中央空调水系统多台水泵并联运行工况研究

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1、万方数据建筑节能与绿色建筑中央空调水系统多台水泵并联运行工况研究一，前言中央空调系统中，水泵的能耗占系统总能耗的20％左右．同时．根据美国制冷空调协会(ARI)统计．空调设备全年约90％的时间在负荷率70％以下运行。因此，随着技术的进步和设备的成熟．近年来变频调速技术在越来越多中央空调的冷冻水系统都得到应用，以期降低水泵能耗。但在项目实际设计和运行中．往往对多台冷冻水泵并联运行的实际工况认识模糊．有设计者和设备厂家提出了并联水泵越多越节能的观点．还出现了在空调部分负荷工况下．是同步变频还是工频+变频的技术分歧．设计人员与物业管理人员在此类问题上的认识也不一致

2、。本文根据实际项目的设计．针对大、中型公共建筑中，采用多台冷水机组、配置多台冷冻水泵并联运行时．在满负荷和部分负荷工况下的水泵控制方案进行分析讨论．为中央空调的冷冻水系统设计提供参考。二、分析案例的空调方案概况本文以结合本公司的上海世博招商局中心和北京康拉德酒店两个项目的中央空调案例．对多台冷冻水泵并联运行时在不同负荷率工况条件下的运行策略进行对比分析。两个项目的中央空调设计概况如下上海世博招商局中心由区域冷冻站提供冷源．冷冻站与本建筑之间通过板式换热器提供冷冻水。配置两用一备共三台相同型号的冷冻泵．每台水泵额定流量为160m3／h．扬程为33．3M(H20

3、)。北京康拉德酒店中央空调为配置了三台550RT离心冷水机组．冷冻水循环采用一次泵方案，三台冷冻水泵并联同时运行．每台水泵额定流量为290m3／h．扬程为35M(H20)。三、招商局中心双泵工频并联运行工况分析1．计算管路特性系数值根据H=S×Q2．代入满负荷时H=33．3M(H20)、Q=160×2m3，h=320m3，h=O．0889m3／s．可计算出管路特性曲线系数S=4213～．2、绘制冷冻水系统工况图根据S计算值和水泵样本曲线(分析采用格兰富HS离心双吸口招商地产控股股份有限公司梁家成泵样本．型号为200—150·483．配6极电机)．在Q·H坐标

4、系中绘制管路特性曲线图、单台水泵样本曲线．并用水泵的横加法原理绘制出两台水泵并联工频运行的特性曲线图(此时水泵的高效运行段与管路特性曲线有交点)：砌瞩，l■暑l{nI^一注：图中．(Q-H)1．2为每台泵的工频运行曲线．(Q—H)1+2为两台泵工频并联运行曲线．D点为满负荷工况下两台水泵工频并联运行时的运行工况点．即管路设计工况点．A点为单台水泵工频运行(另一台泵停机)的运行工况点．P点为两台泵工频并联运行的管路实际运行工况点．M点为60％负荷率时管路运行工况点。3、满负荷时运行工况分析1)HP>HD．QP>QB．说明双泵工频并联运行时的实际运行工况点流量、

5、扬程均高于设计需求。该偏离值与管路特性曲线、水泵特性曲线相关。2)QA，QD=310．63／320=0．97．说明单台水泵运行的调节能力很强．只开一台循环泵即可满足绝大部分的部分负荷情况需求；3)QP，QA=338．75，310．63=1．09．说明两台水泵并联运行时．在工况点上的总水量不能比单泵运行时成倍增加．在空调水系统中．由于管路曲线较陡(S值较大)．而水泵特性曲线又较平缓．这种现象更为明显．而且随着并联水泵台数的增加．总水量的折减量会更大．在本案例中，两台水泵的合并流量仅比单台水泵运行增加了9％。4、负荷流量介于P点与A点之间时的水泵运行策略分析1)

6、工频+变频并联运行的可行性分析变频水泵可视为流量、扬程均小于工频水泵的小泵。根据水泵并联运行的原理．若要两台或两台以上水泵能够并联工作．必须满足如下条件：a、水泵的扬程有重叠段．即大泵的最低扬程小万方数据于小泵的最大扬程：b、水泵的叠加曲线与管路运行曲线有交点；即保证所有水泵均在高效段工作：c、变频水泵的运行运行工况点满足水泵的相似律．即满足f1，f2=n1，n2=Q1，Q2．H1，H2=(n1，n2)2，N1，N2=(n1，n2)3，且H1=K×Q12．H2=K×Q22(f、n、Q．H、N分别表示水泵的电机运行频率、转速、水泵流量、扬程及耗功率，下标1、2

7、分别表示工频和变频工况．K为等效率曲线系数)。由于中央空调的冷冻水系统为闭式系统．管路特性曲线为经过原点的抛物线．因此实际上水泵的等效率曲线系数K值与管路特性系数S值相等，即K=4213．5。下面用图解法求出本案例变频水泵的运行工况点H：和Q2．并校核H：和Q：是否满足上述条件。假设需要两台水泵以工频+变频方式运行于下图的D点．从D点引水平线与水泵特性曲线交于B点．与坐标纵轴交于C点。此时工频水泵运行于B点．在图上测量得到工频泵的运行参数HB=33．3M(H20)，QB=283m3，h：由此可推导出H2=HB=33．3M(H20)，Q2=QD-QB=320-

8、283=37m3／h=O．01028m3／s。计算H