1冷凍水循環(huán)泵在空調(diào)水系統(tǒng)中的重要作用
空調(diào)冷凍水系統(tǒng)利用循環(huán)泵將冷凍水從制冷機(jī)房輸送到各空調(diào)設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)空調(diào)冷熱量的交換、轉(zhuǎn)移，達(dá)到空氣調(diào)節(jié)的目的。循環(huán)水泵是聯(lián)系制冷主機(jī)和房間用冷設(shè)備的紐帶，為水系統(tǒng)的循環(huán)提供動(dòng)力，是空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分。
在設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中常發(fā)現(xiàn)水泵選型不合理，造成“大馬拉小車”或者水泵長(zhǎng)期過載運(yùn)行等非理想的運(yùn)行狀態(tài)。減少水泵在選擇、設(shè)計(jì)及運(yùn)行時(shí)的不合理因素，降低運(yùn)行能耗，提高水泵使用壽命顯得尤為重要。
空調(diào)循環(huán)水泵作為空調(diào)系統(tǒng)的重要組成部分，約占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)能耗的15%～20%。大功率水泵對(duì)空調(diào)冷凍水在循環(huán)過程中的溫升作用不可忽視，因此如何在冷水循環(huán)泵中減少浪費(fèi)和挖掘潛力，對(duì)暖通系統(tǒng)節(jié)能會(huì)有重大意義。（樹上鳥教育暖通設(shè)計(jì)）
本文將對(duì)空調(diào)循環(huán)水泵的計(jì)算、選型、工作狀態(tài)以及運(yùn)行等方面需要注意的一些問題進(jìn)行總結(jié)分析。
2冷凍水循環(huán)泵設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
2.1冬夏工況的水泵選配
兩管制空調(diào)冷水系統(tǒng)中，根據(jù)冬夏季空調(diào)負(fù)荷和冷熱水流量分別進(jìn)行水泵選型，如果冬夏季工況差異較大，水量及揚(yáng)程難以匹配，宜分別設(shè)置冷凍水和熱水循環(huán)泵。如果能基本匹配或者采用數(shù)量調(diào)節(jié)、變頻運(yùn)行等方式可以匹配且能實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行，則可以以冷凍水循環(huán)泵兼做熱水循環(huán)泵使用。應(yīng)充分結(jié)合運(yùn)行工況和項(xiàng)目投資情況來確定是否設(shè)置冬季熱水循環(huán)泵。（樹上鳥教育暖通設(shè)計(jì)）
2.2部分負(fù)荷時(shí)的情況
選擇配置水泵時(shí)，應(yīng)充分分析和考慮在部分負(fù)荷下水泵運(yùn)行和調(diào)節(jié)的對(duì)策，空調(diào)設(shè)備絕大部分時(shí)間處于部分負(fù)荷情況下工作，部分負(fù)荷時(shí)水泵運(yùn)行費(fèi)用的高低，決定了整個(gè)系統(tǒng)循環(huán)泵能耗的多少，該部分是水泵節(jié)能運(yùn)行最大的保證。
2.3水泵及系統(tǒng)承壓情況
在高層建筑中的循環(huán)水泵，必須考慮泵體所承受的靜水壓力，并提出對(duì)水泵的承壓要求；同時(shí)水泵選定后需符合系統(tǒng)的工作壓力是否滿足系統(tǒng)設(shè)置的需要，如有超過系統(tǒng)內(nèi)部件的承壓能力，應(yīng)該更換承壓能力大的部件，或者重新劃分系統(tǒng)設(shè)置降低系統(tǒng)工作壓力。
2.4水泵數(shù)量選定
根據(jù)冷水機(jī)組的數(shù)量來匹配冷水循環(huán)泵，要考慮到不同冷水機(jī)組不同的壓力降對(duì)選型水泵的影響。選用循環(huán)水泵時(shí)一般不少于兩臺(tái)，同時(shí)宜考慮設(shè)置備用泵，用來保證有水泵出現(xiàn)故障時(shí)仍能滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
2.5水泵形式的選定
冷凍水系統(tǒng)的循環(huán)泵宜選用低比轉(zhuǎn)速的單級(jí)離心泵，這樣水泵運(yùn)行噪聲會(huì)比較小，尤其對(duì)安裝在樓板上的水泵來講，這樣也會(huì)減少設(shè)備振動(dòng)對(duì)土建設(shè)施的影響。一般可以選用端吸泵，流量大于500m3/h時(shí)，宜選用雙吸泵。
