第24卷第18期中國給水排水VoL 24 No. 189月CHINA WATER WASTEWATERsep.2008節(jié)能減排建筑湄環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能分析與對策趙世明,高峰(中國建筑設(shè)計(jì)研究院,北京100044)摘要:建筑循環(huán)水系統(tǒng)相對于生活供水系統(tǒng)具有如下特點(diǎn):管網(wǎng)水頭損失占水泵揚(yáng)程的比重大,水泵揚(yáng)程配置誤差產(chǎn)生的無效能耗大。無效能耗是以下兩個(gè)方面的疊加:工況點(diǎn)遠(yuǎn)離高效區(qū)的低效率運(yùn)行和水泵無效流量增加使運(yùn)行功率增加。相應(yīng)節(jié)能措施為:準(zhǔn)確計(jì)算水頭損失,不搬用供水系統(tǒng)估值經(jīng)驗(yàn);通過葉輪切削或増?jiān)O(shè)局部阻力配件來減小設(shè)計(jì)揚(yáng)程和水泵颕定揚(yáng)程間的誤差關(guān)鍵詞:循環(huán)水系統(tǒng);建筑;節(jié)能中圖分類號:TU991文獻(xiàn)標(biāo)識碼:C文章編號:1000-4602(2008)18-0097-03Energy Conservation Analysis and Countermeasures of WaterRecycle Systems in BuildiZHAO Shi-ming, GAO FengChina Architecture Design and Research Group, Beying 100044, China)Abstract: Compared with water supply system, the water recycle systems in buildings have folleing characteristics: Head loss in pipelines makes up a big proportion of pump lift and high idle energyconsumption is caused by excessive pump head. The idle energy consumption is composed of 2 parts:Pump efficiency is lowered because of operating mode point apart from high efficiency section, and theoperation power increases because of idle flow rate increasing. Measures for energy conservation are fol-lowing: Head loss should be accurately calculated, and the estimation experience of water supply systemshould not be copied indiscriminately; Pump impellers should be cut or local resistance part should be in-serted in pipeline in order to minimize error between pump head and pipeline head.Key words: water recycle system; building; energy conservation建筑循環(huán)水系統(tǒng)主要有水循環(huán)凈化處理系統(tǒng)能耗占全年總電耗的23以上。集中生活熱水循如游泳池水循環(huán)處理系統(tǒng)、水景循環(huán)水處理系環(huán)系統(tǒng)的能耗差異可使熱水的價(jià)格有翻倍的變化。統(tǒng))、空調(diào)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)、集中生活熱水供應(yīng)循環(huán)1水循環(huán)系統(tǒng)的耗能特點(diǎn)系統(tǒng)?？照{(diào)冷卻水需要降溫和水質(zhì)穩(wěn)定處理、循環(huán)11管網(wǎng)水頭損失占水泵揚(yáng)程的比重大利用能耗主要用于循環(huán)水泵的運(yùn)行。游泳館中的般而言,水循環(huán)系統(tǒng)需要的水泵揚(yáng)程小,且揚(yáng)能耗主要用于采暖空調(diào)、通風(fēng)、照明、池水加熱、水處程中的主要部分是管網(wǎng)水頭損失;而供水系統(tǒng)需要理循環(huán)水泵的運(yùn)行等,其中游泳池水處理循環(huán)泵的的水泵揚(yáng)程大揚(yáng)程中較大的比例是揚(yáng)水幾何高差,中國煤化工CNMHG基金項(xiàng)目:建設(shè)部研究課題(6-K5-41)第24卷第18期中國給水排水watergasheat. com管網(wǎng)水頭損失所占比例相對較小。