一、暖通系统的组成（1）暖通系统主要由三大系统：冷冻系统、冷却系统和冷凝系统组成。冷冻系统是参与冷热交换，实现制冷和供热的主要系统；冷却系统是将运行中的主机冷却的系统；冷凝系统是将系统中的冷凝水搜集并排放的系统。 （2）暖通系统主要由三大部分：冷热源站、输配系统和用户末端构成。冷热源站是由主机（制冷机、锅炉等）产生冷热源并通过水泵输送出去的源头；输配系统是通过管路将冷热载体（冷水或热水）配送到各区域、各子区域、各子子区域的管路系统；末端装置是实现用户端冷热交换的最终装置。
（1）暖通系统主要由三大系统：冷冻系统、冷却系统和冷凝系统组成。冷冻系统是参与冷热交换，实现制冷和供热的主要系统；冷却系统是将运行中的主机冷却的系统；冷凝系统是将系统中的冷凝水搜集并排放的系统。
（2）暖通系统主要由三大部分：冷热源站、输配系统和用户末端构成。冷热源站是由主机（制冷机、锅炉等）产生冷热源并通过水泵输送出去的源头；输配系统是通过管路将冷热载体（冷水或热水）配送到各区域、各子区域、各子子区域的管路系统；末端装置是实现用户端冷热交换的最终装置。
经冷热交换后，通过输配系统中的回水管路进入冷热源主机重新循环，95%以上的HVAC系统是闭式循环系统。
二、冷/热量L
主机产生冷热量，末端进行冷热量的释放，其中冷热量的输送需要冷热媒作为载体。冷热媒可以是蒸汽、水、乙二醇溶液等，在HVAC系统主要采用水。
冷/热量L=Q×ΔT=流量乘以温差。
三、定流量和变流量
（1）主机侧（一次泵系统）通过压差旁通管路，为定流量。输配系统及用户侧（二次泵系统）可以采用定流量系统和变流量系统两种方式。我们通常讲的定流量或变流量就是指用户侧。
（2）主机侧的节能是通过压差旁通阀的旁通流量来实现主机开机台数的变化达到的，如果压差旁通阀的旁通流量达到一台主机的流量，即通知控制系统关闭一台主机。但在开启的主机侧流
（3）结合上一节冷热量，我们可以看到：L=Q×ΔT，如果用户侧的需求冷量改变，则可以通过改变用户侧流量或用户侧进回水温差来实现，但在实际使用中，我们的主机侧、进回水间的温差均为定值，我们主要是依靠改变系统流量来实现冷量的改变。
（4）用户侧如果采用定流量系统，即为不安装电动二通阀，采取变风量（改变风机风速大小）来实现调节室内温度；或安装电动三通阀实现定流量。定流量系统，业主初始投资少，但不节能，系统始终按最大流量运行，运行费用高。
（5）由于用户侧实际需求的冷量会随着用户数量的变化（开关）、或环境温度的变化（设定温度变化，导致阀门开度变化，引起流量变化）而改变。这时安装电动二通阀即可实现变流量，达到节能的目的。
四、一次泵系统和二次泵系统
（1）一次泵系统（也称一次循环）
主机、一次水泵和冷却塔是一一对应关系：一台主机配置一台一次水泵，配置一台冷却塔。一次泵系统独立构成一次循环也叫一次循环，一次循环也可分为定流量和变流量两种系统。定流量一次泵系统肯定不节能，主要用在楼层低的小项目，我们不讨论；变流量一次泵系统通过压差旁通管路实现主机侧定流量，用户侧通过安装电动二通阀实现变流量，因此：主机和一次水泵为定流量运行，节能是通过用户侧流量的变化由自控系统调节主机和水泵运行台数来实现的。
调节主机和水泵运行台数的过程：
A、通过电子式压差旁通阀（注意：此时无法使用A800-自力式压差旁通阀，因为A800无法反馈压差的电信号），由压差传感器传递进回水间运行压差的电信号到主机或水泵的控制系统。我们假设，当用户数量减少时，通过用户侧的流量下降，压差旁通阀自动开大，流量增加，保证总流量不变；当用户数量增加时，通过用户侧的流量增加，压差旁通阀自动关小，流量减少，总流量不变。所以通过压差旁通阀的流量是和进回水间的压差发生关系的，我们只要设定主机或水泵的控制系统，当压差传感器检测到ΔP增加到ΔPmax（当压差旁通阀流过的流量达到一台主机开启时的流量，此时进回水间的压差设定为ΔPmax）此时控制系统即可关闭一台主机，达到节能之目的。反之，当压差传感器反馈ΔP下降到ΔPmin时，控制系统即可开启一台主机。
