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空调循环水泵节能设计探讨
发布时间：2019/1/22
空调循环水泵节能设计探讨
水泵总是与流体的输送管道联合工作的，水泵的特性曲线与管网的特性曲线是一对矛盾的两个方面，并有着紧密的关系，水泵的节能设计，就是对二者之间进行优化的过程。
空调水系统管网是一个庞大的闭式循环系统，而且并联环路非常多，管网的特性也往往会由于阀门的调节，产生不规则的变化，这一切都增大了水泵选型设计的复杂性。因此，空调水系统成为空调系统运行节能的重要部分。
一、空调循环水泵的选型
水泵的主要性能参数有流量、扬程和工作效率。水泵的选型，就是确保水泵性能满足空调设计的要求，并保持高效率工作。水泵的流量，一般是由冷热源设备容量和供回水温差所决定。水泵的扬程决定于水系统的阻力，因此要求空调水系统设计要进行准确的水力计算。
水泵选型扬程过大对能耗影响的分析，循环水泵选型工况点参数为：流量200m3/h，扬程32m，工作点的效率为70%，电动机功率30kW，管道特性系数假设水泵扬程偏大20%，选型工作点扬程H2=38.4m，实际工作点扬程与流量为H3=38m,Q3=218m3/h，正确设计水泵的轴功率N1=24.9kW。扬程偏大水泵工作点轴功率N2=32.7kW。
可以看出，管道系统的阻力估算过大，意味着水泵是根据错误的特性曲线选型运行时，水泵工作点为点3，工作效率也将下降，水泵的轴功率增加了约24%。此外，由于目前水泵产品质量和可靠性不断提高，选择水泵时，水量和扬程的附加不宜过大。
以上说明了水泵的选型对水泵运行节能的必要性，正确选择水泵是水泵节能运行的基本要求。
二、供冷和供热循环水泵分别设置的必要性
冷热共用的两管制空调水系统，由于空调冷热负荷不同，供冷工况的供回水温差又远小于供热工况，因此，供冷循环水量要远大于供热循环水量，对热冬冷地区，供冷水量一般约为供热水量的3倍。供热时管网阻力比供冷工况时要小得多，因此，供冷、供热共用水泵将出现以下运行方式：
(1)供热时需要水泵利用阀门节流调节流量，见图2，管网特性曲线由Ⅰ改变至Ⅱ,节能损失大，能量浪费严重，明显是不合理的。
(2)将水泵变频调速改变流量作热水泵用。见图2，假设夏冬流量比为3：1，仍以上述水泵为水泵转速从1460r/min调至486.7 r/min，工作点从点1移至点3，供热工况时调速范围过大，尤其是并联水泵系统中，其中一台水泵运行时，水泵的工作效率比较低。
因此，供冷和供热共用的水系统，宜根据供冷、供热的不同工况分别选择水泵，保持水泵全程的良好运行。
三、不同机型冷水机组水泵设计
对于低负荷段运行时问较长的空调系统，往往选择大小不同机型冷水机组匹配的冷源方案，空调循环水泵的选型可能有以下两种方式
(1)两机型冷水机组流量不同，阻力相差较大时，宜胺一对一的配置方式。根据各环路的流量和阻力分别选择水泵。其特点是节能、运行相对稳定，但当要求设置备用水泵时，管道较复杂。
(2)两机型冷水机组流量不同，阻力相差不大时，为了管路简单，也可以按水泵集中并联布置方式。但是，冷水机组应设有效的流量平衡调节装置，节能效果稍差。
四、多台水泵并联系统变台数运行分析
空调水泵并联布置是常见的设计方法，水泵的流量和扬程是按设计工况选型，当部分水泵运行时，系统流量减小，管网阻力降低。原设计水泵扬程偏高，单台水泵流量增大。工作效率降低。图3表示2台水泵同时运行时，设计流量为Q2(2 Q1)，扬程为H1，当1台水泵运行时，扬程降至H3，流量Q3>Ql，工作效率下降。可以看出，并联水泵系统中，部分水泵工作时，水泵的工作状况较差，水泵的工作效率降低，电耗增大，能量浪费具有一定隐蔽性。
为了水泵的合理运行，提出以下两种运行模式。