2.6水泵減震要求
根據(jù)減振要求宜在水泵底座下設(shè)置具有較大質(zhì)量的鋼筋混凝土板惰性塊，再在板下配置減振器，減少對(duì)土建地面、基礎(chǔ)的振動(dòng)影響。水泵的進(jìn)出水口應(yīng)該安裝減振接頭，以減少管道振動(dòng)的傳遞。
2.7水泵管路的要求
在水泵的出水管應(yīng)該安裝止回閥，以防止突然啟停造成的水錘作用。水錘作用具有極大的破壞性，可導(dǎo)致管道系統(tǒng)的強(qiáng)烈振動(dòng)、噪聲，造成閥門、水泵破壞，甚至管道破裂等事故。（樹上鳥教育暖通設(shè)計(jì)）
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3冷凍水循環(huán)泵主要參數(shù)的選定
3.1水泵的主要參數(shù)
冷凍水循環(huán)泵主要參數(shù)有流量、揚(yáng)程、轉(zhuǎn)速、配電功率以及噪聲等。主要需要計(jì)算的水泵參數(shù)是流量和揚(yáng)程。流量根據(jù)水泵所處的系統(tǒng)總循環(huán)水量來選取，選定水泵時(shí)流量應(yīng)附加5%～10%的裕量。水泵的揚(yáng)程是極為關(guān)鍵的一個(gè)參數(shù)，包含了較多的影響因素，需仔細(xì)計(jì)算。計(jì)算壓頭損失若不足會(huì)造成環(huán)路供水壓力不夠，不能將冷凍水送到壓力損失較大的環(huán)路，如計(jì)算壓頭損失偏大，會(huì)造成水泵揚(yáng)程選取的過大，勢(shì)必帶來能耗增大，造成了能源的浪費(fèi)。（樹上鳥暖通杜老師微信836667919）
3.2循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算
3.2.1水泵揚(yáng)程計(jì)算總公式
以閉式冷凍水系統(tǒng)為例，水泵揚(yáng)程計(jì)算公式如下：
H=△P1+△P2+△Pg
式中H——壓力總損失，kPa；
△P1——制冷機(jī)組壓力損失，kPa；
△P2——管路的末端設(shè)備壓力損失，kPa；
△Pg——管路的壓力損失，kPa。
主要設(shè)備的壓力損失可由設(shè)備廠家提供，計(jì)算數(shù)據(jù)缺乏時(shí)可按照表1進(jìn)行估算。
3.2.2管路壓力損失計(jì)算
管路的壓力損失計(jì)算公式如下：
△Pg=△Py+△Pj
式中△Pg——管路的壓力損失，kPa；
△Py——管路的沿程壓力損失，kPa；
△Pj——管路的局部壓力損失，kPa。
3.2.2.1管路沿程壓力損失計(jì)算
管路的沿程壓力損失簡(jiǎn)易計(jì)算公式如下：
△Py=R×L
式中△Py——管路的沿程壓力損失，kPa；
R——單位長(zhǎng)度直管段的摩擦阻力（習(xí)慣稱比摩阻），
Pa/m；
L——直管段長(zhǎng)度，m。
通?？照{(diào)冷凍水系統(tǒng)的比摩阻控制在100～300Pa/m，小管徑管路的比摩阻會(huì)相對(duì)大些，較大管徑的管路比摩阻會(huì)略小些。最大不要超過400Pa/m。
3.2.2.2管路局部壓力損失計(jì)算
管路的局部壓力損失是水在流動(dòng)過程中遇到各種配件如彎頭、三通、閥門等時(shí)，由于摩擦和渦流而導(dǎo)致的能量損失。習(xí)慣上稱之為局部阻力。局部阻力和水流速度（動(dòng)壓）以及遇到的配件的類型有關(guān)。不同的配件有不同的局部阻力系數(shù)。局部阻力簡(jiǎn)易計(jì)算公式如下：
△Pj=ζ×ρ×v2/2
式中△Pj——管路的局部壓力損失，kPa；
ζ——管道配件的局部阻力系數(shù)；
ρ——流體的密度，水取1000kg/m3；
v——管道內(nèi)流體的流速，m/s。
也可采用局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度來進(jìn)行局部阻力計(jì)算，本文不再贅述。
當(dāng)冷凍水系統(tǒng)管路較大，或者集中冷熱源需向多個(gè)單體建筑進(jìn)行供冷供熱，需輸送較長(zhǎng)管路時(shí)，應(yīng)進(jìn)行詳盡的沿程和局部阻力計(jì)算，當(dāng)管路安裝不確定或者前期資料不全時(shí)，可參照《城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34—2010）第7.3.8條中的局部阻力和沿程管路的比值進(jìn)行系數(shù)選取，進(jìn)行阻力的大致估算。如表2所示。（樹上鳥暖通杜老師微信836667919）