B、通过旁通系统安装的流量计（此时可使用A800），由流量计将流量信号反馈给主机和水泵的控制系统，当旁通系统的流量达到一台主机的运行流量时，关闭一台主机；当旁通系统的流量小于现主机运行所需求的最低流量时，重新开启一台主机。
（2）二次泵系统（二次循环系统）
在高层建筑中更多选用二次泵系统，主要考虑用户流量变化范围大，要更加节能，就需要更加灵活的控制水泵：二次泵无需和主机一一对应，数量可更多；除可根据流量的变化调节水泵台数以外；还可在二次系统选用变频泵。一次泵为定流量系统，一定是定频泵；而二次泵可选用变频泵。
一次泵的台数控制采用旁通系统流量盈亏方式控制：
当用户侧流量需求减少时，二次泵通过变频减少二次循环总流量，当二次循环总流量少于一定值时，此时一次泵的流量过大，为“盈”，在一次循环和二次循环间的回路上，水流自上而下，流量计显示如通过此回路流量等于一次泵流量时，关闭一台一次泵；反之，当用户侧流量需求增加时，二次泵变频增加二次循环总流量，当二次循环总流量大于一定值时，此时，一次泵输出流量过小，为“亏”，在一次循环和二次循环间的回路上，水流自下而上，流量达到某设定值时，开启一台一次泵。
五、一次泵站用阀门
当然，我们对系统的了解主要还是要明白在各个系统中所用阀门的情况。
由于一次泵站采取主机—水泵—冷却塔的一一对应，同时一般高层建筑一次泵流量很大，所以，在一次泵站，主要使用到水泵出口的大口径止回阀、电动蝶阀（用于两管制系统春秋季节制冷或供热的自动切换，详见备注）、动态流量平衡阀、定流量多功能阀和吸入口扩散器、Y型过滤器或自动反冲洗过滤装置。
（备注：两管制系统是指输配系统在夏季供冷和冬季供热时都仅有一套管路，适合中国国情，经济，是现在的主要应用，因此两管制系统主要用于夏、冬季节性供应空调，在春、秋时需对空调进行切换；四管制系统是指供热和制冷各有一套输配系统，在很大的项目中，由于从楼外立面到楼内部可能进深很长，会出现冬季时，楼内部核心区很热，需要制冷，而夏季时，楼内部核心区可能需要供冷，所以四管制系统一年四季均有冷热供应，适应于超级大项目以及全年均须供应空调的场所，项目初始投资高。）
注意：
1、由于一次循环是定流量定频系统，因此此处的止回阀，口径较大，往往在DN300以上，应采用速闭式止回阀：例如CVRS——卷帘无声止回阀或CVKR——大口径短体静音止回阀。此时如果安装手动调节阀（也叫静态平衡阀），应无需安装动态平衡阀。
2、水泵出口止回阀如果不安装手动调节阀，必须安装动态平衡阀来保护水泵和主机，保证其在额定流量的工况下运行。
3、也可采用定流量多功能阀，取代止回阀和调流阀，是更好的方案。同时节省空间。
4、在此处安装水力控制型的缓闭式止回阀或多功能阀是现在设计院不好的应用。既不能更好的实现其功能，同时带来太大的水力损失。应强力否决。
5、在冷却塔处应强力建议设计院选用电动蝶阀，如果随主机台数的关闭，冷却塔不能同时关闭，会造成能量的浪费，同时冷却效率下降；选用动态平衡阀，也更好的提高冷却效率。
6、如有主机和水泵的控制要求，压差旁通阀应采用电子式压差控制器。（口径在200以上采用电动调节型蝶阀，即可实现功能，安装空间也少，同时又便宜。）
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30楼
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31楼
末端主导变流量的水力工况分析
崔笑千
1、热源主导变流量与末端主导变流量
供热与空调系统循环水作为热媒介质，其流量的变化是因应负荷的变化。一般的说如果负荷的变化是随时一致等比的，流量的变化应随时一致等比。为节约循环泵电耗而采取热源主导变流量措施：多泵、少泵、大泵、小泵的配置变化、变速措施等。但其变流量为随室外温度参数连续变化或按日期分阶段改变流量。
另一种变流量工况是今天主要讨论的问题。当末端负荷不成比例、随机变化，这时系统必须采用末端的流量调控措施。居住者对室内参数的要求通过控制手段(供热的温控阀、手控阀，空调的室内参数控制的电动调节阀)产生流量要求，末端流量需求的总和形成热源流量。这种变流量工况即为末端主导变流量。
末端主导变流量在技术上有如下层次概念：