比如一個(gè)典型游對于供水系統(tǒng),由于系統(tǒng)的流量有用戶的控泳池循環(huán)泵的揚(yáng)程為130kPa,包括20kPa幾何高制,增加量較小,運(yùn)行工況點(diǎn)B基本上處于實(shí)際需差、20kPa自由水頭、90kPa管道水頭損失則水頭要點(diǎn)A的上方[見圖1(a)]2。對于循環(huán)系統(tǒng)則損失占揚(yáng)程的比例為69.2%;一個(gè)典型的供水系運(yùn)行工況點(diǎn)B處于實(shí)際需要點(diǎn)A的右上方[見圖1統(tǒng),水泵揚(yáng)程為500kPa,包括300kPa幾何高差、(b)]。100kPa自由水頭、100kPa管網(wǎng)水頭損失,則水頭損圖1顯示,循環(huán)系統(tǒng)水泵揚(yáng)程選值偏大會(huì)使水失占揚(yáng)程的比例僅為20%。如水頭損失的計(jì)算出泵的運(yùn)行流量顯著增加。根據(jù)水泵軸功率曲線,軸現(xiàn)誤差則對循環(huán)泵揚(yáng)程的影響將比供水泵揚(yáng)程的功率隨流量而增加,因此運(yùn)行流量增加會(huì)使運(yùn)行功影響大得多。如上述管道損失估算存在40kPa的率比設(shè)計(jì)值大。誤差,則供水泵的揚(yáng)程誤差率為40/500=8%,而循系統(tǒng)運(yùn)行工況點(diǎn)的偏離產(chǎn)生了水泵的無效能環(huán)泵的揚(yáng)程誤差率為40/130=30.8%。耗。在同樣的揚(yáng)程誤差值條件下,循環(huán)系統(tǒng)的無效現(xiàn)在的工程設(shè)計(jì)周期比以往大減,管網(wǎng)水頭損能耗比供水系統(tǒng)的無效能耗顯著偏大失的計(jì)算成為目前工程設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié),往往是首先,在相同的設(shè)計(jì)流量下,循環(huán)系統(tǒng)的無效能先按照經(jīng)驗(yàn)估算出圖后補(bǔ)計(jì)算書,從而造成水頭損耗數(shù)值要大。圖1中的陰影面積是系統(tǒng)的無效能失設(shè)計(jì)值不準(zhǔn)。如果說估值誤差對于供水泵的揚(yáng)程耗由于無效流量的增加圖1(b)的陰影面積明顯和效能還影響不大、可以接受那么此誤差對于循環(huán)比圖1(a)的大。泵效能的影響就非常可觀且不容忽視了。其次,循環(huán)系統(tǒng)的無效能耗與有效能耗之比較1.2水泵揚(yáng)程誤差產(chǎn)生的無效能耗大大。圖1(a)中從點(diǎn)A向縱、橫坐標(biāo)引垂線組成的矩工程設(shè)計(jì)中,出于安全考慮和存在估算誤差水形空白面積是供水系統(tǒng)的有效能耗。圖1(b)中陰泵的設(shè)計(jì)揚(yáng)程往往大于管網(wǎng)的實(shí)際需要這造成系影面左下方的矩形空白面積是循環(huán)系統(tǒng)的有效能統(tǒng)的運(yùn)行工況偏離實(shí)際需要的工況點(diǎn)(見圖1)。耗。在圖1(b)中,陰影面積與空白面積的比值較大,而圖1(a)中該比值則相對較小。所以對于循環(huán)系統(tǒng),水泵揚(yáng)程偏大造成的能耗浪費(fèi)非常可觀,有時(shí)無效能耗可達(dá)到有效能耗的1倍,也就是說,如釆取措施消除無效能耗,則可實(shí)現(xiàn)高達(dá)50%的節(jié)能率。2循環(huán)泵的無效流量分析循環(huán)泵選泵揚(yáng)程明顯偏大是工程設(shè)計(jì)中普遍存在的現(xiàn)象,揚(yáng)程偏大的直接后果是產(chǎn)生無效流量。鑫供水泵揚(yáng)程偏大以下通過對無效流量的量化分析說明動(dòng)力能耗浪費(fèi)的程度。循環(huán)水系統(tǒng)的工況見圖2(Q,H1(Q Hyb.循環(huán)泵揚(yáng)程偏大圖1供水泵與循環(huán)水泵運(yùn)行工況的差異中國煤化工Fig 1 Difference of operating mode between water supplyCN MHGT況g mode of water recycle system98www.watergasheat.co趙世明,等:建筑循環(huán)水系統(tǒng)的節(jié)能分析與對策第24卷第18期設(shè)循環(huán)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選泵參數(shù)為A點(diǎn)(Q1,倍地浪費(fèi):首先是水泵實(shí)際運(yùn)行的工況點(diǎn)遠(yuǎn)離高效H1)。由于選泵揚(yáng)程偏大系統(tǒng)在B點(diǎn)運(yùn)行運(yùn)行參區(qū),以非常低的效率運(yùn)行;其次是水泵流量增加形數(shù)為(Q2,H2),且水泵軸功率增加。水泵運(yùn)行流量成超量的無效水循環(huán),運(yùn)行功率增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),一個(gè)的定量分析如下。