3.2.3揚(yáng)程計(jì)算結(jié)果的附加
根據(jù)公式匯總后得出的便是空調(diào)水系統(tǒng)的總壓頭損失，需要注意的是，水泵揚(yáng)程選定時(shí)應(yīng)對(duì)計(jì)算的結(jié)果附加5%～10%的裕量。
4冷凍水循環(huán)泵低能耗運(yùn)行的措施
水泵低能耗運(yùn)行是空調(diào)系統(tǒng)降低運(yùn)行能耗的重要方面，我們可以從空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置、水泵自身、管路設(shè)計(jì)、空調(diào)設(shè)備選取等多種形式、多種途徑入手，降低水泵運(yùn)行的能耗。（樹上鳥暖通杜老師微信836667919）
4.1合理設(shè)置系統(tǒng)
前面我們也講到空調(diào)系統(tǒng)多數(shù)時(shí)間是部分負(fù)荷運(yùn)行，合理配置部分負(fù)荷下的機(jī)組和水泵的設(shè)置，使之在部分負(fù)荷下也能高效率運(yùn)行，設(shè)置兩臺(tái)或者多臺(tái)冷凍水機(jī)組及冷凍水循環(huán)泵，則保證在部分負(fù)荷情況下機(jī)組及水泵都能維持在設(shè)計(jì)的最高效率點(diǎn)工作；同時(shí)水泵設(shè)計(jì)為變頻泵，在負(fù)荷進(jìn)一步降低時(shí)，單臺(tái)設(shè)備部分負(fù)荷情況下啟動(dòng)變頻裝置，保證水泵仍舊在最高效率點(diǎn)或最高效率點(diǎn)附近穩(wěn)定工作。（樹上鳥暖通杜老師微信836667919）
4.2選擇工作效率較高的設(shè)備
目前市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了工作效率≥0.85的水泵，選用此類高效率水泵可使得空調(diào)水系統(tǒng)的輸送能效比（ER值）比《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189—2005）中的限值降低17%左右。此舉在降低運(yùn)行能耗上也具有明顯的效果。
4.3控制管路壓力損失
優(yōu)化布置冷熱源及管路走向，使冷熱源盡量靠近負(fù)荷中心，減少管路敷設(shè)，同時(shí)也減少為平衡管路壓力損失而增設(shè)的平衡閥、調(diào)節(jié)閥等，這就減少了相應(yīng)的沿程損失和局部損失。有效降低了循環(huán)水泵的揚(yáng)程，也就降低了循環(huán)水泵的配電功率。
此外，滿足末端使用的情況下適量加大供回水溫差，可以降低管路內(nèi)的流量和流速，這在一定程度上降低了循環(huán)水泵的沿程損失和局部損失，對(duì)降低選用水泵的揚(yáng)程也有積極作用。
4.4選擇高效低阻的空調(diào)設(shè)備
冷凍水機(jī)組、熱交換器、組合式空調(diào)器、新風(fēng)機(jī)組、風(fēng)機(jī)盤管等產(chǎn)品的阻力最終都是依靠選用的循環(huán)水泵的揚(yáng)程的來克服的。因此選用同等負(fù)荷參數(shù)下高換熱效率低阻力的設(shè)備，對(duì)降低循環(huán)水泵的揚(yáng)程有顯著的意義。在沒有管路間平衡、系統(tǒng)壓力要求等其他因素影響的前提下，在選型比較時(shí)，盡量考慮能效高阻力小的設(shè)備。
建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)督與行業(yè)發(fā)展司中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所編.全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施（暖通空調(diào)·動(dòng)力）.北京：中國計(jì)劃出版社，2009.
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北京市煤氣熱力工程設(shè)計(jì)院有限公司主編.城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ34—2010）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010.

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