关于空调、供热水系统泵的节能方法的探讨

　　 1、序言
　　《民用建筑节能设计标准》规定，供热系统中循环水泵的电功耗一般应控制在单位建筑面积0.35～0.45W/m2的范围内，实际上约为0.5～0.6 W/m2，甚至高达0.6～0.9 W/m2.
　　供热空调泵系统存在设计电功率容量偏大，运行耗电量较高的问题，而泵的电耗在空调供热系统能耗中占的比重也较大，设计泵电功率容量大要求增大发电容量，增大峰谷差；运行耗电量大意味着发电煤耗的增大和污染物排放量的增大；容量增大使初投资加大，运行电耗增大使耗电费增多，两者都提高了空调供热运行成本，加大了热（冷）费用和用户的负担。为此，必须了解空调供热泵容量和能耗增大的原因，探讨泵节能的方法，并从设计、设备和调速方法上提出改进的措施。

　　 2、空调供热泵电耗大的原因分析

　　2.1 设计泵功率大的原因
　　从泵轴功率 可知，影响泵功率的主要因素是流量V（m3/min），扬程H（m）和泵效率η（%）。
　　（1） 设计热（冷）负荷偏高，造成热（冷）水流量偏大。从 可知，设计热（冷）负荷Q和供回水温差Δt是计算流量的主要依据。
　　（2） 扬程选择过高，造成选用泵偏大
　　供热系统设计时，二次网循环系统实际扬程一般约为150－300kPa，但水泵选型时，扬程值一般为400－600kPa，水泵电功率与扬程成正比关系，扬程偏高导致水泵电气容量增大。
　　（3） 一些国产水泵属低效产品，新设计制造的泵或国外引进的泵，效率较高，一般效率提高10%－20%，电动机一般提高1%－5%.效率的提高往往是指其额定工作点的75%附近，但实际工况常常偏离高效率点，而实际运行效率还是较低。


　　2.2 泵运行耗电量大的原因
　　从热（冷）水泵运行期耗电量 可知，水泵轴功率和运行期延时小时数是影响泵运行耗电量大的主要原因，而泵的流量、扬程和运行效率又直接影响轴功率。
　　（1）大流量运行方式增大了泵的运行功率
　　为了解决热网水平失调带来的用户冷热不均的问题，许多供热系统采用了"大流量、小温差"的运行方式。由于热（冷）水流量与水泵轴功率成三次方关系，流量的增加，将带来耗电量的增大。


　　（2）水泵运行在低效率区，增大了无效能耗
　　泵的工作点指的是运行时水泵的流量和扬程，它是由泵的性能曲线和水系统管网特性曲线两方面因素确定的点。
　　目前，泵运行时的流量和扬程比要求的大得多，消耗的功率也比预想的大得多。


　　（3）定流量运行方式增大了水泵运行电耗
　　一般供热系统平均负荷率约为0.6－0.7.空调系统平均负荷率一般约为0.3－0.35.为了适应负荷的变化，流量的调节依靠阀门来实现，采用这种方法，如果要求把流量调至额定流量一半，Q1=（1/2）QH，系统的能耗大致与额定状况下的能耗（QH）相同。


　　（4）并联运行方式增加了水泵运行电耗
　　“一机对一泵”的运行模式是供热空调水系统中一次泵普遍选用的运行模式。当相同特性的2台泵并联运行时，流量与扬程及耗电功率都增加了，变化的多少与管网的特性曲线有关，管网阻力越大时，流量、扬程增加的较少。


　　（5）空调供热水系统一般采用一级泵系统，节电效果不明显。
　　空调供热水系统的冷（热）源要求定流量运行，末端设备要求变流量运行。一级泵系统的特点是利用一根旁通管来保持冷（热）源侧定流量，而让用户处于变流量运行，当用户负荷变化需水量减小时，部分冷冻水旁通，但这并不影响通过水泵的总水量，水泵扬程也保持不变，所以其水泵耗电功率不变。
　　二级泵系统由两个环路组成，一次环路定流量运行，二次环路变流量运行，节电效益非常明显。


　　 3、空调供热泵的节能使空调供热泵能耗偏大的原因有设计造成的、运行形成的和泵本身等。因此，应从设计、运行和提高泵的性能等方面进行有效节能。
　　3.1 采用先进的泵的性能调节方法（变频器的应用）
　　它具有节能，调速范围大，易于实现正、反转切换，起动电流小和结构简单、运行安全可靠、投资回收期短的优点。


　　3.2 选用高效、可靠、耐用、维修量少的水泵
　　有许多资料表明：水泵投资占公用建筑空调系统总投资的0.5%～1%，水泵电功率约为空调总电功率的15%～20%（约为5～6W/m2）而冷冻水泵的耗电量为空调系统总能耗的8%～12%，冷却水泵的耗电量约为12～15%.投资少、能耗大是水泵输送系统的特点，因此，即使稍微增加一些水泵投资，也应通过选用高效、可靠、耐用的泵，降低运行电耗，提高运行效率。
　　同样，也有许多资料表明：水泵投资约占锅炉房供热系统总投资的4%，但在运行成本中，电费约为10%～15%.高效泵虽然价格稍贵些，但为了可靠、安全供热，为了降低运行成本，从投入产出比上看，也是非常合理的。


　 　4、小结
　　本文介绍了供热空调系统运行中存在水泵耗能量较大，运行效率较低的问题：初步分析了能耗较大的原因；提出了要从设计、设备、调速方法等各方面采取相应措施、降低能耗、提高效率。由于水泵节能牵涉到设计、施工、运行和生产厂家等各个方面只有大家都重视，才能达到预计的节能目标。


　　 参考文献
　　1、中国建筑学会暖通空调专业委员会，全国暖通空调制冷2000年学术年会论文集
　　2、建筑节能专业委员会，建筑节能技术，1996
　　3、石兆玉，供热系统运行调节与控制，1992
　　4、《民用建筑节能设计标准》，2000 5 付祥钊等，《流体输配管网》，中国建筑工业出版社，2001