流量時不是在相似工況點下運行的，如果用這三個公式分析得出的結果會偏離實際的能耗。見圖（1）（2）是某空調系統兩個水系統循環泵的功率流量曲線。

圖1內循環流量功率曲線圖圖2外循環流量功率曲線圖

內循環流量功率關系：P=a+bQ+cQ2（a=-8.49,b=-91.8,c=1.04）

外循環流量功率關系：P=a+bQ+cQ2+dQ3（a=187.5,b=-166.9,c=1.71,d=-0.0023）

從以上關系可以看出，實際的空調系統不一定滿足相似定律，要實現對空調系統兩個水系統循環泵變流量控制，必須根據實際情況確定水泵流量Q，揚程H，功率P與轉速N的關系。

2地源熱泵空調系統變流量控制方式比較

對空調系統兩個水系統循環泵進行變流量控制，是在一定的控制方式下實現的。常見的變流量控制方式有壓差變流量控制，溫差變流量控制，負荷變流量控制等。

2.1壓差變流量控制

壓差變流量控制是用變頻器改變泵的流量，保持空調系統供/回水干管或者最不利環路兩側壓差的穩定。它是目前工程設計中應用最多的一種方案，從泵的運行特性出發，充分發揮水泵效率，采用這種控制方式下的空調系統運行穩定。

圖3壓差變流量控制流程圖

供、回水干管兩端壓差：P1-P0＝HB-S1Q02（2）

循環水泵揚程：HB＝SQ02（3）

則有：△H＝P1-P0＝（S-S1）Q02＝S2Q02（4）

由于只考慮到系統的管網特性，為考慮系統的熱力特性，不能反映系統負荷的變化，不能保證室內溫/濕度要求，節能效果不明顯。對泵的要求很高，要求泵的性能曲線陡峭，性能曲線平滑的效果不明顯。對于地源熱泵空調系統，外循環管網阻抗變化不大，很難實現對外循環泵的壓差變流量控制。因為隨著水溫度的上升或降低，系統的壓力也會隨著增大或減小，這使得控制變得撲朔迷離。找到一個符合系統管網特性的△H設定值較困難。

2.2溫差變流量控制

溫差變流量控制是用變頻器改變泵的流量，保持空調系統供/回水溫差穩定。從空調系統熱力特性出發，能保證室內溫/濕度要求，能夠反映系統負荷的變化，供/回水溫差可達到4.5℃以上，節能效果明顯，能夠實現對內/外循環泵變流量控制，適用于地源熱泵變流量控制。

圖4溫差變流量控制流程圖

基本原理：Q為實時負荷量；△T空調系統供、回水溫差；Q0管網總流量。

Q＝Q0△T/0.86（5）

保持△T恒定，Q0隨著Q的變化而變化。

溫差變流量控制沒有考慮系統管網特性，可能會造成系統運行不穩定。因而只適用于管網特性基本不變或變化不大的空調系統。由于機組本身具有根據負荷變化進行自動調節的功能，采用該控制方法會出現與機組控制不協調的現象，甚至會影響機組的正常工作。

2.3負荷變流量控制

負荷變流量控制是根據溫度和流量傳感器測出系統實際所需的負荷量，通過系統實際的負荷量決定水泵和冷水機組的運行臺數。這種控制方式管路簡單，系統運行穩定。

負荷變流量控制是對泵和機組的臺數控制，節能效果不明顯，而且對機組臺數進行控制不容易實現。由于是對負荷總量的控制不能保證室內溫濕度要求。

2.4地源熱泵空調系統變流量控制

通過對壓差變流量控制，溫差變流量控制，負荷變流量控制分析可以看出，壓差變流量控制節能效果不明顯，控制不容易實現。負荷變流量控制節能效果很差，不能滿足室內溫濕度要求。溫差變流量控制節能效果明顯，容易實現，但對系統管網特性有一定的要求。對于地源熱泵空調系統采用溫差變流量控制能夠對兩個水系統循環泵進行變流量控制，特別是對于外循環泵，由于外循環管網特性基本穩定，S（管網阻抗）基本不變，采用溫差變流量控制方式效果更明顯。

