浅谈中央空调系统循环水泵设计选型

浅谈中央空调系统循环水泵设计选型

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，是空调水系统安全正常运行、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。

一、合理选择水泵的扬程

空调系统中的水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。

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。有些设计人员直接估算而未进行计算，认为扬程大一些保险，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，甚至造成水泵烧毁。

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，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。如某大楼设计选用冷冻机一台，水流量为200 m3/h，配用两台循环水泵，水泵型号KQL150/400-45/4，流量200（m3/h），扬程50（m），电机功率45（KW），一用一备，刚开始调试运动时，就发现水泵电机电流过大，水泵扬程仅为0.28MPa，电机电流I=110A.终于某一天一台循环水泵因电机过载而烧毁。经本人现场勘察后，通过计算得设计流量下系统最大阻力为24m水柱高度，该水泵选型明显偏大，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，简单应急的方法一般有二种：一种是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，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，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。另一种可将水泵的叶轮通过计算进行切削来减小水泵的流量和扬程，来减低水泵轴功率，但这也是不经济的，最好是另选水泵，即经济又安全。

二、冬夏季水泵的选型

很多空调设计中的管路都是冬夏季两用的，即随着季节的变化，为盘管风机供应冷水或热水。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，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。

冬季工况运行低扬程泵，将获得显著的节能效果。如我饭店冬夏季计算负荷分别为840KW和1002KW，循环水温度夏季为7/12℃，冬季为60/50℃，循环水量夏季180 m3/h，冬季80 m3/h，夏季最不利环路损失为230KPa，根据公式H1/H2=Q12/ Q22，可得冬季的最大损失为45.4 KPa，可见，冬季选用小流量，低扬程的循环水泵可降低耗电量，节省运行费用。

三、结论

在设计空调水系统时应进行必要的水力计算，确保选用水泵的扬程合理。对水泵扬程的选取不能认为越大越保险，而要重视运行的经济性，避免随意加大扬程。