浅析中央空调循环水泵的选择

浅析中央空调循环水泵的选择浅析中央空调循环水泵的选择陆建清苏州市建筑设计研究院有限责任公司苏州215021摘要:空气调节系统中釆用循环水泵输送冷热介质以满足冬夏空调的要求,同时应最大限度地降低能耗。本文通过分析中央空调系统水泵运行工况,强调了合理选择循环水泵扬程的重要性,提出在水泵的选择设计中,应注意水泵的性能曲线及管网的特性曲线对于水泵运行的影响,以节约能源。该方法在空调设计中,具有实际应用意义关键词:管路特性曲线水泵性能曲线并联扬程节能引言随着经济的持续发展和人们对居住环境舒适性要求的提高,中央空调在商业和民用建筑中越来越普及,其能耗在社会总能耗中所占比例也在不断上升。暖通空调系统耗能约占建筑总能耗的65%左右。目前建筑系统中风机水泵的电力消耗占我国城镇建筑运行电耗的10%以上。造成水泵能耗过高的主要原因之一是:设计与设备选择时无准确的设计与选择方法使水泵性能与管网不匹配,扬程偏大。因此,水泵的合理选择和匹配,是中央空调水系统正常运行和节能的关键。本文对中央空调中循环水泵选型设计的相关问题进行了探讨。空调循环水泵的配置原则:《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003及《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005指出:a.除空调热水与空调冷水的流量和管网阻力相吻合的情况外,两管制空调水系统应分别设置冷水及热水循环泵;b.除采用模块式等小型机组和采用一次泵变流量的情况外,一次泵系统循环水泵及」次泵系统中一级冷水泵,应与冷水机组的台数和流量相对应。详见附图(一)、(二)冷冻水泵p①冷水机组冷冻水泵p①①冷水机组循环水泵与冷水机组一对一接管(不设备用泵)苏州市建筑设计研究院有限责任公司浅析中央空调循环水泵的选择冷冻水泵⊙①P①P冷水机组冷冻水泵⊙①冷冻水泵⊙①D冷水机组循环水泵与冷水机组一对一接管(设备用泵)多台一次冷水泵之间通过共用集管连接时,每台冷水机组入口或出口管道上宜设电动阀,电动阀宜与对应运行的冷水机组和冷冻水泵联锁。详见附图(三)。冷冻水泵①冷水机组①⊙冷冻水泵岭水机组循环水泵与岭水机组共用集管三:循环水泵性能曲线的选择中央空调水系统宜选用低比转数的单级离心泵;选型及定货应明确提出水泵的承压要求b.选择中央空调循环水泵时,应使其设计运行工作点处于高效区c.中央空调的循环水泵主要是为冷热媒的循环流动提供动力,但随着室外温度变化系统所需要的循环水泵的流量可能会相差很大。这就要求在水泵的选型设计中要考虑多方面的因素,供暖、空调系统中的水泵总是与特定的管路相连,工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线共同决定。循环水泵的工作特性曲线有平坦型、陡降型和驼峰型三种。根据用途、管路特性、流量变化的不同,应选择特性曲线有平坦型特性的水泵。性能曲线平坦的水泵其最大优点是:水泵在较大的流量范围内都能在较高的效率区间内运行,节能效果明显。可满足采暖或空调水系统流量变化时,泵的扬程变化小的特点,使苏州市建筑设计研究院有限责任公司浅析中央空调循环水泵的选择系统运行时,具有良好的水力稳定性,降低水力失调的程度。当系统选用单台水泵或者两台但为一用一备时,则应选用性能曲线较为平坦的水泵(如图水泵特性曲线对扬程的影响所示)。两台水泵的流量和扬程特性曲线分别为A变为B,当泵的流量发生变化时,假设管路特性曲线由原来的M变为N,从图中可以看出性能曲线比较平坦的水泵B的扬程变化为AHl2性能曲线比较陡的水泵A的扬程变化为△H1,由图中可以看出△H1>△H2。显然从管网的水力稳定性来看选泵B优于选泵A。HM平坦性曲线B的水泵优点四:合理选择水泵的扬程:a.应进行水力计算(先估算后校核),确定合理的空调冷、热水循环泵的扬程,选择水泵寸使其设计运行工作点处于高效区。空气调节冷热水系统的输送能效比(ER):ER=0.02342H(△T.η),应满足公共建筑节能设计标准》GB50189-2005第5.3.27的要求。避免因循环水泵容量过大,造成工程投资和运行费用的严重浪费。b.水泵扬程估算:暖通水泵的选择:通常选用比转薮ns在130~150的离心式清水泵,水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1~1.2倍(单台取1.1,两台并联取1.2。按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH20,水泵扬程(m20)Hmax=△P1+△P2+0.05L(1+K)△P1为冷水机组蒸发器的水压降。△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。L为该最不利环路的管长苏州市建筑设计研究院有限责任公司浅析中央空调循环水泵的选择K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值,当最不利环路较长时K值取0.2~0.3,最不利环路较短时K值取0.4~0.6五:夏季循环水泵的选择a.