淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇淺析中央空調(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)中釆用循環(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)計中,具有實際應(yīng)用意義關(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)計與設(shè)備選擇時無準(zhǔn)確的設(shè)計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)計的相關(guān)問題進(jìn)行了探討。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)計規(guī)范》GB50019-2003及《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(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」次泵系統(tǒng)中一級冷水泵,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)冷凍水泵p①冷水機(jī)組冷凍水泵p①①冷水機(jī)組循環(huán)水泵與冷水機(jī)組一對一接管(不設(shè)備用泵)蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司淺析中央空調(diào)循環(huán)水泵的選擇冷凍水泵⊙①P①P冷水機(jī)組冷凍水泵⊙①冷凍水泵⊙①D冷水機(jī)組循環(huán)水泵與冷水機(jī)組一對一接管(設(shè)備用泵)多臺一次冷水泵之間通過共用集管連接時,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)。冷凍水泵①冷水機(jī)組①⊙冷凍水泵嶺水機(jī)組循環(huán)水泵與嶺水機(jī)組共用集管三:循環(huán)水泵性能曲線的選擇中央空調(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,應(yīng)使其設(shè)計運(yùn)行工作點處于高效區(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)點是:水泵在較大的流量范圍內(nèi)都能在較高的效率區(qū)間內(nèi)運(yùn)行,節(jié)能效果明顯。可滿足采暖或空調(diào)水系統(tǒng)流量變化時,泵的揚(yáng)程變化小的特點,使蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(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,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一備時,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,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AHl2性能曲線比較陡的水泵A的揚(yáng)程變化為△H1,由圖中可以看出△H1>△H2。顯然從管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性來看選泵B優(yōu)于選泵A。HM平坦性曲線B的水泵優(yōu)點四:合理選擇水泵的揚(yáng)程:a.應(yīng)進(jìn)行水力計算(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,選擇水泵寸使其設(shè)計運(yùn)行工作點處于高效區(qū)?？諝庹{(diào)節(jié)冷熱水系統(tǒng)的輸送能效比(ER):ER=0.02342H(△T.η),應(yīng)滿足公共建筑節(jié)能設(shè)計標(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)藪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5mH20,水泵揚(yáng)程(m20)Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1為冷水機(jī)組蒸發(fā)器的水壓降?！鱌2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。L為該最不利環(huán)路的管長蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(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K值取0.2~0.3,最不利環(huán)路較短時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)程乘以一定的安全裕量后,進(jìn)行水泵的選擇。若未進(jìn)行設(shè)計計算,認(rèn)為揚(yáng)程大一些保險,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)計流量,在此流量下,管路的阻力為H1,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,使工作點落在水泵性能曲線A和管路特性曲線M的交點1上。但若未進(jìn)行水力計算或為求保險而使所選水泵揚(yáng)程過大,實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),則水泵的工作點將移至曲線B和M的交點2處,則此時系統(tǒng)中的水流量將大于設(shè)計流量Q1,達(dá)到2,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。其所配電杋功率也大,使得能源消耗増多,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不同水泵的工作點變化圖蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(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6080kPa(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50kPa;取輸配側(cè)管路長度300m與比摩阻200Pa/m,則磨擦阻力為300*200=60000Pa=60kPa;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60kPa*0.5=30kPa;系統(tǒng)管路的總阻力為50kPa+60kPa+30kPa=140kPa(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4550kPa(4.5m水柱);4.二通調(diào)節(jié)閥的阻力:取40kPa(0.4m水柱)5水系統(tǒng)的各部分阻力之和為:80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa(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=33.55m。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5℃,冬季取10℃根據(jù)空調(diào)水系統(tǒng)循環(huán)流量計算公式G=KQ/1.163△T(式中Q為空調(diào)負(fù)荷KW,ΔT為水系統(tǒng)溫差℃,K為水泵流量附加系數(shù)1.051.1,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H/H2=Q12/Q2,則系統(tǒng)熱水阻力取1820M,取水泵效率65%,此時熱水的ER=0.002342*20/(10*0.65)=0.0072滿足節(jié)能要求七結(jié)論a.在設(shè)計空調(diào)水系統(tǒng)時應(yīng)進(jìn)行必要的水力計算,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,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)計階段應(yīng)依據(jù)使用功能、高低峰負(fù)荷時間、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和運(yùn)行費(fèi)用。b.選擇循環(huán)水泵時,注意水泵工況點向右偏移現(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)c.要重視中央空調(diào)循環(huán)水流量變化的特點,在夏季與冬季水量變化很大時,采用分蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(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.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊.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)計規(guī)范》(GB50019-2003)3]《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50189-2005)蘇州市建筑設(shè)計研究院有限責(zé)任公司