淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇陸建清蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司蘇州215021摘要:空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)中采用循環(huán)水泵輸送冷熱介質(zhì)以滿足冬夏空調(diào)的要求，同時(shí)應(yīng)最大限度地降低能耗。本文通過分析中央空調(diào)系統(tǒng)水泵運(yùn)行工況，強(qiáng)調(diào)了合理選擇循環(huán)水泵揚(yáng)程的重要性，，提出在水泵的選擇設(shè)計(jì)中，應(yīng)注意水泵的性能曲線及管網(wǎng)的特性曲線對于水泵運(yùn)行的影響，以節(jié)約能源。該方法在空調(diào)設(shè)計(jì)中，具有實(shí)際應(yīng)用意關(guān)鍵詞:管路特性曲線水泵性能曲線并聯(lián)揚(yáng)程節(jié)能引言隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和人們對居住環(huán)境舒適性要求的提高，中央空調(diào)在商業(yè)和民用建筑中越來越普及,其能耗在社會總能耗中所占比例也在不斷上升。暖通空調(diào)系統(tǒng)耗能約占建筑總能耗的65%左右。目前建筑系統(tǒng)中風(fēng)機(jī)水泵的電力消耗占我國城鎮(zhèn)建筑運(yùn)行電耗的10%以上。造成水泵能耗過高的主要原因之一是:設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇時(shí)無準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)與選擇方法，使水泵性能與管網(wǎng)不匹配，揚(yáng)程偏大。因此，水泵的合理選擇和匹配，是中央空調(diào)水系統(tǒng)正常運(yùn)行和節(jié)能的關(guān)鍵。本文對中央空調(diào)中循環(huán)水泵選型設(shè)計(jì)的相關(guān)問題進(jìn)行了探討。二:空調(diào)循環(huán)水泵的配置原則:《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019- 2003及《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189 -2005指出:a.除空調(diào)熱水與空調(diào)冷水的流量和管網(wǎng)阻力相吻合的情況外，兩管制空調(diào)水系統(tǒng)應(yīng)分別設(shè)置冷水及熱水循環(huán)泵;b.除采用模塊式等小型機(jī)組和采用一次泵變流量的情況外,一次泵系統(tǒng)循環(huán)水泵及二次泵系統(tǒng)中-級冷水泵，應(yīng)與冷水機(jī)組的臺數(shù)和流量相對應(yīng)。詳見附圖(一)、(二)PI、冷東水泵①P,冷水機(jī)組P①一>冷東水泵①P循環(huán)水泵與冷水機(jī)組一對一一接管(不設(shè)備用泵)中國煤化工MHCNMH G .淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇P①冷東水泵①P冷水機(jī)組冷凍水泵P、冷東水泵PTφPB①循環(huán)水泵與冷水機(jī)組一對一接管(設(shè)備用泵)c.多臺一次冷水泵之間通過共用集管連接時(shí)，每臺冷水機(jī)組入口或出口管道上宜設(shè)電動閥,電動閥宜與對應(yīng)運(yùn)行的冷水機(jī)組和冷凍水泵聯(lián)鎖。詳見附圖(三)。O冷水機(jī)組FM循環(huán)水泵與冷水機(jī)組共用集管三:循環(huán)水泵性 能曲線的選擇:a.中央空調(diào)水系統(tǒng)宜選用低比轉(zhuǎn)數(shù)的單級離心泵;選型及定貨應(yīng)明確提出水泵的承壓要求。b.選擇中央空調(diào)循環(huán)水泵時(shí)，應(yīng)使其設(shè)計(jì)運(yùn)行工作點(diǎn)處于高效區(qū)。c.中央空調(diào)的循環(huán)水泵主要是為冷熱媒的循環(huán)流動提供動力,但隨著室外溫度變化系統(tǒng)所需要的循環(huán)水泵的流量可能會相差很大。這就要求在水泵的選型設(shè)計(jì)中要考慮多方面的因素。供暖、空調(diào)系統(tǒng)中的水泵總是與特定的管路相連，工作狀態(tài)點(diǎn)由水泵的性能曲線與管路的特性曲線共同決定。循環(huán)水泵的工作特性曲線有平坦型、陡降型和駝峰型三種。根據(jù)用途、管路特性、流量變化的不同，應(yīng)選擇特性曲線有平坦型特性的水泵。性能曲線平坦的水泵其最大優(yōu)點(diǎn)是:水泵在較大的流量范中國煤化士區(qū)間內(nèi)運(yùn)行，節(jié)能效果明顯?？