集中中央空调水系统中水泵的选择与节能措施分析

集中中央空调水系统中水泵的选择与节能措施分析

王永

中国石油集团东方地球物理勘探有限责任公司公共事务管理中心   河北涿州    072751

摘要：集中中央空调水系统中水泵属于耗能设备，为进行低碳生活思想理念，需注重水泵运行过程中能耗的降低。泵的选择需适应空调负荷变化规律，并且使季节负荷要求获得充分满足。进行空气调节设计时，运用的冷水机组一般在两台或者是两台以上。冷水泵以及冷却水泵为一泵一机状态，一次泵系统当中的冷水泵和二次泵系统当中一次泵流量与台数和冷水机实际台数和蒸发器具体额定流量之间相对应。集中中央空调水系统中水泵的合理选择和节能措施的有效制定具有重要现实意义。

关键词：集中中央空调；水系统；节能措施

公共建筑进行设计过程中，由于在使用功能上存在多种要求，因此集中中央空调需分设水系统，各个水系统回水管与供水管和集水器、分水器之间并联连接。当系统处于满负荷状态时，冷水泵运用并联方式对系统进行供水，水泵一般为两台或者是两台以上，结合设计工况展开工作过。处于非满负荷状态时，冷水泵不需要结合设计工况展开工作。为使空气调节系统中冷水泵运行时适应施工要求，达到安全运行与节能运行的目的，针对水系统特性与泵性能进行研究十分必要，水泵一般通过离心泵阐述^[1]。

一、水泵流量

冷水机组进行选择时，需将管道系统产生的冷量损失充分考虑其中。就冷水机组对应的制冷量来讲，需基于冷负荷数考虑附加，并且冷水泵在流量上和其进行对应。冷负荷在变小情况下，冷水机组在制冷量上便会自动有所减少，同时冷水泵水流量同样会减少^[2]。对于水流量来讲，需在冷水机组流量实际允许范围中，伴随冷水机组实际制冷量在自动状态下错数调节，进而和技能要求之间相对应。

二、水泵性能曲线、扬程、工作点

就水泵扬程来讲，需根据最为不利环路对应阻力增加附加值，附加值增加在百分之五到百分之十之间，水泵均会处于特定扬程和特定流量中工作^[3]。通过扬程曲线、流量曲线进行分析，能够了解扬程范围、流量范围，并且了解处于一定范围中可以实现高效率，即水泵处于这个范围中时才能和节能要求之间相符。

水泵位于水系统中进行工作时，工作点为水泵扬程曲线、流量曲线和水系统当中管路特性曲线之间形成的交点，交点对应的横坐标为稳定工作点。水泵进行稳定工作的条件为水泵流量和水系统具体要求之间在流量上保持一致，也就是水系统阻力与水泵扬程之间相等。

3. 集中中央空调水系统中水泵的选择

（一）选择的类型

进行工程设计过程中，水泵流量与扬程数据确定就可以结合水泵性能曲线处于的高效率区间，然后展开水泵选择。根据扬程曲线、流量可以划分为三种类型：首先，驼峰型。特点为流量由零增加情况下，扬程会有所上升，达到最值以后逐渐开始下降。其次，陡降型。特点在于流量发生变化情况下，扬程发生的变化比较大。最后，平坦型。特点在于流量发生变化过程中，扬程发生的变化较小，并且扬程曲线、流量曲线比较平坦。对于驼峰型水泵来讲，一定运行状态下，工作可能会不稳定，应不对其采用。陡峰型水泵在外界因素发生的变化，需水泵减少流量时，扬程增加会比较大，并且电功率降低会比较小^[4]。就平坦型水泵来讲，如果外界因素发生变化，需减小水泵流量时，则电功率降低会比较大。因此对于空调水系统来讲，选择水泵时平坦型水泵获得的节能效果更为明显。

2. 安全性考虑

选择水泵过程中，需关注水泵壳体与水泵填料实际承压能力能否适应水泵水系统在静压方面的要求，进而使水泵可以在水系统当中实现安全工作。

2. 节能性考虑

基于节能角度进行分析，如果噪声允许，展开水泵选择需尽量选择高转速水泵。由于水泵形成的机械性损失当中，在叶轮进行转动时外表和机壳中流体之间产生圆盘摩擦损失一般占据主要部分。水泵扬程为一定情况下，转速如果增加，水泵叶轮直径会有所减少，进而圆盘摩擦产生的损失会明显降低，而水泵在效率上会有所提高。一般来讲，水泵转速为1450r/min与2900r/min两种，后一种在效率上会高于前一种，并且价格方面也比较低。

