1冷却水循环泵在空调水系统中的重要作用

空调冷冻水系统利用循环泵将冷冻水从冷冻室输送到各空调设备,实现空调冷热的交换、转移,达到空调调节的目的。循环泵是连接制冷主机和防用制冷设备的纽带,是为水系循环提供动力的空调系统的重要组成部分。

在设计和运营过程中,泵的选择不合理,经常出现“大马拉车”或泵长期超载运行等不理想的运行状态。在水泵的选择、设计和运行时,减少不合理因素,减少运行能耗,提高水泵寿命尤为重要。

空调循环泵是空调系统的重要组成部分,约占整个空调系统能耗的15% ~ 20%。大功率泵在空调冷冻水的循环过程中不能忽视温度上升作用,因此如何减少冷水循环泵中的浪费,挖掘潜力,对供热系统节能具有重要意义。(木制新教育暖通空调设计)

本文从空调循环泵的计算、选择、运行状态和运行等方面总结了应注意的几个问题。

2冷却水循环泵设计注意事项

2.1冬季和夏季的水泵匹配

在两种管制空调冷水系统中,根据冬季空调负荷和冷热水流量分别进行泵的选择,如果冬季工作条件差异很大,数量和流量不太相符,则应分别安装冷冻水和热水循环泵。(David Assell,Northern Exposure(美国电视剧),季节名言)如果基本一致,或者通过数量控制、变频操作等方式能够一致高效地工作,则可以用作冷冻水循环泵和热水循环泵。为了决定是否安装冬季热水循环泵,必须充分结合运营条件和项目投资情况。(木制新教育暖通空调设计)

对于2.2部分负荷

在选择配置水泵时,要充分分析和考虑在部分负荷下水泵运行和调整的对策。空调设备大多在部分负荷下运行,部分负荷下水泵运行费用的高低决定了整个系统循环泵能耗的多少,这部分是水泵节能运行的最大保证。

2.3泵和系统压力

高层建筑的循环泵应考虑泵体受到的静水压,并对泵提出压力要求。同时,泵选定后,必须满足系统的工作压力是否满足系统设置要求。如果超过系统内零件的压力容量,则必须更换压力容量大的零件,或重新分割系统设置,以减少系统工作压力。

2.4泵数量选择

根据冷水机组数量的不同,与冷水循环泵一致,不同的冷水机组需要考虑不同的压降对选定泵的影响。选择循环泵时,一般在两台以上,如果泵发生故障,为了满足系统的正常运行,最好考虑安装备用泵。(莎士比亚,模板,循环水,循环水,循环水,循环水,循环水)

2.5泵的形式选择

冷冻水系统的循环泵最好使用低速一级离心泵。这样可以使水泵运行噪音比较小。特别是安装在地板上的泵,设备振动对土建设施的影响也会减少。(大卫亚设、Northern Exposure(美国电视剧)、冷冻水系统、冷冻水系统)一般可以选择末端吸水泵,当流量大于500 m3/h时,建议使用双吸水泵。

2.6泵阻尼要求

根据减振要求,建议在泵基座下设置较大质量的钢筋混凝土板惰性块,在基板下配置减震器,以减少对土干、地基的振动影响。泵的出入口必须安装减振接头,以减少管道振动传输。

2.7泵管路要求

要在泵的水管上安装止回阀,防止突然启动引起的水锤作用。锤子会导致管道系统强烈振动、噪音、阀门、水泵损坏、甚至管道破裂等事故。(木制新教育暖通空调设计)

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3冷却水循环泵主要参数的选择

3.1泵的主要参数

冷冻水循环泵的主要参数有流量、升降、转速、功率分配和噪音等。主要需要计算的泵参数是流量和升降机。流量是根据有泵的系统的总循环水来选择的,在选择泵时,流量需要增加5%-10%的余量。泵的升力是一个非常重要的参数,包含了更多的影响因素,所以要慎重计算。计算压头损失会导致回路供水压力不足,不能将冷冻水送到压力损失较大的回路。例如,计算压力头损失大,泵举选择过大,会增加能耗,造成能源浪费。(木鸟暖豆老师微信83667919)

3.2循环水泵扬程计算

3.2.1泵举升计算的总公式

以闭式冷冻水系统为例,水泵扬程计算公式如下:

H=P1 P2 Pg

H——总压力损失,kPa;

P1——制冷装置压力损失,kPa;

P2——管线末端设备压力损失,kPa;

Pg——管道压力损失,kPa。

主要设备的压力损失可以由设备制造商提供,如果计算数据不足,可以根据表1进行估算。

3.2.2 管路压力损失计算

管路的压力损失计算公式如下:

△Pg =△Py+△Pj

式中 △Pg——管路的压力损失,kPa;

△Py——管路的沿程压力损失,kPa;