蓾M足采暖或空調(diào)水系統(tǒng)流量變化時(shí).MHCNMH G,使蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，具有良好的水力穩(wěn)定性，降低水力失調(diào)的程度。當(dāng)系統(tǒng)選用單臺水泵或者兩臺但為一用--備時(shí)，則應(yīng)選用性能曲線較為平坦的水泵(如圖水泵特性曲線對揚(yáng)程的影響所示)。兩臺水泵的流量和揚(yáng)程特性曲線分別為A變?yōu)锽,當(dāng)泵的流量發(fā)生變化時(shí)，假設(shè)管路特性曲線由原來的M變?yōu)镹,從圖中可以看出性能曲線比較平坦的水泵B的揚(yáng)程變化為△H,性能曲線比較陡的水泵A的揚(yáng)程變化為SH，由圖中可以看出AH>OH2。顯然從管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性來看選泵B優(yōu)于選泵A。H/NMB平坦性曲線B的水泵優(yōu)點(diǎn)四:合理選擇水泵的揚(yáng)程:a.應(yīng)進(jìn)行水力計(jì)算(先估算后校核)，確定合理的空調(diào)冷、熱水循環(huán)泵的揚(yáng)程，選擇水泵時(shí)使其設(shè)計(jì)運(yùn)行工作點(diǎn)處于高效區(qū)。空氣調(diào)節(jié)冷熱水系統(tǒng)的輸送能效比(ER): ER=0. 02342H/(OT. n), 應(yīng)滿足公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50189- -2005第5. 3. 27的要求。避免因循環(huán)水泵容量過大，造成工程投資和運(yùn)行費(fèi)用的嚴(yán)重浪費(fèi)。b.水泵揚(yáng)程估算:暖通水泵的選擇:通常選用比轉(zhuǎn)數(shù)ns在130~ 150的離心式清水泵,水泵的流量應(yīng)為冷水機(jī)組額定流量的1.1~1.2倍(單臺取1.1,兩臺并聯(lián)取1.2。按估算可大致取每100米管長的沿程損失為5mH2O，水泵揚(yáng)程(mH20):Hmax=.△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1為冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水壓降。△P2為該環(huán)中并聯(lián)的各占空調(diào)未端裝置的水壓損失最大的一-臺的水壓降。中國煤化工L為該最不利環(huán)路的管長YHCNMH G .蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇K為最不利環(huán)路中局部阻力當(dāng)量長度總和和與直管總長的比值，當(dāng)最不利環(huán)路較長時(shí)K值取0.2~0.3，最不利環(huán)路較短時(shí)K值取0.4~0. 6五:夏季循環(huán)水泵的選擇:a.空調(diào)系統(tǒng)中的水泵總是與特定的管路相連，其工作狀態(tài)點(diǎn)由水泵的性能曲線與管路的特性曲線共同決定。在對流量和揚(yáng)程乘以- -定 的安全裕量后，進(jìn)行水泵的選擇。若未進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，認(rèn)為揚(yáng)程大- -些保險(xiǎn)，或因選不到合適型號的泵而選用揚(yáng)程過大的泵，導(dǎo)致所選擇的水泵不能滿足要求，造成巨大浪費(fèi)，甚至水泵不能正常工作。b.如圖所示，曲線M為管路的特性曲線，流量Q1是系統(tǒng)設(shè)計(jì)流量，在此流量下，管路的阻力為HI，即水泵的揚(yáng)程為H1，應(yīng)選用性能曲線如圖中曲線A所示的水泵，使工作點(diǎn)落在水泵性能曲線A和管路特性曲線M的交點(diǎn)1上。但若未進(jìn)行水力計(jì)算或?yàn)榍蟊ｋU(xiǎn)而使所選水泵揚(yáng)程過大，實(shí)際選用了額定流量為Q1,揚(yáng)程為H3的性能曲線為B的水泵的話，若不對管路進(jìn)行調(diào)節(jié)，則水泵的工作點(diǎn)將移至曲線B和M的交點(diǎn)2處，則此時(shí)系統(tǒng)中的水流量將大于設(shè)計(jì)流量Q1,達(dá)到Q2,系統(tǒng)中出現(xiàn)大流量小溫差的工作情況，且由于泵B的揚(yáng)程大于泵A。其所配電機(jī)功率也大，使得能源消耗增多，運(yùn)行極不經(jīng)濟(jì),更不能滿足最大輸送能效比(ER)的要求。H,NMH3H2|H1BAQ1 Q2不同水泵的工作點(diǎn)變化圖中國煤化工MHCNMH G .蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇c.以一幢約 100m高的高層建筑空調(diào)水系統(tǒng)一次泵為例， 分析其壓力損失，也即循環(huán)水泵所需的揚(yáng)程: .1.冷水機(jī)組阻力:取60^ 80 kPa (8m水柱);2.