淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇

淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇陸建清蘇州市建筑設計研究院有限責任公司蘇州215021摘要:空氣調節系統中采用循環(huán)水泵輸送冷熱介質(zhì)以滿(mǎn)足冬夏空調的要求，同時(shí)應最大限度地降低能耗。本文通過(guò)分析中央空調系統水泵運行工況，強調了合理選擇循環(huán)水泵揚程的重要性，，提出在水泵的選擇設計中，應注意水泵的性能曲線(xiàn)及管網(wǎng)的特性曲線(xiàn)對于水泵運行的影響，以節約能源。該方法在空調設計中，具有實(shí)際應用意關(guān)鍵詞:管路特性曲線(xiàn)水泵性能曲線(xiàn)并聯(lián)揚程節能引言隨著(zhù)經(jīng)濟的持續發(fā)展和人們對居住環(huán)境舒適性要求的提高，中央空調在商業(yè)和民用建筑中越來(lái)越普及,其能耗在社會(huì )總能耗中所占比例也在不斷上升。暖通空調系統耗能約占建筑總能耗的65%左右。目前建筑系統中風(fēng)機水泵的電力消耗占我國城鎮建筑運行電耗的10%以上。造成水泵能耗過(guò)高的主要原因之一是:設計與設備選擇時(shí)無(wú)準確的設計與選擇方法，使水泵性能與管網(wǎng)不匹配，揚程偏大。因此，水泵的合理選擇和匹配，是中央空調水系統正常運行和節能的關(guān)鍵。本文對中央空調中循環(huán)水泵選型設計的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探討。二:空調循環(huán)水泵的配置原則:《采暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》GB50019- 2003及《公共建筑節能設計標準》GB50189 -2005指出:a.除空調熱水與空調冷水的流量和管網(wǎng)阻力相吻合的情況外，兩管制空調水系統應分別設置冷水及熱水循環(huán)泵;b.除采用模塊式等小型機組和采用一次泵變流量的情況外,一次泵系統循環(huán)水泵及二次泵系統中-級冷水泵，應與冷水機組的臺數和流量相對應。詳見(jiàn)附圖(一)、(二)PI、冷東水泵①P,冷水機組P①一>冷東水泵①P循環(huán)水泵與冷水機組一對一一接管(不設備用泵)中國煤化工MHCNMH G .淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇P①冷東水泵①P冷水機組冷凍水泵P、冷東水泵PTφPB①循環(huán)水泵與冷水機組一對一接管(設備用泵)c.多臺一次冷水泵之間通過(guò)共用集管連接時(shí)，每臺冷水機組入口或出口管道上宜設電動(dòng)閥,電動(dòng)閥宜與對應運行的冷水機組和冷凍水泵聯(lián)鎖。詳見(jiàn)附圖(三)。O冷水機組FM循環(huán)水泵與冷水機組共用集管三:循環(huán)水泵性 能曲線(xiàn)的選擇:a.中央空調水系統宜選用低比轉數的單級離心泵;選型及定貨應明確提出水泵的承壓要求。b.選擇中央空調循環(huán)水泵時(shí)，應使其設計運行工作點(diǎn)處于高效區。c.中央空調的循環(huán)水泵主要是為冷熱媒的循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力,但隨著(zhù)室外溫度變化系統所需要的循環(huán)水泵的流量可能會(huì )相差很大。這就要求在水泵的選型設計中要考慮多方面的因素。供暖、空調系統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(xiàn)與管路的特性曲線(xiàn)共同決定。循環(huán)水泵的工作特性曲線(xiàn)有平坦型、陡降型和駝峰型三種。根據用途、管路特性、流量變化的不同，應選擇特性曲線(xiàn)有平坦型特性的水泵。性能曲線(xiàn)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間內運行，節能效果明顯?？蓾M(mǎn)足采暖或空調水系統流量變化時(shí).MHCNMH G,使蘇州市建筑設計研究院有限責任公司淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇系統運行時(shí)，具有良好的水力穩定性，降低水力失調的程度。當系統選用單臺水泵或者兩臺但為一用--備時(shí)，則應選用性能曲線(xiàn)較為平坦的水泵(如圖水泵特性曲線(xiàn)對揚程的影響所示)。兩臺水泵的流量和揚程特性曲線(xiàn)分別為A變?yōu)锽,當泵的流量發(fā)生變化時(shí)，假設管路特性曲線(xiàn)由原來(lái)的M變?yōu)镹,從圖中可以看出性能曲線(xiàn)比較平坦的水泵B的揚程變化為△H,性能曲線(xiàn)比較陡的水泵A的揚程變化為SH，由圖中可以看出AH>OH2。顯然從管網(wǎng)的水力穩定性來(lái)看選泵B優(yōu)于選泵A。H/NMB平坦性曲線(xiàn)B的水泵優(yōu)點(diǎn)四:合理選擇水泵的揚程:a.應進(jìn)行水力計算(先估算后校核)，確定合理的空調冷、熱水循環(huán)泵的揚程，選擇水泵時(shí)使其設計運行工作點(diǎn)處于高效區?？諝庹{節冷熱水系統的輸送能效比(ER): ER=0. 02342H/(OT. n), 應滿(mǎn)足公共建筑節能設計標準》GB50189- -2005第5. 3. 27的要求。避免因循環(huán)水泵容量過(guò)大，造成工程投資和運行費用的嚴重浪費。b.水泵揚程估算:暖通水泵的選擇:通常選用比轉數ns在130~ 150的離心式清水泵,水泵的流量應為冷水機組額定流量的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(cháng)的沿程損失為5mH2O，水泵揚程(mH20):Hmax=.