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空调冷却水泵变频调速的能耗分析

冷却水泵是空调系统的主要能耗设备，随着冷水机组冷负荷的变化相应调节冷却水流量，是冷却水泵节能运行的重要措施。目前，工程中冷却水的流量一般是采用阀门调节，实际上多数不进行调节，能量浪费比较严重。冷却水泵的变频调速，由于涉及到冷水机组的运行、管道特性及冷却塔的工作状况，故增加了一些不确定的因素。为此，本文通过冷却水泵变频调速的能耗分析，评价其节能性。

一、冷却水泵与冷水泵(水力特性)能耗比较

根据水泵的相似规律，水泵的转速与功率存在以下关系

N1/N2=(n1/n2)3(1)

式中，N1，N2分别为水泵额定工况和实际工况下的功率，kW;n1,n2分别为水泵额定工况和实际工况下的转速，r/min。

式(1)说明了水泵转速对功率的影响很大。理论上，水泵的功率变化与转速变化的三次幂成正比。举例说，水泵转速降低25%，电耗可减少57.8%。不过，冷却水的管道特性不同于冷水系统，冷水系统为全闭式，管道特性曲线通过原点，水泵的扬程用于克服系统内的总阻力，而冷却水系统中，冷却塔布水点与集水盘水面之间存在高差(见图1)，此高差是定值，不会随着水泵流量的减小而减小。

H1=K1Q1+⊿h(2)

H2=K2Q2(3)

冷却水系统与冷水系统的管道特性方程如下式(2)，(3)中。H1，H2分别为冷却水系统和冷水系统的阻力，m;Q1，Q2分别为冷却水和冷水的流量，m3/h;K1，K2分别为冷却水和冷水系统的管道特性参数;⊿h为冷却塔布水点与集水盘水面之间的高差，m。

以某工程冷却水泵性能为例，设Q1=Q2=500t/h，H=30m,，K1=0.000102，K2=0.00012,⊿h=4.5m，N轴=50kW。

图2是同一型号水泵分别用于冷却水系和冷水系统的管道特性及与水泵联合工作的曲线图。

当水量从500t/h减小至250t/h时，冷却泵的转速要求从n至n2，而冷水泵可降至n1。

图中0—1—2的面积表示冷却水泵比冷水泵多消耗的电能状况。在实际运行中，其能耗差值与负荷段的时间频率有关。下面采用平均负荷率近似计算冷水和冷却水系统水泵变频调速能耗的差值。

表1冷却水泵与冷水泵(水力特性)能耗比较

可以看出，冷水泵和冷却水泵变频恻运，由于管道特性的差异，同样条件下，冷水泵的节能效果优于冷却水泵，其差值与水泵负荷率有关，随着负荷率的降低，

点曲线是一条通过原点的二次曲线，如图2的曲线①，也就是说，水泵的等效率曲线与经过原点的管道特性曲线是一致的。但是，冷却水管道系统的性能曲线不通过原点，如图2中的曲线②，当水泵转速降低至n2时，水泵的工作点不是沿着等效率点变化的。当水泵选型的效率在效率曲线的最高点的左侧时，水泵的工作效率将随着转速的降低而降低。

几点看法

1.由于冷却塔布水点与集水盘水面存在高度差，冷却水泵变频调速运行时，水泵功率不符合与转速3次幂成正比的关系，与空调冷水泵的变频调速比较，节能率有所减小，但仍具有显著的节能效果。

2.冷却水泵变频调速变水量，对冷却塔而言，冷却水量减少，冷却塔出水温度有所降低，但进、出水平均温度略有升高。说明冷却水温度对冷水机组的COP值影响较小。

3.并联水泵中部分水泵工作时，水泵的工作状况较差，能耗较大，水泵变频调速可以有效地减少能耗。

4.在水泵设计选型时，水泵的扬程往往选择偏大，造成水泵工作状况长期不合理。水泵采用变频调速后，可以调整水泵的工作点，对水泵运行节能具有积极的作用。

若一般水泵的效率按0.6计算的话可以这样计算：

1 功率x0.6=流量*扬程*9.8

流量---立方米/秒扬程---米功率---千瓦

2 对于水处理行业，一般流量用立方米/小时作单位，那么：

功率=(流量*扬程*9.8)/(3600*0.6)

3继续整理为：功率=流量*扬程*0.0045

（一般50％--90％、大泵较高）

一样我验证过了，大多数都对的上。

功率kw=体积流量m3/s*密度kg/m3*扬程m*重力加速度m/s2