空調循環水泵節能設計探討
發布日期:2021-9-1 14:00:13 瀏覽次數:
導讀:水泵總是與流體的輸送管道聯合工作的,水泵的特性曲線與管網的特性曲線是一對矛盾的兩個方面,并有著緊密的關系,水泵的節能設計,就是對二者之間進行優化的過程。
空調水系統管網是一個龐大的閉式循環系統,而且并聯環路非常多,管網的特性也往往會由于閥門的調節,產生不規則的變化,這一切都增大了水泵選型設計的復雜性。因此,空調水系統成為空調系統運行節能的重要部分。
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空調循環水泵節能設計探討
水泵總是與流體的輸送管道聯合工作的,水泵的特性曲線與管網的特性曲線是一對矛盾的兩個方面,并有著緊密的關系,水泵的節能設計,就是對二者之間進行優化的過程。
空調水系統管網是一個龐大的閉式循環系統,而且并聯環路非常多,管網的特性也往往會由于閥門的調節,產生不規則的變化,這一切都增大了水泵選型設計的復雜性。因此,空調水系統成為空調系統運行節能的重要部分。
一、空調循環水泵的選型
水泵的主要性能參數有流量、揚程和工作效率。水泵的選型,就是確保水泵性能滿足空調設計的要求,并保持高效率工作。水泵的流量,一般是由冷熱源設備容量和供回水溫差所決定。水泵的揚程決定于水系統的阻力,因此要求空調水系統設計要進行準確的水力計算。
水泵選型揚程過大對能耗影響的分析,循環水泵選型工況點參數為:流量200m3/h,揚程32m,工作點的效率為70%,電動機功率30kW,管道特性系數假設水泵揚程偏大20%,選型工作點揚程H2=38.4m,實際工作點揚程與流量為H3=38m,Q3=218m3/h,正確設計水泵的軸功率N1=24.9kW。揚程偏大水泵工作點軸功率N2=32.7kW。
可以看出,管道系統的阻力估算過大,意味著水泵是根據錯誤的特性曲線選型運行時,水泵工作點為點3,工作效率也將下降,水泵的軸功率增加了約24%。此外,由于目前水泵產品質量和可靠性不斷提高,選擇水泵時,水量和揚程的附加不宜過大。
以上說明了水泵的選型對水泵運行節能的必要性,正確選擇水泵是水泵節能運行的基本要求。
二、供冷和供熱循環水泵分別設置的必要性
冷熱共用的兩管制空調水系統,由于空調冷熱負荷不同,供冷工況的供回水溫差又遠小于供熱工況,因此,供冷循環水量要遠大于供熱循環水量,對熱冬冷地區,供冷水量一般約為供熱水量的3倍。供熱時管網阻力比供冷工況時要小得多,因此,供冷、供熱共用水泵將出現以下運行方式:
(1)供熱時需要水泵利用閥門節流調節流量,見圖2,管網特性曲線由Ⅰ改變至Ⅱ,節能損失大,能量浪費嚴重,明顯是不合理的。
(2)將水泵變頻調速改變流量作熱水泵用。見圖2,假設夏冬流量比為3:1,仍以上述水泵為水泵轉速從1460r/min調至486.7 r/min,工作點從點1移至點3,供熱工況時調速范圍過大,尤其是并聯水泵系統中,其中一臺水泵運行時,水泵的工作效率比較低。
因此,供冷和供熱共用的水系統,宜根據供冷、供熱的不同工況分別選擇水泵,保持水泵全程的良好運行。
三、不同機型冷水機組水泵設計
對于低負荷段運行時問較長的空調系統,往往選擇大小不同機型冷水機組匹配的冷源方案,空調循環水泵的選型可能有以下兩種方式
(1)兩機型冷水機組流量不同,阻力相差較大時,宜胺一對一的配置方式。根據各環路的流量和阻力分別選擇水泵。其特點是節能、運行相對穩定,但當要求設置備用水泵時,管道較復雜。
(2)兩機型冷水機組流量不同,阻力相差不大時,為了管路簡單,也可以按水泵集中并聯布置方式。但是,冷水機組應設有效的流量平衡調節裝置,節能效果稍差。
四、多臺水泵并聯系統變臺數運行分析
空調水泵并聯布置是常見的設計方法,水泵的流量和揚程是按設計工況選型,當部分水泵運行時,系統流量減小,管網阻力降低。原設計水泵揚程偏高,單臺水泵流量增大。工作效率降低。圖3表示2臺水泵同時運行時,設計流量為Q2(2 Q1),揚程為H1,當1臺水泵運行時,揚程降至H3,流量Q3>Ql,工作效率下降。可以看出,并聯水泵系統中,部分水泵工作時,水泵的工作狀況較差,水泵的工作效率降低,電耗增大,能量浪費具有一定隱蔽性。
為了水泵的合理運行,提出以下兩種運行模式。
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