中央空调系统水泵设计的若干问题

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1、中央空调系统水泵设计的若干问题1引言　　随着我国经济的持续发展，中央空调在商业和民用建筑中越来越普及，其能耗在社会总能耗中所占比例也在不断上升。暖通空调系统耗能约占建筑总能耗的65%左右，而在中央空调系统中，水泵作为为整个水循环提供动力的装置，其耗电量在空调系统耗电量中又占有相当的比重，因此，水泵的合理选择和匹配，是空调水系统正常运行调节、实现节能的关键。水泵的选择主要是依据空调系统所需的流量和扬程等来确定的，但在设计过程中，经常会出现水泵设计失误的问题，本文对中央空调系统水泵设计的一些问题进行探讨。2合理选择水泵的扬程　　空调系统中的水

2、泵总是与特定的管路相连，其工作状态点由水泵的性能曲线与管路的特性曲线共同决定（见图1）。　　在设计空调水系统时应进行必要的水力计算，根据设计流量计算出在该流量下管路的阻力，以确保选用水泵的扬程合理。在对流量和扬程乘以一定的安全裕量后，进行水泵的选择。有些设计人员未进行设计计算，认为扬程大一些保险，或因选不到合适型号的泵而选用扬程过大的泵，导致所选择的水泵不能满足要求，或者造成运行费用增加，甚至水泵不能正常工作，对此我们进行如下分析：　　如图2，曲线I为管路的特性曲线，流量Qa是系统设计流量，在此流量下，管路的阻力为Ha，即水泵的扬程为Ha

3、，应选用性能曲线如图中曲线1所示的水泵，使工作点落在水泵性能曲线1和管路特性曲线I的交点A上。但若未进行水力计算或为求保险而使所选水泵扬程过大，实际选用了额定流量为Qa，扬程为Hc的性能曲线为2的水泵的话，若不对管路进行调节，则水泵的工作点将移至曲线2和I的交点B处，则此时系统中的水流量将大于设计流量Qa，达到Qb，系统中出现大流量小温差的工作情况，且由于泵2的扬程大于泵1。其所配电机功率也大，使得能源消耗增多，运行不经济。如某工程，设计选用离心冷冻机一台，水流量为181m3/h，配用两台循环水泵，一用一备，计算得设计流量下系统最大阻力为

4、24m水柱高度，若采用上海凯泉KQL系列单级立式离心泵的话，可选用KQL150/300-22/4型（水泵参数见表1），由管路特性曲线和水泵性能曲线可知：水泵的工作点将为流量190m3/h，扬程27m，水泵轴功率19KW；但若认为扬程大些保险而选用KQL150/400-45/4（水泵参数见表1），则作图可知：水泵的工作点为流量250m3/h，扬程46m，水泵轴功率44KW，从水泵轴功率的对比可以看出，两者耗电量相差甚远。表1水泵性能参数水泵型号流量（m3/h）扬程（m）电机功率（KW）KQL150/300-22/41872422KQL150

5、/400-45/42005045　　对已配置好电动机的水泵来说，其电动机额定功率是一定的，轴功率随着水泵的工作状态点的变化而变化，当流量大于额定流量时，就会出现水泵轴功率大于电动机的额定功率，也就是电动机过载的情况，当然，水泵厂为水泵配置电动机会适当考虑过载的问题，配置的电动机会大一些，但是，当流量增大很多，过载严重的时候，同样可能出现损坏电动机的情况。　　为了保证流量等于设计流量Qa，则应改变管路的特性曲线，通过关小水泵出口的阀门，使管路特性曲线由I变为II，使水泵的工作点落在曲线2和II的交点C处，此时流量Qc=Qa，扬程Hc>Ha，

6、这种做法可以使系统流量满足要求，且电动机不发生过载现象。根据泵的轴功率N=γQH/η（式中N为泵的轴功率W，γ为输送液体的容重N/m3,Q为流量m3/S，H为扬程m，η为效率），水泵的一部分功率由于阀门的节流阻力ΔH=Hc-Ha而浪费，加大了能量的损失，这是非常不经济的。同样以上例来说明，如果选用了KQL150/400-45/4型水泵，为使流量保持设计流量181m3/h，则应通过调节阀门改变管路特性曲线，使水泵的工作点落在流量181m3/h，扬程51m的点上，此时水泵轴功率为34W，阀门上消耗的阻力为51-24=27m，能量浪费严重。　　

7、另外，由于国产阀门调节性能较差，很难平稳地调节水泵的扬程。有可能出现阀门开大一些，电动机就过载，而关小一些流量就不够的情况。3冬夏季水泵的选取　很多空调设计都是冬夏两用的，即随着季节的变化，为盘管供应冷水或热水。冬季热负荷一般比夏季冷负荷小，且空调水系统供回水温差夏季一般取5℃，冬季取10℃，根据空调水系统循环流量计算公式G=0.86Q/ΔT（式中Q为空调负荷KW，ΔT为水系统温差℃，G为水系统循环流量m3/h），则夏季空调循环水流量将是冬季的2-3倍。假设冬季流量为夏季流量的1/3，系统设计采用双管制系统，即管路特性曲线冬夏季是一致的，

8、由H=SQ2，得到H1/H2=Q12/Q22，则冬季水泵流量为夏季的1/3，扬程为夏季的1/9。如用同一组定速泵则只能通过关小阀门的方法使系统正常运行，如图3所示，为保证冬季的流量，则应将管路