上海市公共卫生中心的多级泵水系统的设计应用

一、工程项目：上海市公共卫生中心
建于2004年年底，集传染病预防、临床治疗、医学研究等综合功能为一体的医疗研究中心。占地500亩，总建设面积为80000平方米，总建设规模500个传染病床位。
多级调速泵水系统应用的因素
1.采用了集中冷热源
2.各建筑单体的分布
整个卫生中心是由病房楼、门急诊、行政楼、科研楼、医技楼、中心供应、生活及后勤保障等组成，位置分散（见总平面）。
3.各建筑单体规模差异大
各个单体面积相差很大：病房组团有3万m2；行政楼仅约3000m2；
4.各建筑单体使用要求
部分单体二十四小时运行。

5.冷热源概况
水冷离心式电制冷机组，其中制冷量为2461kW的机组4台，1407kW的机组1台。供回水温度为6.0/14.0℃；
供热量为4200kW热水锅炉3台，其供水温度为95℃，回水温度为70℃。
6.水输送系统的重要性
随着制冷机组效率的提高，使得水泵能耗所占的比例的上升。
本项目中，各建筑物单体分散，空调冷热水输送距离远，水泵能耗比例大，因此采用具有突出节能效果的冷热水输送系统显得尤为重要。


二、空调水系统型式的确定
常用一次泵变流量水系统由最不利环路的末端压差变化来控制水泵转速，存在近端用户获得的资用压头会富裕很多的现象。

常用二次泵变流量水系统由最不利环路的末端压差变化来控制水泵转速，a图同样存在近端用户获得的资用压头会富裕很多的现象，b图存在室外埋管多、水阻大的弊病。


结论：一次泵变流量水系统、二次泵变流量水系统不适合本项目。
三次泵变流量水系统的优势

一次泵采用定流量运行，对于各厂家产品适应能力强，运行稳定性好；
二次变频泵根据总输送管道上最不利环路上的压差信号调速运行；
各个单体均采用三次变频泵，根据自己的单体建筑中空调冷水最不利环路的压差信号调速运行。
优点如下：
1.三次泵扬程根据不同需要配置，适用性好。避免了二次泵系统中的资用压头的严重过剩问题。
2.各个单体的三次泵系统独立设置，运行管理灵活。
3.二次泵与三次泵均采用变频控制，运行费用低，全生命周期中的成本小。
4.三次泵水系统中，各单体的三次泵环路配有平衡管，因此二次泵环路上的压力波动不会影响到三次环路上系统运行的稳定性好。
5.每个建筑单体都可以实现冷水供水温度、回水温度或供回水温差的控制。这样可以实现一些特殊空调末端的使用要求，也可以真正实现输送大温差、用户常温差的设计构想。
三次泵变流量水系统小结
三次泵系统可以解决不同规模单体之间资用压头差异的问题，是较适合用于上海市公共卫生中心的项目。
但上述三次泵水系统在对于二级泵管路系统的近端用户资用压头过剩的问题仍没有合理利用，还需改善。


三、上海市公共卫生中心空调冷水系统

取消了平衡管；
二次水泵扬程仅用以满足室外干管管道的阻力损失；
每个单体均由三次变频泵接力提供压头。
资用压头可以叠加到三次环路上。
存在问题与解决方案：
会对其他单体的入口压力产生影响；但采用了压差控制方法能满足使用要求。
无法实现供、回或供回水温差的控制，末端设备必须能在大温差供水条件下运行。但可通过对设备提出技术参数要求的方法加以解决。


　　空调冷水一、二次水系统资用压头分析


远近用户的富裕压头相差甚大，满负荷时的A用户与H用户相差25.85m；
随着满负荷率的变化，近端用户的富裕压头变化很大。


第三级水泵的设置
要求：能充分利用富裕压头，又能保证各用户在不同负荷条件下正常使用。

G、H远端用户，富裕压头很小，无论系统负荷怎么变化，也必须开启三级水泵。

近端用户富裕压头变化较大的情况下，有二种情况出现：1.不用开启三级水泵；2.开启三级泵。
第四级水泵的设置
由于SARS病房采用的是干湿分离的空调系统，该系统需要二个冷水供水温度：6.5/12℃和13/16℃。为此，在三次泵水系统的基础上，设计增加了四次泵混水系统。


节能性判断
1、定速泵运行；
2、水泵进出水管上压差恒定控制；
3、水泵进出水管上压差与水泵流量成一定比例关系的控制；
4、最不利管路上的压差信号控制。
采用测量压差比例方式最为节能。


不同控制方式调速泵的耗电比例

本项目节能性判断：
采用的空调水系统为一级泵定流量，二级调速泵和三级调速泵都采用了测量比例压差控制，其节能性能应更好。近端用户充分利用了二级泵系统的富裕压头。系统的节能效果是显而易见的。


四结语
多级调速泵水系统技术是一种运行节能的新技术，它能恰好地根据负荷的需要，提供输送动力，尽可能地避免浪费。只要我们在设计中充分掌握该技术设计原理，根据工程规模、使用要求、负荷特点等做到合理分析，精心配置，结合正确的自动控制，一定会取得很好的效果。