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空调、供热水系统泵节能.doc
空调、供热水系统泵的节能
李先瑞 [中国建筑科学研究院空调所] 2003-08-20
摘要 本文叙述了供热空调系统运行中存在水泵耗能量较大,运行效率较低等问题,分析了能耗大的原因,提出了应从设计、设备、调速方法和管理等诸多方面采取相应措施。降低能耗提高效率。 关键词 水泵 设计电功率 运行耗电量 大流量 变频调速 强化管理 节能运行1 序言 根据全国第三次工业普查公布的统计数字,我国风机消耗压缩机类通用机械总装机容量为1.6亿kW,其中风机约为4900万kW,水泵约为1000万kW,年耗电3200亿kWh,占全国耗电总量约1/3,占工业用电量的40%,在国民经济中举足轻重,节能潜力很大。1999年,北京市空调制冷的装机容量约为200×104Rt夏季空调及制冷用电量约占全市总用电量的15%~20%。其中冷冻水泵用电量约占电制冷机用电量的8%~12%,冷却水泵用电量约为12%~15%。预计北京市公用建筑每年增加空调制冷能力约50×104Rt,增加制冷空调电功率约40×104kW,其中泵电功率约5×1046×104kW。上述数据表明水泵装机容量及年耗电量很大,与一些相关标准比较,差距较大,因此,节能潜力很大。三北地区29个大、中城市锅炉供暖期实际能耗调查:单方实耗标准煤矿,最高64.9kg/m219 kg/m2;单方实耗电,最高5.6 kWh /m22.4 kWh /m2;单方实耗水最高0.34t/ m2,最低0.07 t/ m21是北京市供热电耗指标。说明供热系统电耗较大,节电潜力很大。 电耗指标[kWh/( m2·a)] 表1
最低 较低 较高 最高 分散锅炉房 2.1 3~3.5 3.6~4 6 3.7 4~4.5 4.6~5 7 0.35~0.45W/m20.5~0.6 W/m2,甚至高达0.6~0.9 W/m2 以上数据表明,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、运行和设备上提出改进的措施。 2 空调供热泵电耗在的原因分析 2.1 设计泵功率大的原因 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 Q和供回水温差Δt是计算流量的主要依据。三北地区各城市,在以往的供热设计中,设计热指标值均较高。如沈阳市计热指标选用的平均值为88W/m2 [76kcal/(m2h)],而实测值约为52~58 W/m2 [45~50kcal/(m2h)];北京过去一般取70~81 W/m2 [60~70kcal/(m2h)],而实测值约为46~58 W/m2 [40~50kcal/(m2h)]等。热负荷基数偏大,热水流量增大水泵选用偏大,增大了泵初投 北京市宾馆类建筑设计单位面积冷负荷指标为90~130 W/m2 50~80 W/m22)和电气导设备安装容量和造价,而且也会造成泵电气设备的闲置和系统的低效运 消耗设计流量与实际需要流量 表2
宾馆 空调面积(万m2) 单位建筑面积设计冷冻水流量[kg/(m2·h)] 单位建筑面积实际冷冻水流量[kg/(m2·h)] 实际/设计%) 1 3.3 22 15 68 2 6.0 24 12 50 3 8.7 17 9 53 4 3.5 21 11 52 (2)扬程选择过高,造成选用泵偏大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。355Rt,设计冷却水量为300t/h,扬程55m,但实测冷却水泵扬程约为20~25m,节流阀门消耗了34m,即冷却水泵的70%的能量消耗在阀门上。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,的以实际运行效率还是较低。2.2 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大流量、小温差的运行方式。如住宅间接供
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