空調循環水泵節能設計探討
發布日期：2021/9/1 14:00:13 瀏覽次數：
導讀：水泵總是與流體的輸送管道聯合工作的，水泵的特性曲線與管網的特性曲線是一對矛盾的兩個方面，并有著緊密的關系，水泵的節能設計，就是對二者之間進行優化的過程。
空調水系統管網是一個龐大的閉式循環系統，而且并聯環路非常多，管網的特性也往往會由于閥門的調節，產生不規則的變化，這一切都增大了水泵選型設計的復雜性。因此，空調水系統成為空調系統運行節能的重要部分。
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空調循環水泵節能設計探討
水泵總是與流體的輸送管道聯合工作的，水泵的特性曲線與管網的特性曲線是一對矛盾的兩個方面，并有著緊密的關系，水泵的節能設計，就是對二者之間進行優化的過程。
空調水系統管網是一個龐大的閉式循環系統，而且并聯環路非常多，管網的特性也往往會由于閥門的調節，產生不規則的變化，這一切都增大了水泵選型設計的復雜性。因此，空調水系統成為空調系統運行節能的重要部分。
一、空調循環水泵的選型
水泵的主要性能參數有流量、揚程和工作效率。水泵的選型，就是確保水泵性能滿足空調設計的要求，并保持高效率工作。水泵的流量，一般是由冷熱源設備容量和供回水溫差所決定。水泵的揚程決定于水系統的阻力，因此要求空調水系統設計要進行準確的水力計算。
水泵選型揚程過大對能耗影響的分析，循環水泵選型工況點參數為：流量200m3/h，揚程32m，工作點的效率為70%，電動機功率30kW，管道特性系數假設水泵揚程偏大20%，選型工作點揚程H2=38.4m，實際工作點揚程與流量為H3=38m,Q3=218m3/h，正確設計水泵的軸功率N1=24.9kW。揚程偏大水泵工作點軸功率N2=32.7kW。
可以看出，管道系統的阻力估算過大，意味著水泵是根據錯誤的特性曲線選型運行時，水泵工作點為點3，工作效率也將下降，水泵的軸功率增加了約24%。此外，由于目前水泵產品質量和可靠性不斷提高，選擇水泵時，水量和揚程的附加不宜過大。
以上說明了水泵的選型對水泵運行節能的必要性，正確選擇水泵是水泵節能運行的基本要求。
二、供冷和供熱循環水泵分別設置的必要性
冷熱共用的兩管制空調水系統，由于空調冷熱負荷不同，供冷工況的供回水溫差又遠小于供熱工況，因此，供冷循環水量要遠大于供熱循環水量，對熱冬冷地區，供冷水量一般約為供熱水量的3倍。供熱時管網阻力比供冷工況時要小得多，因此，供冷、供熱共用水泵將出現以下運行方式：
(1)供熱時需要水泵利用閥門節流調節流量，見圖2，管網特性曲線由Ⅰ改變至Ⅱ,節能損失大，能量浪費嚴重，明顯是不合理的。
(2)將水泵變頻調速改變流量作熱水泵用。見圖2，假設夏冬流量比為3：1，仍以上述水泵為水泵轉速從1460r/min調至486.7 r/min，工作點從點1移至點3，供熱工況時調速范圍過大，尤其是并聯水泵系統中，其中一臺水泵運行時，水泵的工作效率比較低。
因此，供冷和供熱共用的水系統，宜根據供冷、供熱的不同工況分別選擇水泵，保持水泵全程的良好運行。
三、不同機型冷水機組水泵設計
對于低負荷段運行時問較長的空調系統，往往選擇大小不同機型冷水機組匹配的冷源方案，空調循環水泵的選型可能有以下兩種方式
(1)兩機型冷水機組流量不同，阻力相差較大時，宜胺一對一的配置方式。根據各環路的流量和阻力分別選擇水泵。其特點是節能、運行相對穩定，但當要求設置備用水泵時，管道較復雜。
(2)兩機型冷水機組流量不同，阻力相差不大時，為了管路簡單，也可以按水泵集中并聯布置方式。但是，冷水機組應設有效的流量平衡調節裝置，節能效果稍差。
四、多臺水泵并聯系統變臺數運行分析
空調水泵并聯布置是常見的設計方法，水泵的流量和揚程是按設計工況選型，當部分水泵運行時，系統流量減小，管網阻力降低。原設計水泵揚程偏高，單臺水泵流量增大。工作效率降低。圖3表示2臺水泵同時運行時，設計流量為Q2(2 Q1)，揚程為H1，當1臺水泵運行時，揚程降至H3，流量Q3>Ql，工作效率下降。可以看出，并聯水泵系統中，部分水泵工作時，水泵的工作狀況較差，水泵的工作效率降低，電耗增大，能量浪費具有一定隱蔽性。
為了水泵的合理運行，提出以下兩種運行模式。
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