1）流量变化取决于末端需求，热源循环泵控制设施不能预测流量的变化，但能感知流量的变化。
2）某一时段末端负荷不发生明显变化，这一时段内循环泵的变速过程为定流量变扬程过程。即每一瞬时流量可能是变化的，但这种变化决定于末端要求。循环泵变速措施是在末端决定的流量基础上，在最小可行的扬程点运行，实现节能的目的。
2、末端主导变流量的工程意义
供热工程在过去按建筑面积收取热费时，热用户没有主动改变负荷和流量的需求。有些大型供热工程为实现节能目的采取热源的流量调控措施，具有典型的热源主导变流量特征。
在计热量收费的情况下，用户的热需求，不可能完全因应室外气象条件产生一致反应。学校、办公等类公用建筑会产生分时供热的需要，在夜间或节假日会部分或全部地取消热需求。严肃的热需求是居家的热需求，因此严肃的供热时段是夜间和节假日。这样，公用建筑和民居建筑的热负荷需求恰好是错峰发生的。凡此种种，都会使计量收费的供热系统形成末端主导变流量的水力工况特征。
此前有专家学者考察过现在“计量收费”的供热系统，得出了“计量收费不变流量”的结论，因为资料里缺乏被考察系统的特征描述，我们只能推测其不变流量的原因：1）现在居住建筑供热质量没能达到用户的需求，用户不会降低流量去主动挨冻。正常人居家的室温要求在20～22 ℃ ，如果我们供热的品质只在20 ℃以下，用户不会为了节约热费而调降供热量，温控阀会开至最高状态，“时间通断法”的室温设定调至最高状态，用户的流量当然不会发生改变。2）很少有公用建筑实施分时供热方案，在室内十几小时没人时，室温依然保持着白天的状态。3）系统设施没有按用户主导变流量工况设置，少量用户的流量改变形成相邻用户流量的“负改变”，系统流量的改变量极小，甚至是不可观测的。计量收费只有在按需供热的市场经济模式下才能完整实现，只有在完善各方利益构造系统设施的前提下才能完整实现。在不能完整实现计量收费的工况下，考察现场的“变流量”问题是没有技术意义的。
按末端主导变流量水力工况特征，构造水力工况控制系统，是实现按需采暖、商品化供热的技术基础设施之一。完整实现末端主导变流量前提下供热的供需双方才能实现市场经济的公平交易，才能有满足需求前提下的行为节能。按末端主导变流量构造供热系统才能让供热企业实现最低电耗的可能。计量收费时，最大热负荷不同时发生，如果采取了有效的末端主导变流量措施可以有效地调度流量需求，提高热源的供热能力，这也是计量收费对供热企业的最大利益所在。
空调工程中每一空间的冷负荷不可能一致等比变化。但空调末端的输出负荷更大的取决于风量，而不是水量。有很多温湿度精度要求不高的工程以风量调节冷负荷，热源采取单泵，多泵运行，冬夏两套循环泵等热源主动变流量措施。在这里从效果、节能、冷源规模来阐述末端主动变流量的工程应用意义：
1）空调效果
对于医院制药厂等净化空调工程，为保证净化效果风量几乎是不可变的，只能采用末端主动变流量措施来改变末端负荷。
对于一般舒适性空调，低负荷期单纯降低风量造成表冷器表面温度过低引起过量析湿，室内环境过于干燥，降低舒适性。第二点，风量的减少同时导致出口风温低，射流受浮力影响降低， 而风量减小和浮力降低，都会导致射流提前降落于居住者活动空间，造成低温高流速引起不舒适的感觉。而改变水流量能很好的解决这一问题。过去在高档次工程中采用三通调节方式，尽管解决了舒适性问题，但却放弃了节能和减小冷源规模的利益。
2）节能
首先，过量析湿一方面降低舒适性，另一方面也造成不必要的冷负荷增量。
第二，冷机的自动卸载是在低水温工况实现的，实际未能实现冷机的最高效率。
第三，不论水泵是否采取变速措施，小流量运行总是节能的。如果采用了变速措施，其节能效果会非常显著。
3）冷源规模
只有采取了有效的末端主导变流量措施，才能实现负荷的有效调度。在此基础上才能充分考虑冷负荷同时发生几率，有效降低冷源规模，包括冷水机组和循环水泵。
3、末端主导变流量的水力工况和压差控制阀的应用