△Pj——管路的局部压力损失,kPa。

3.2.2.1 管路沿程压力损失计算

管路的沿程压力损失简易计算公式如下:

△Py =R×L

式中 △Py——管路的沿程压力损失,kPa;

R——单位长度直管段的摩擦阻力(习惯称比摩阻),

Pa/m;

L——直管段长度,m。

通常空调冷冻水系统的比摩阻控制在100~300 Pa/m,小管径管路的比摩阻会相对大些,较大管径的管路比摩阻会略小些。最大不要超过400 Pa/m。

3.2.2.2 管路局部压力损失计算

管路的局部压力损失是水在流动过程中遇到各种配件如弯头、三通、阀门等时,由于摩擦和涡流而导致的能量损失。习惯上称之为局部阻力。局部阻力和水流速度(动压)以及遇到的配件的类型有关。不同的配件有不同的局部阻力系数。局部阻力简易计算公式如下:

△Pj =ζ×ρ×v2/2

式中 △Pj——管路的局部压力损失,kPa;

ζ ——管道配件的局部阻力系数;

ρ——流体的密度,水取1 000 kg/m3;

v ——管道内流体的流速,m/s。

也可采用局部阻力当量长度来进行局部阻力计算,本文不再赘述。

当冷冻水系统管路较大,或者集中冷热源需向多个单体建筑进行供冷供热,需输送较长管路时,应进行详尽的沿程和局部阻力计算,当管路安装不确定或者前期资料不全时,可参照《城镇供热管网设计规范》(CJJ34—2010)第7.3.8条中的局部阻力和沿程管路的比值进行系数选取,进行阻力的大致估算。如表2所示。(树上鸟暖通杜老师微信 836667919)

3.2.3 扬程计算结果的附加

根据公式汇总后得出的便是空调水系统的总压头损失,需要注意的是,水泵扬程选定时应对计算的结果附加5%~10%的裕量。

4 冷冻水循环泵低能耗运行的措施

水泵低能耗运行是空调系统降低运行能耗的重要方面,我们可以从空调系统设置、水泵自身、管路设计、空调设备选取等多种形式、多种途径入手,降低水泵运行的能耗。(树上鸟暖通杜老师微信 836667919)

4.1 合理设置系统

前面我们也讲到空调系统多数时间是部分负荷运行,合理配置部分负荷下的机组和水泵的设置,使之在部分负荷下也能高效率运行,设置两台或者多台冷冻水机组及冷冻水循环泵,则保证在部分负荷情况下机组及水泵都能维持在设计的最高效率点工作;同时水泵设计为变频泵,在负荷进一步降低时,单台设备部分负荷情况下启动变频装置,保证水泵仍旧在最高效率点或最高效率点附近稳定工作。(树上鸟暖通杜老师微信 836667919)

4.2 选择工作效率较高的设备

目前市场上已经出现了工作效率≥0.85的水泵,选用此类高效率水泵可使得空调水系统的输送能效比(ER值)比《公共建筑节能设计标准》(GB50189—2005)中的限值降低17%左右。此举在降低运行能耗上也具有明显的效果。

4.3 控制管路压力损失

优化布置冷热源及管路走向,使冷热源尽量靠近负荷中心,减少管路敷设,同时也减少为平衡管路压力损失而增设的平衡阀、调节阀等,这就减少了相应的沿程损失和局部损失。有效降低了循环水泵的扬程,也就降低了循环水泵的配电功率。

此外,满足末端使用的情况下适量加大供回水温差,可以降低管路内的流量和流速,这在一定程度上降低了循环水泵的沿程损失和局部损失,对降低选用水泵的扬程也有积极作用。

4.4 选择高效低阻的空调设备

冷冻水机组、热交换器、组合式空调器、新风机组、风机盘管等产品的阻力最终都是依靠选用的循环水泵的扬程的来克服的。因此选用同等负荷参数下高换热效率低阻力的设备,对降低循环水泵的扬程有显著的意义。在没有管路间平衡、系统压力要求等其他因素影响的前提下,在选型比较时,尽量考虑能效高阻力小的设备。

[参考文献]

[1] 建设部工程质量安全监督与行业发展司&中国建筑标准 设计研究所编.全国民用建筑工程设计技术措施(暖通 空调·动力)[M].北京:中国计划出版社,2009.

[2] 陆耀庆主编.实用供热空调设计手册[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2008.

[3] 杨昌智编.暖通空调工程设计方法与系统分析[M].2版. 北京:中国建筑工业出版社,2005.

[4] 中国建筑科学研究院&中国建筑业协会建筑节能专业委 员会主编.公共建筑节能设计标准(GB50189—2005)[S].北京:中国建筑工业出版社,2005. (树上鸟暖通杜老师微信 836667919)


[5] 北京市煤气热力工程设计院有限公司主编.城镇供热管 网设计规范(CJJ34—2010)[S].北京:中国建筑工业 出版社,2010.


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