3地源熱泵采用溫差變流量控制對系統特性的影響

3.1內循環采用溫差變流量控制對系統特性的影響

冬季內循環采用溫差變流量控制，使分集水器溫差控制在5℃，隨著負荷的變化，內循環水流量與負荷成等比例變化。

圖5某熱泵機組溫差變流量控制下運行數據表

從運行費用來說，冷凝溫度越低，制冷系數越大，壓縮機單位制冷量的耗功率越小。例如，某一型號的冷水機組，當蒸發溫度一定時，冷凝溫度每降低1℃，壓縮機單位制冷量的耗功率約減小2%。內循環水分/集水器定溫差運行時，可以減小內循環水泵的運行費用。然而，為了保證冷凝器內的熱交換，冷凝溫度必然要高于內循環水的出口溫度，并且冷凝溫度與內循環出口溫度也要求有一低限，所以，加大冷凍水的進出口溫差，減少了內循環水泵的功耗，就必須提高冷卻水出口溫度（通常冷卻水進日溫度基本上是定值），這又將引起冷凝溫度的增加，降低了熱泵機組的COP值，從圖5可以看出熱泵機組隨著負荷率的降低略有降低，但變化不大。

圖6Cop與內循環流量關系圖

機組冷凝器的傳熱特性，有經驗公式可得：

k=mω0.8（6）

式中，k一冷凝器的傳熱系數，m一常數，ω一冷凍水流速。

冷凝器的傳熱公式：

Q=kFt=mω0.8Ft（7）

式中，Q一冷負荷：F-冷凝器傳熱面積t一對數平均溫差。

在同樣空調負荷下，冷水定流量和變流量情況下，冷凝器的傳熱性能。假設負荷為Q，負荷率為δ，計算如下

定流量：Qc=kFt=kFδt=δQ（8）

變流量：Qv=kvFt=mω=m（δω）0.8Ft=δ0.8Q（9）

因為0≤δ≤1，恒有δ≤δ0.8，所以Qc≤Qv。例如，當負荷率為80%時，定流量冷凝器換熱量為0.8Q，變流量情況下蒸發器換熱量為0.84Q，相同負荷下，變流量冷凝器換熱量比定流量要多換熱5%，在這種情況下，冷凝器內變流量不會影響水側放熱。

3.2外循環采用溫差變流量控制對系統特性的影響

冬季外循環采用溫差變流量控制，使蒸發器進/出口溫差控制在5℃，隨著負荷的變化，外循環水流量與負荷成等比例變化。由于但蒸發器出口溫度過低時機組會出現低溫報警，例如某熱泵機組蒸發器最低出口溫度為4℃，因而采用變流量控制時必須對蒸發器出口溫度進行限制，使機組能夠在變流量控制下正常運行。

蒸發器在變流量運行時的換熱特性，同冷凝器的放熱特性相似，變流量運行不會影響蒸發器的放熱特性。但是地下埋管與土壤的換熱量會隨著外循環流量的減小而變小，這有利用土壤溫度的恢復。

圖7外循環流量與地埋管換熱量關系圖

4結論

4.1實際的空調系統不一定滿足相似定律，要實現對空調系統兩個水系統循環泵變流量控制，必須根據實際情況確定水泵流量Q，揚程H，功率P與轉速N的關系。

4.2地源熱泵系統采用壓差控制方式只能對內循環泵進行控制，不能對外循環泵進行控制。

4.3地源熱泵系統內/外循環泵內循環采用溫差變流量控制，不會影響蒸發器和冷凝器的換熱特性。

4.4地源熱泵系統內/外循環泵內循環采用溫差變流量控制控制方式，適用于空調系統各支路負荷變化不大的建筑如辦公樓，居民住宅樓等。

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