在商业建筑的能源使用中，空间制冷是最大的电力消费者之一。中央冷却用于大型建筑物，其中冷冻水厂可以消耗建筑物总电能的20%至30%。BETVICTOR体育官网需要泵将冷冻水分配到建筑物的空气处理单元。
目前，最常见的冷冻水设计是可变初级流量(VPF)系统。该设计的简化示例如图1所示。水被泵入冷水机组，分配到建筑物的空气处理机组，然后返回水泵。BETVICTOR体育官网在这种设计下，泵的扬程必须足以克服通过冷水机组、管道、空气处理盘管、控制阀和平衡阀的摩擦损失。变速泵最常用的控制方法是通过管道系统中的压差变送器进行压力控制。BETVICTOR体育官网当保持恒定的压差时，向每个空气处理机组提供足够的压力和足够的流量。当来自空气处理机的冷冻水流量要求低于冷水机组的最小流量要求时，必须打开旁通阀以保护冷水机组。
在VPF设计变得更加普遍之前，一级/二级系统是冷冻水系统的标准，今天仍然是一个设计考虑因素。图2中显示了一个常数初级/变量次级系统的简化示例。这种设计需要两套泵。BETVICTOR体育官网主水泵通过冷水机组主回路BETVICTOR体育官网供水。这些泵只需要BETVICTOR体育官网提供足够的扬程来克服管道、配件和阀门的损失以及通过冷水机组的压力损失。二级泵将水分配到空气处理单元BETVICTOR体育官网，其中泵头必须通过管道、空气处理盘管、控制阀和平衡阀克服摩擦损失。与VPF系统非常相似，差压变送器安装在战略位置，以保持足够的压力，确保每个空气处理单元(AHU)有足够的流量。
确保空气处理机组有足够的流量
VPF和一次/二次系统都涉及使用控制阀和平衡阀，以确保每个空气处理单元都有适当的流量。图3显示了空气处理机组的典型盘管布置。一个恒定的离开空气温度(LAT)是通过使用一个调节控制阀来维持的。回风和/或室外空气温度的增加将导致离开空气温度的增加，这将需要额外的冷却流量，在这种情况下，控制阀将调节到一个更开放的位置。同样，回风和/或室外空气的减少将导致离开空气温度的降低，控制阀将调节到一个更关闭的位置。
为了确保适当的流量流向线圈，泵必须提供足够的扬程来克服通过线圈、控制阀和平衡阀的压力损失。如果要产生流量，控制阀上必须存在压降。如果全开时通过阀门的压降占系统总扬程损失的比例不够大，在阀门实际关闭之前，流体流量几乎没有变化。如果需要良好的控制，控制阀的选择必须与冷却盘管的性能保持一致。一个常见的经验法则，以确保良好的控制是选择阀门，这样在设计流量，总系统压降的25%至50%被控制阀吸收。尺寸过小的控制阀可能导致良好的阀门权限/良好的控制，但可能无法在峰值需求期间提供足够的流量，而尺寸过大的控制阀可能导致控制不良。
分布式水泵BETVICTOR体育官网
避免控制阀和平衡阀挑战的一种方法是消除它们。图4显示了如何用集成控制的智能泵替换控制和平衡阀。通过这种设计，连接到控制阀的相同温度传感器现在可以直接连接到泵上。智能变速泵可调节其转速，以保持出风温度设定点。它的功能与控制阀相同，但操作压力要低得多。如果AHU不使用，止回阀可以防止任何回流到供气侧。两者之间的区别可以类比为，控制阀和平衡阀代表汽车中的制动器，而泵代表油门踏板(加速器)。在这种情况下，智能泵不需要同时施加油门和刹车，只需要施加维持速度或设定值所需的汽油量。
图5显示了一个分布式泵送系统的例子。除了集中的二次泵系统外，该系统类似于一次/二次系统。在这种情况下，来自去耦器的流量由智能(分布式)泵处理。BETVICTOR体育官网分布式泵的大小是为了克服从去耦器BETVICTOR体育官网的供应侧到AHU以及去耦器的返回侧的摩擦。主泵只需要克服通过主管道BETVICTOR体育官网回路和冷水机组的摩擦。主泵的控制是基于温度的。BETVICTOR体育官网有四个温度传感器，两边各有两个。主泵控制应设置成当有足够的冷却负荷时，没有流体通过去耦器。如果负载侧(T4-T3)的delta-T与冷却器侧(T2-T1)的delta-T相同，则去耦器中不会有流动。这意味着冷冻水流量与处理负载所需的流量相匹配。 