容積為2500m3的標(biāo)準(zhǔn)游泳池,循環(huán)泵年耗電約為設(shè)水泵的工況曲線為H=Hx-SQ2,管路運(yùn)行32×10kW·h,其中30%-50%的電能被浪費(fèi)。性曲線為H=Hx+∑EQ2,在水泵運(yùn)行工況點(diǎn)B在熱水循環(huán)系統(tǒng)中,超量的循環(huán)流量造成的能有HX-SxQ2=Hx+∑S(Q2,整理得:耗浪費(fèi)更是可觀。對某住宅小區(qū)的計(jì)量資料分析表稱在設(shè)計(jì)工況點(diǎn)A和需求工況點(diǎn)吃。(1)明,戶表計(jì)量的月循環(huán)水量是熱水月用水量的20倍Q2=(Hx-Hm)/(ΣS+SQ1),左右其中月用水量為5m3,循環(huán)水量為100m3假設(shè)整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)泵運(yùn)行揚(yáng)程為100kPa,熱水供H=H-SG(2)應(yīng)系統(tǒng)的供水揚(yáng)程為500kPa,則循環(huán)系統(tǒng)消耗的動(dòng)力能是熱水供應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)力能耗的4倍SQia1是循環(huán)系統(tǒng)的需求揚(yáng)程,a<1,為需求揚(yáng)程4節(jié)能措施與選泵揚(yáng)程H1之比。循環(huán)泵揚(yáng)程普遍比實(shí)際需求顯著偏大有兩方面式(3)-式(2)并整理得的主要原因,一方面是管道損失計(jì)算不認(rèn)真估算時(shí)Q=(aH,-H,+Hx-Hsr)/(2S+Sx)(4)很容易錯(cuò)誤地搬用供水系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn);另一方面是循根據(jù)式(1)、(4),可得環(huán)泵揚(yáng)程小,水泵產(chǎn)品少,不容易選到合適的泵。相應(yīng)的循環(huán)水系統(tǒng)節(jié)能措施如下:(Q2/Q1)=(Hx-Hsr)/(aH, -H,+Hx首先應(yīng)在設(shè)計(jì)階段重視循環(huán)泵揚(yáng)程的計(jì)算,認(rèn)令B=Bx/B1(水東靜揚(yáng)程與選揚(yáng)程之比),y際需要的工況點(diǎn)運(yùn)行。循環(huán)系統(tǒng)的管道損失不可像=Bn/B(水泵幾何高揚(yáng)程與選泵揚(yáng)程之比),代入供水系統(tǒng)那樣粗略確定數(shù)值,必須精確計(jì)算,才可保式(5),得證水泵揚(yáng)程的誤差率達(dá)到供水系統(tǒng)的水平。工程設(shè)(Q2/Q1)2=(BH1-yH1)/(aH1-H1+BH1計(jì)中一定通過仔細(xì)計(jì)算建立起水頭損失的估算經(jīng)驗(yàn),不可搬用供水系統(tǒng)的估值經(jīng)驗(yàn)在選泵階段,選配循環(huán)水泵時(shí)揚(yáng)程不可隨意放將a取為0.5(即選泵揚(yáng)程五1比需要揚(yáng)程大1大,另外選不到小揚(yáng)程泵時(shí)要采取措施在管網(wǎng)中增倍)取為14(即水泵靜揚(yáng)程是選泵揚(yáng)程的1.4設(shè)局部阻力損失配件以使揚(yáng)程相匹配(這樣會(huì)比增倍)、y取為02(即開放式循環(huán)管路的揚(yáng)水幾何高加流量耗能少),或是切削水泵葉輪。差占選泵揚(yáng)程的20%)代入式(6),得:在運(yùn)行階段,應(yīng)將循環(huán)泵進(jìn)出口處的壓力表讀(Q2/Q1)2=12/(17-1)=1.71數(shù)差與水泵銘牌揚(yáng)程等參數(shù)進(jìn)行核對,如果脫離了Q2=1.31Q1(7)高效區(qū),則可以設(shè)計(jì)流量和運(yùn)行揚(yáng)程(最好稍低于)即循環(huán)泵運(yùn)行流量Q2是需求流量Q的131為新的選泵參數(shù),更換循環(huán)泵。倍,無效流量達(dá)到需求流量的31%。循環(huán)水系統(tǒng)的能耗浪費(fèi)參考文獻(xiàn):實(shí)際工程中循環(huán)泵的選泵揚(yáng)程往往比實(shí)際需【1]阮志坤牛義忠.我國游泳池高能耗的原因及降耗對策[J].給水排水,2005,31(6):75-7求揚(yáng)程大1倍。阮志坤等對北京河北等省市9個(gè)[2]中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技游泳場館游泳池循環(huán)泵的能耗進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),其中術(shù)措施節(jié)能專篇-給水排水[M].北京:中國計(jì)劃出選泵揚(yáng)程普遍比實(shí)際運(yùn)行揚(yáng)程高出1-2倍以上。版社,2007根據(jù)式(6)、(7),這會(huì)造成30%以上的無效循環(huán)流中國煤化工量。CNMHG循環(huán)泵揚(yáng)程選高之后,能耗會(huì)通過兩個(gè)途徑成