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空调、供热水系统泵的节能
RSS 打印 复制链接 发布时间:2017-01-10 10:40:00

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
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