Essentially the controls are set up to maintain a zero delta-T between the supply and return on both sides of the de-coupler. In this case, the system will be in perfect balance without excess flow to the chillers. This results in optimal chiller performance, and low delta-T conditions are avoided. The use of distributed pumps can save chiller energy, which can be more than the pump energy savings. The control should also have a chiller protection control mode for low flow periods. This can be accomplished by monitoring chiller differential pressure or using a flow sensor. When the chillers minimum flow is reached, the primary pumps will maintain the required speed to protect the chiller until the chilled water demand increases.
以这种方式使用智能分布式泵有几个优点。BETVICTOR体育官网
该系统是自平衡的，因此不需要任何类型的平衡阀或控制阀。这减少了测试和平衡过程中的时间和费用。
改进的delta-T制冷机，因为智能泵精确匹配负荷，所以不会出现过度BETVICTOR体育官网抽水的情况。此外，许多智能泵具有流量限制功能。BETVICTOR体育官网
连接的泵马力较低，因为每个泵都是针对单独的线圈，并且没有控制或平衡阀。一个控制加平衡阀通常有5到10磅每平方英寸(psi)的压降。
泵的能量将降低，因为不需要维持一个最小的系统压差。泵效率将几乎恒定，因为分布式泵将遵循只有摩擦的系统曲线，没有固定扬程。与传统系统相比，泵可节省50%至80%的能源。
流量可以通过分布式泵进行即时控制，因此控制是精确的，也不用担心控制阀的过压会降低其可控性。
由于取消了控制阀和较低的泵马力(可能比VPF系统略贵)，安装成本比主要/次要系统更低。
随着近年来泵技术的进步和VFD可靠性的提高，分布式泵的缺点很少，但有一些值得列出。
所有线圈必须有一个泵。对于需要冗余的关键应用，可能需要双泵布置或替代分配设计。
智能泵的尺寸范围:低于5至10加仑每分钟(gpm)的小型循环泵很少配备机载控制器BETVICTOR体育官网，以接收空气温度信号并保持离开空气温度。然而，控制阀很少用于流量低于10 gpm的范围内，在这种情况下，使用带有简单开关阀的风机盘管，在这种情况下，可以使用压差控制智能泵为一组风机盘管提供流量。
分布式泵送的概念并不新鲜。这个问题已经讨论了至少15年。10到15年前，由于泵、电机、驱动器和传感器等单个部件的成本过高，再加上安装和调试的成本，人们认为这种解决方案成本过高。BETVICTOR体育官网BETVICTOR体育官网今天的泵可以配备集成控制，压力和温度传感器，并易于连接到建筑管理系统。采用永磁/电子BETVICTOR体育官网换向电机和湿式转子设计的内嵌式泵具有卓越的效率和免维护的运行，其安装成本通常与现代集成控制和平衡阀解决方案相同。
参考文献
史蒂文·泰勒，冷冻水厂的优化设计与控制第一部分:冷冻水分配系统的选择， ASHRAE杂志，2011年7月
Sam K.H. Lam, Chris Tham, Sunil Saseedharan, Liong Yin chin, Adrian Wang，空调系统的分布式泵送冷冻水循环系统2017年7月
ASHRAE手册I-P版2016，供暖，通风，空调系统和设备