空调水泵节能.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。　　北京合理用能评估中心在《北京地区公用建筑空调调查报告》中指出，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5×104～6×104kW。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。　　根据三北地区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/m2，最低19 kg/m2;单方实耗电，最高5.6 kWh /m2，最低2.4 kWh /m2；单方实耗水最高0.34t/ m2,最低0.07 t/ m2。表1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 类别 最低 较低 较高 最高 分散锅炉房 2.1 3～3.5 3.6～4 6 集中锅炉房 3.7 4～4.5 4.6～5 7 　　《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。　　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　　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。　　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/(m2·h)]，而实测值约为52～58 W/m2 [45～50kcal/(m2·h)]；北京过去一般取70～81 W/m2 [60～70kcal/(m2·h)]，而实测值约为46～58 W/m2 [40～50kcal/(m2·h)]等。热负荷基数偏大，热水流量增大水泵选用偏大，增大了泵初投资，降低了泵运行效率，加大了运行成本，浪费了电能。　　北京市宾馆类建筑设计单位面积冷负荷指标为90～130 W/m2 ，而实测值约为50～80 W/m2，制冷机配置容量过大，不仅增加了冷却水泵和冷冻水泵的流量（见表2）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行。　　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　　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。　　空调系统的冷却泵和冷冻泵扬程选择过大也是一个非常普遍的问题。如果办公大楼，制冷量为355Rt，设计冷却水量为300t/h，扬程