3. 集中中央空调水系统中水泵节能措施

水系统阻力为局部阻力、沿程阻力构成，设计空气调节使用的水流速度对应范围中，两种阻力均和平均流速平方为正比关系。处于确定水系统中，系统产生流量小，阻力也比较小，系统产生的流量大，阻力也大^[5]。水泵设计时是基于确定扬程与确定流量选择，在选定水泵以后，性能曲线便能确定，根据上述原理，通过三台规格和型号相同的水泵进行并联针对水泵节能调节进行分析探讨。

总冷负荷超出设计负荷三分之二情况下，应将三天冷水机组以及冷水泵开启，总冷负荷从满负荷逐渐向三分之二负荷进行递减过程中，冷水机组在制冷量上可以进行自动调节，实现逐步减少。从节能角度进行分析，通过冷水机组进行直接供冷过程中，空调供回水在温差方面，应恒定于原有数据之上，这就需要水系统在水流量上有所减小。水系统中的水流量有所减小时，水系统在管路方面的阻力也会有所减小，但是冷水泵扬程曲线、流量曲线不发生变化。水泵扬程和水系统管路阻力相比更大。在水流能量出现过剩情况时，水流会明显加速，水系统在水流量方面会有所增加，造成通过冷水泵流量减小将水泵能耗减小的目的难以实现。

（一）改变水流量

为促进水系统水流量能够随着总冷负荷减小有所减小，可以运用这几种方式：首先，将水系统阀门关小，使水系统阻力得以增加。但是运用这种方式时，虽然能够使水系统实际水流量有所减少，但是水系统由于阻力有所增加，因此水泵扬程也会有所提高，不能实现节能目的。其次，针对水泵转速进行调节，并且将水泵性能曲线改变，进而使水系统对应管路特性曲线和水泵扬程性能曲线、流量曲线之间交点水流量可以得到一定程度减小，减小到需达到的数据，进而实现节能目的。水泵性能曲线为转速决定，转速发生改变以后，性能曲线也会发生改变。就水泵转速来讲，其和流量之间为正比关系，当转速有所减小，流量会相应有所减小，能够使其和水系统要求的实际水流量之间保持一致。而水泵电功率和流量为三次方关系，在流量减小以后，电功率也会明显减小。

（二）配备变频设备

水泵可以配备变频设施，针对水系统相关温度参数进行设定，针对水泵电机输出交流电源实际频率进行调节，进而使水泵在转速上发生改变，进而实现对水泵流量的调节，实现节能目的。

总冷负荷下降到设计总冷负荷三分之二情况下，如果将三台冷水机组以及三台冷水机泵开启，水流量会近似66.66%，水冷机组流量开启水流量都不超过60%，因此总负荷超出三分之二将三台冷水泵开启，实现对水泵流量的调节时，不需要将冷水机组对应的流量开关能否开启考虑其中。总冷负荷等于或者是小于设计冷负荷三分之二，同时大于三分之一情况下，将两台冷水泵以及两台冷水机组开启，水系统在总水流量方面需相应有所减少，并且水系统在阻力上也需降低。在不对冷水泵的扬程曲线、流量曲线做出改变的情况下，水泵扬程与水系统管路阻力相比更大情况下，冷水泵在流量上与选定流量相比更大，并且水泵功率会明显增大，增加单台水泵产生的能量损耗，因此可以运用变频设施将水泵转速改变，实现对水泵流量的调节，进而达到节能目的。

结束语：

总之，集中中央空调水系统进行水泵选择时，应综合考虑多种因素，其中包括安全性、节能性，运用节能措施时，需将空调水系统实际运行特点考虑其中，保证节能措施在运用时的科学性。

参考文献：

[1] 于军琪,张瑞,赵安军,等. 中央空调系统并联水泵节能优化群智能控制算法[J]. 控制理论与应用,2020,37(10):2155-2162.

[2] 刘源,冉懋君,王道雄,等. 新时期下现代医院中央空调节能技术探析[J]. 智能建筑与工程机械,2020(6):89-91.

[3] 梁晓军,陆鹏,耿政祥,等. 江苏省昆山市电影院室内空气及集中空调送风质量[J]. 环境与职业医学,2020,37(9):882-885,890.

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