管路阻力:取冷凍機(jī)房內(nèi)的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50 kPa; 取輸配側(cè)管路長度300m與比摩阻200 Pa/m, 則磨擦阻力為300*200-60000 Pa=60 kPa;如考慮輸配側(cè)的局部阻力為磨擦阻力的50%，則局部阻力為60 kPa*0. 5=30 kPa;系統(tǒng)管路的總阻力為50 kPa+60 kPa+30 kPa=140 kPa (14m 水柱);3.空調(diào)末端裝置阻力:組合式空調(diào)器的阻力一般比風(fēng)機(jī)盤管阻力大，故取前者的阻力為45^ 50kPa (4. 5m水柱);4.二通調(diào)節(jié)閥的阻力:取40 kPa (0. 4m水柱)。5.水系統(tǒng)的各部分阻力之和為: 80 kPa+ 140kPa+45 kPa+40 kPa=305 kPa (30. 5m水柱)6.水泵揚(yáng)程:取10%的安全系數(shù)，則揚(yáng)程H=30. 5m*1. 1=33. 55n。六:冬季循環(huán)水泵的選擇:a.華東地區(qū)很多空調(diào)設(shè)計(jì)都是冬夏兩用的，即隨著季節(jié)的變化，為盤管供應(yīng)冷水或熱水。冬季熱負(fù)荷一般比夏季冷負(fù)荷小，且空調(diào)水系統(tǒng)供回水溫差夏季一般取 5C，冬季取10C,根據(jù)空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)流量計(jì)算公式G=KQ/1. 1630T (式中Q為空調(diào)負(fù)荷KW，△T 為水系統(tǒng)溫差°C，K為水泵流量附加系數(shù)1.05~1. 1, G為水系統(tǒng)循環(huán)流量m3/h, )，則夏季空調(diào)循環(huán)水流量將是冬季的2-3倍。假設(shè)冬季流量為夏季流量的1/3， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用雙管制系統(tǒng),即管路特性曲線冬夏季是一致的，由H=SQ'，得到H1/H2=Q1/ Q2"，則系統(tǒng)熱水阻力取18^ 20M,取水泵效率65%，此時(shí)熱水的ER=O. 002342*20/ (10*0. 65)=0. 0072滿足節(jié)能要求。七結(jié)論:a.在設(shè)計(jì)空調(diào)水系統(tǒng)時(shí)應(yīng)進(jìn)行必要的水力計(jì)算，確保選用水泵的揚(yáng)程合理。對水泵揚(yáng)程的選取不能認(rèn)為越大越保險(xiǎn)，而要重視運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，避免隨意加大揚(yáng)程。應(yīng)對空調(diào)系統(tǒng)各種設(shè)備的綜合配置進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，避免造成工程初投資增加及“大馬拉小車”等浪費(fèi)資源的現(xiàn)象。在方案設(shè)計(jì)階段應(yīng)依據(jù)使用功能、高低峰負(fù)荷時(shí)間、系統(tǒng)特征以及其它條件，針對空調(diào)系統(tǒng)中的冷水機(jī)組、循環(huán)泵、冷卻塔等設(shè)備的綜合配置進(jìn)行全面充分的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，以期在滿足使用功能的前提下降低工程造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用。b.選擇循環(huán)水泵時(shí)，注意水泵工況點(diǎn)向右偏移現(xiàn)象，以保障水泵揚(yáng)程變化在系統(tǒng)正常運(yùn)行的允許范圍之內(nèi)。中國煤化工c.要重視中央空調(diào)循環(huán)水流量變化的特點(diǎn)，在夏季與冬季水量.MYHCNMH G蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇設(shè)循環(huán)水泵方案，或用調(diào)速水泵，或采用直徑不等的兩套葉輪，以節(jié)約能源，保證系統(tǒng)可靠高效運(yùn)行。參考文獻(xiàn):[1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊.北京:中國建筑工業(yè)出版社，第二版[2]《采暖通 風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50019- 2003)[3]《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189 -2005)中國煤化工MHCNMH G .蘇州市建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司