末端主导变流量的负荷变化前提决定了该系统水力工况特征。支线、支干线管路不会同时出现设计流量状态，干线管路永远不会有设计流量状态。用累加设计流量的方法做选取管径的计算是可取的方法，因为干支线管径偏大选取会加大水力工况稳定性，同时相对地降低循环水泵的电力消耗。但是，基于设计流量状态的水力平衡分析就失去了工程应用意义。从水力工况分析的角度讲有静态水力工况和动态水力工况，静态水力工况分析和调节的技术核心是水力工况平衡，而动态水力工况分析和调节都与“平衡”概念无关。
末端主导变流量的水力工况控制应着眼在如下问题：
1） 每一个末端，不论与热源远近，都能在资用压头充分时达到设计流量，但不超出设计流量；
2） 水力工况稳定性最大化，每一个末端自主地改变流量，自主的流量不被其它末端流量调节变化所影响；
3） 稳定和提高调节控制用阀的阀权度，使电动调节阀、温度控制阀及手动控制阀能方便灵敏地调节流量；
4） 热源循环泵的工况变化不影响末端的流量，使循环泵的变速过程没有往复搜索地单向完成。
末端主导变流量的主要控制手段是空调末端或换热站的二通电动调节阀，供热用户室内的温度控制阀、手动调节阀。但此类阀门只能实现变流量的目的，不能依靠它实现远近不同的水力工况平衡。否则就意味着近端调节阀在设计流量下就处在非满开度状态，而小流量处于不可控状态。其次在开机时和负荷上升期出现室温实现的远近时序，这个时序过程也可能很长。
温度控制的电动调节阀、室内的温控阀和手动阀在系统水力工况变化时都不能立即做出反应，属于准静态阻力元件。要实现上述末端主导变流量的水力工况目的，只有依靠自力式压差控制阀。
远近不平衡问题属于静态水力工况问题，或者说是水力平衡问题。其解决手段很多，如缩小管径，采用静态平衡阀。但这些纯静态平衡手段，对于末端主导变流量的动态水力控制是没有意义的，甚至有不利影响：如降低阀权度，使电动调节阀、温度控制阀的调节特性恶化；不能改善甚至降低水力工况稳定性；水泵调速和电动调节阀交互作用，不能使变速过程单向完成。
由于此类系统多数情况下热源的最大流量会远小于末端设计流量的总和，静态平衡措施根本无法做流量初分配操作。即或热源流量满足末端的流量总和这种静态平衡对运行状态也毫无意义。例如：供热的一个较近端的入户口用静态平衡阀，如用户需求压差是20 kPa ，资用压差是220 kPa。 静态平衡阀设计流量状态（流量初分配状态）阻力应是200 kPa ，一半用户关闭时其阻力或许下降至100多kPa。 剩余用户的压差要上升120%以上，流量或许上升百分之六七十而被迫超供。
自力式压差阀的流量初分配过程为：关闭某些分支线使循环泵流量满足被调分支线的设计流量总和。操作被调分支上的流量调节阀（调动调节阀、温控阀、手动调节）到全开状态。测试末端流量，通过调节控制压差值使末端流量达到设计流量值。循环步骤逐分支完成流量初分配操作。
这种流量初分配调试结果意味着每一末端装置不论远近，都可以实现设计流量，不可能超出设计流量。而末端的小流量需求由流量调节阀自动控制完成或手动完成。这意味着自力式压差控制必需是压差可调的。每一个暖通工程师都清楚我们无法告知末端装置设计流量的实际阻力真实值。而压差可调范围最低应能从10 kPa调节至100 kPa。
另外需要附带说明的是在末端有自力式压差控制阀的前提下，可以合理的缩小近端支线的管径，以节约管材。在有压差控制阀的前提下，缩径措施既不会降低阀权度，也不会影响水力工况稳定性。在末端有自力式压差控制阀的前提下，不必要在任何管线上刻意构造同程系统。
4、末端主动变流量时的水泵变速控制
末端主动变流量水泵的变速过程不是变流量而是变扬程过程。其变速信号取值只能是远端压差信号，如果系统没有绝对的最不利回路时可取用一些次不利回路的远端压差作为变速 信号。其控制逻辑为所有远端压差大于设定值水泵降速，任意压差小于设定值水泵增速。在北欧的供热技术文献中表述为“用3～8个远端压差信号控制循环水泵转速”，在《ITT小红学校》中，对空调循环泵变速控制也有详尽阐述。
采用远端压差信号的原因有两个：一是近端压差变化率低，不利于变速控制。二是远于压差控制点的支线流量降低时，控制点的实际需要压差小于控制点的设定压差。也就是这种情况水泵有进一步降速可能性。而最远点压差控制变速使水泵降速节能的可能达到最大化。
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