△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1為冷水機組蒸發(fā)器的水壓降?！鱌2為該環(huán)中并聯(lián)的各占空調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(cháng)YHCNMH G .蘇州市建筑設計研究院有限責任公司淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇K為最不利環(huán)路中局部阻力當量長(cháng)度總和和與直管總長(cháng)的比值，當最不利環(huán)路較長(cháng)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.空調系統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(xiàn)與管路的特性曲線(xiàn)共同決定。在對流量和揚程乘以- -定 的安全裕量后，進(jìn)行水泵的選擇。若未進(jìn)行設計計算，認為揚程大- -些保險，或因選不到合適型號的泵而選用揚程過(guò)大的泵，導致所選擇的水泵不能滿(mǎn)足要求，造成巨大浪費，甚至水泵不能正常工作。b.如圖所示，曲線(xiàn)M為管路的特性曲線(xiàn)，流量Q1是系統設計流量，在此流量下，管路的阻力為HI，即水泵的揚程為H1，應選用性能曲線(xiàn)如圖中曲線(xiàn)A所示的水泵，使工作點(diǎn)落在水泵性能曲線(xiàn)A和管路特性曲線(xiàn)M的交點(diǎn)1上。但若未進(jìn)行水力計算或為求保險而使所選水泵揚程過(guò)大，實(shí)際選用了額定流量為Q1,揚程為H3的性能曲線(xiàn)為B的水泵的話(huà)，若不對管路進(jìn)行調節，則水泵的工作點(diǎn)將移至曲線(xiàn)B和M的交點(diǎn)2處，則此時(shí)系統中的水流量將大于設計流量Q1,達到Q2,系統中出現大流量小溫差的工作情況，且由于泵B的揚程大于泵A。其所配電機功率也大，使得能源消耗增多，運行極不經(jīng)濟,更不能滿(mǎn)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 .蘇州市建筑設計研究院有限責任公司淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇c.以一幢約 100m高的高層建筑空調水系統一次泵為例， 分析其壓力損失，也即循環(huán)水泵所需的揚程: .1.冷水機組阻力:取60^ 80 kPa (8m水柱);2.管路阻力:取冷凍機房?jì)鹊某燮?、集水器、分水器及管路等的阻力?0 kPa; 取輸配側管路長(cháng)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;系統管路的總阻力為50 kPa+60 kPa+30 kPa=140 kPa (14m 水柱);3.空調末端裝置阻力:組合式空調器的阻力一般比風(fēng)機盤(pán)管阻力大，故取前者的阻力為45^ 50kPa (4. 5m水柱);4.二通調節閥的阻力:取40 kPa (0. 4m水柱)。5.水系統的各部分阻力之和為: 80 kPa+ 140kPa+45 kPa+40 kPa=305 kPa (30. 5m水柱)6.水泵揚程:取10%的安全系數，則揚程H=30. 5m*1. 1=33. 55n。六:冬季循環(huán)水泵的選擇:a.華東地區很多空調設計都是冬夏兩用的，即隨著(zhù)季節的變化，為盤(pán)管供應冷水或熱水。冬季熱負荷一般比夏季冷負荷小，且空調水系統供回水溫差夏季一般取 5C，冬季取10C,根據空調水系統循環(huán)流量計算公式G=KQ/1. 1630T (式中Q為空調負荷KW，△T 為水系統溫差°C，K為水泵流量附加系數1.05~1. 1, G為水系統循環(huán)流量m3/h, )，則夏季空調循環(huán)水流量將是冬季的2-3倍。假設冬季流量為夏季流量的1/3， 系統設計采用雙管制系統,即管路特性曲線(xiàn)冬夏季是一致的，由H=SQ'，得到H1/H2=Q1/ Q2"，則系統熱水阻力取18^ 20M,取水泵效率65%，此時(shí)熱水的ER=O. 002342*20/ (10*0. 65)=0. 0072滿(mǎn)足節能要求。七結論:a.在設計空調水系統時(shí)應進(jìn)行必要的水力計算，確保選用水泵的揚程合理。對水泵揚程的選取不能認為越大越保險，而要重視運行的經(jīng)濟性，避免隨意加大揚程。應對空調系統各種設備的綜合配置進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析，避免造成工程初投資增加及“大馬拉小車(chē)”等浪費資源的現象。在方案設計階段應依據使用功能、高低峰負荷時(shí)間、系統特征以及其它條件，針對空調系統中的冷水機組、循環(huán)泵、冷卻塔等設備的綜合配置進(jìn)行全面充分的技術(shù)經(jīng)濟分析，以期在滿(mǎn)足使用功能的前提下降低工程造價(jià)和運行費用。b.選擇循環(huán)水泵時(shí)，注意水泵工況點(diǎn)向右偏移現象，以保障水泵揚程變化在系統正常運行的允許范圍之內。中國煤化工c.要重視中央空調循環(huán)水流量變化的特點(diǎn)，在夏季與冬季水量.MYHCNMH G蘇州市建筑設計研究院有限責任公司淺析中央空調循環(huán)水泵的選擇設循環(huán)水泵方案，或用調速水泵，或采用直徑不等的兩套葉輪，以節約能源，保證系統可靠高效運行。參考文獻:[1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調設計手冊.北京:中國建筑工業(yè)出版社，第二版[2]《采暖通 風(fēng)與空氣調節設計規范》(GB50019- 2003)[3]《公共建筑節能設計標準》(GB50189 -2005)中國煤化工MHCNMH G .蘇州市建筑設計研究院有限責任公司