空調(diào)循環(huán)水泵節(jié)能設(shè)計(jì)探討
發(fā)布日期：2021/9/1 14:00:13 瀏覽次數(shù)：
導(dǎo)讀：水泵總是與流體的輸送管道聯(lián)合工作的，水泵的特性曲線與管網(wǎng)的特性曲線是一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，并有著緊密的關(guān)系，水泵的節(jié)能設(shè)計(jì)，就是對(duì)二者之間進(jìn)行優(yōu)化的過程。
空調(diào)水系統(tǒng)管網(wǎng)是一個(gè)龐大的閉式循環(huán)系統(tǒng)，而且并聯(lián)環(huán)路非常多，管網(wǎng)的特性也往往會(huì)由于閥門的調(diào)節(jié)，產(chǎn)生不規(guī)則的變化，這一切都增大了水泵選型設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。因此，空調(diào)水系統(tǒng)成為空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能的重要部分。
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空調(diào)循環(huán)水泵節(jié)能設(shè)計(jì)探討
水泵總是與流體的輸送管道聯(lián)合工作的，水泵的特性曲線與管網(wǎng)的特性曲線是一對(duì)矛盾的兩個(gè)方面，并有著緊密的關(guān)系，水泵的節(jié)能設(shè)計(jì)，就是對(duì)二者之間進(jìn)行優(yōu)化的過程。
空調(diào)水系統(tǒng)管網(wǎng)是一個(gè)龐大的閉式循環(huán)系統(tǒng)，而且并聯(lián)環(huán)路非常多，管網(wǎng)的特性也往往會(huì)由于閥門的調(diào)節(jié)，產(chǎn)生不規(guī)則的變化，這一切都增大了水泵選型設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。因此，空調(diào)水系統(tǒng)成為空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能的重要部分。
一、空調(diào)循環(huán)水泵的選型
水泵的主要性能參數(shù)有流量、揚(yáng)程和工作效率。水泵的選型，就是確保水泵性能滿足空調(diào)設(shè)計(jì)的要求，并保持高效率工作。水泵的流量，一般是由冷熱源設(shè)備容量和供回水溫差所決定。水泵的揚(yáng)程決定于水系統(tǒng)的阻力，因此要求空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要進(jìn)行準(zhǔn)確的水力計(jì)算。
水泵選型揚(yáng)程過大對(duì)能耗影響的分析，循環(huán)水泵選型工況點(diǎn)參數(shù)為：流量200m3/h，揚(yáng)程32m，工作點(diǎn)的效率為70%，電動(dòng)機(jī)功率30kW，管道特性系數(shù)假設(shè)水泵揚(yáng)程偏大20%，選型工作點(diǎn)揚(yáng)程H2=38.4m，實(shí)際工作點(diǎn)揚(yáng)程與流量為H3=38m,Q3=218m3/h，正確設(shè)計(jì)水泵的軸功率N1=24.9kW。揚(yáng)程偏大水泵工作點(diǎn)軸功率N2=32.7kW。
可以看出，管道系統(tǒng)的阻力估算過大，意味著水泵是根據(jù)錯(cuò)誤的特性曲線選型運(yùn)行時(shí)，水泵工作點(diǎn)為點(diǎn)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(chǎn)品質(zhì)量和可靠性不斷提高，選擇水泵時(shí)，水量和揚(yáng)程的附加不宜過大。
以上說明了水泵的選型對(duì)水泵運(yùn)行節(jié)能的必要性，正確選擇水泵是水泵節(jié)能運(yùn)行的基本要求。
二、供冷和供熱循環(huán)水泵分別設(shè)置的必要性
冷熱共用的兩管制空調(diào)水系統(tǒng)，由于空調(diào)冷熱負(fù)荷不同，供冷工況的供回水溫差又遠(yuǎn)小于供熱工況，因此，供冷循環(huán)水量要遠(yuǎn)大于供熱循環(huán)水量，對(duì)熱冬冷地區(qū)，供冷水量一般約為供熱水量的3倍。供熱時(shí)管網(wǎng)阻力比供冷工況時(shí)要小得多，因此，供冷、供熱共用水泵將出現(xiàn)以下運(yùn)行方式：
(1)供熱時(shí)需要水泵利用閥門節(jié)流調(diào)節(jié)流量，見圖2，管網(wǎng)特性曲線由Ⅰ改變至Ⅱ,節(jié)能損失大，能量浪費(fèi)嚴(yán)重，明顯是不合理的。
(2)將水泵變頻調(diào)速改變流量作熱水泵用。見圖2，假設(shè)夏冬流量比為3：1，仍以上述水泵為水泵轉(zhuǎn)速?gòu)?460r/min調(diào)至486.7 r/min，工作點(diǎn)從點(diǎn)1移至點(diǎn)3，供熱工況時(shí)調(diào)速范圍過大，尤其是并聯(lián)水泵系統(tǒng)中，其中一臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，水泵的工作效率比較低。
因此，供冷和供熱共用的水系統(tǒng)，宜根據(jù)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(yùn)行。
三、不同機(jī)型冷水機(jī)組水泵設(shè)計(jì)
對(duì)于低負(fù)荷段運(yùn)行時(shí)問較長(zhǎng)的空調(diào)系統(tǒng)，往往選擇大小不同機(jī)型冷水機(jī)組匹配的冷源方案，空調(diào)循環(huán)水泵的選型可能有以下兩種方式
(1)兩機(jī)型冷水機(jī)組流量不同，阻力相差較大時(shí)，宜胺一對(duì)一的配置方式。根據(jù)各環(huán)路的流量和阻力分別選擇水泵。其特點(diǎn)是節(jié)能、運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定，但當(dāng)要求設(shè)置備用水泵時(shí)，管道較復(fù)雜。
(2)兩機(jī)型冷水機(jī)組流量不同，阻力相差不大時(shí)，為了管路簡(jiǎn)單，也可以按水泵集中并聯(lián)布置方式。但是，冷水機(jī)組應(yīng)設(shè)有效的流量平衡調(diào)節(jié)裝置，節(jié)能效果稍差。
四、多臺(tái)水泵并聯(lián)系統(tǒng)變臺(tái)數(shù)運(yùn)行分析
空調(diào)水泵并聯(lián)布置是常見的設(shè)計(jì)方法，水泵的流量和揚(yáng)程是按設(shè)計(jì)工況選型，當(dāng)部分水泵運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)流量減小，管網(wǎng)阻力降低。原設(shè)計(jì)水泵揚(yáng)程偏高，單臺(tái)水泵流量增大。工作效率降低。圖3表示2臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行時(shí)，設(shè)計(jì)流量為Q2(2 Q1)，揚(yáng)程為H1，當(dāng)1臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，揚(yáng)程降至H3，流量Q3>Ql，工作效率下降?？梢钥闯?，并聯(lián)水泵系統(tǒng)中，部分水泵工作時(shí)，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(fèi)具有一定隱蔽性。
為了水泵的合理運(yùn)行，提出以下兩種運(yùn)行模式。
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