空调系统中的水泵总是与特定的管路相连,其工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线共同决定。在对流量和扬程乘以一定的安全裕量后,进行水泵的选择。若未进行设计计算,认为扬程大一些保险,或因选不到合适型号的泵而选用扬程过大的泵,导致所选择的水泵不能满足要求,造成巨大浪费,甚至水泵不能正常工作b.如图所示,曲线M为管路的特性曲线,流量Q1是系统设计流量,在此流量下,管路的阻力为H1,即水泵的扬程为H1,应选用性能曲线如图中曲线A所示的水泵,使工作点落在水泵性能曲线A和管路特性曲线M的交点1上。但若未进行水力计算或为求保险而使所选水泵扬程过大,实际选用了额定流量为Q1,扬程为H3的性能曲线为B的水泵的话,若不对管路进行调节,则水泵的工作点将移至曲线B和M的交点2处,则此时系统中的水流量将大于设计流量Q1,达到2,系统中出现大流量小温差的工作情况,且由于泵B的扬程大于泵A。其所配电杋功率也大,使得能源消耗増多,运行极不经济,更不能满足最大输送能效比(ER)的要求。H不同水泵的工作点变化图苏州市建筑设计研究院有限责任公司浅析中央空调循环水泵的选择C.以一幢约100m高的高层建筑空调水系统一次泵为例,分析其压力损失,也即循环水泵所需的扬程1.冷水机组阻力:取6080kPa(8m水柱);2.管路阻力:取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa;取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m,则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa;如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%,则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa;系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa(14m水柱);3.空调末端装置阻力:组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大,故取前者的阻力为4550kPa(4.5m水柱);4.二通调节阀的阻力:取40kPa(0.4m水柱)5水系统的各部分阻力之和为:80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa(30.5m水柱)6.水泵扬程:取10%的安全系数,则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。六:冬季循环水泵的选择a.华东地区很多空调设计都是冬夏两用的,即随着季节的变化,为盘管供应冷水或热水冬季热负荷一般比夏季冷负荷小,且空调水系统供回水温差夏季一般取5℃,冬季取10℃根据空调水系统循环流量计算公式G=KQ/1.163△T(式中Q为空调负荷KW,ΔT为水系统温差℃,K为水泵流量附加系数1.051.1,G为水系统循环流量m3/h,),则夏季空调循环水流量将是冬季的2-3倍。假设冬季流量为夏季流量的1/3,系统设计采用双管制系统,即管路特性曲线冬夏季是一致的,由H=SQ,得到H/H2=Q12/Q2,则系统热水阻力取1820M,取水泵效率65%,此时热水的ER=0.002342*20/(10*0.65)=0.0072满足节能要求七结论a.在设计空调水系统时应进行必要的水力计算,确保选用水泵的扬程合理。对水泵扬程的选取不能认为越大越保险,而要重视运行的经济性,避免随意加大扬程。应对空调系统各种设备的综合配置进行全面的技术经济分析,避免造成工程初投资增加及“大马拉小车”等浪费资源的现象。在方案设计阶段应依据使用功能、高低峰负荷时间、系统特征以及其它条件,针对空调系统中的冷水机组、循环泵、冷却塔等设备的综合配置进行全面充分的技术经济分析,以期在满足使用功能的前提下降低工程造价和运行费用。b.选择循环水泵时,注意水泵工况点向右偏移现象,以保障水泵扬程变化在系统正常运行的允许范围之内c.要重视中央空调循环水流量变化的特点,在夏季与冬季水量变化很大时,采用分苏州市建筑设计研究院有限责任公司浅析中央空调循环水泵的选择设循环水泵方案,或用调速水泵,或采用直径不等的两套叶轮,以节约能源,保证系统可靠高效运行。参考文献:[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册.北京:中国建筑工业出版社,第二版[2]《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)3]《公共建筑节能设计标准》(GB50189-2005)苏州市建筑设计研究院有限责任公司