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浅谈中央空调系统中常见的水泵节能改造方案

摘要：在空气调节系统中，常常将水作为输送冷热源的介质和冷水机组的冷却剂，因此水系统是中央空调系统的一个重要组成成分，水系统设计的好坏直接影响到整个中央空调系统的效果以及能耗。而水泵改造则是中央空调水系统能耗优化中比较常见和有效的节能改造方式。本文通过讨论研究几种常见的中央空调水泵节能改造方式，分析不同方式的优缺点以及适用条件，从而为水系统节能改造提供参考借鉴。

关键词：中央空调系统；水系统；水泵节能改造

引言

中央空调系统是建筑内不可缺少的配套设备系统之一。中央空调设备作为用电大户，电能的消耗非常大，几乎占了建筑内用电量的50%，在能耗方面的开支费用颇巨。

在设计时，中央空调系统必须按建筑所在地天气最热、负荷最大时设计，并且留有10-20%设计余量，然而实际上绝大部分时间系统的机组是不会在满负荷状态下运行的。这样会造成对水系统进行设计时，在对冷却、冷冻水泵的选择上，普遍存在设计预留偏大的问题而导致选取的水泵扬程偏大。在此种情况下，机组运行时除了会造成能量的极大浪费外，选取的水泵扬程过大，往往会令管道内流量增加，使得水泵噪音加大，还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，可能会导致电机烧坏，恶化了中央空调系统的运行环境和运行质量。

如今节能降耗已成为时代的潮流，本文研究重点是对中央空调水系统中水泵能耗的分析，讨论如何通过水泵节能改造来达到降耗的目的，以及几种常见改造方式的优缺点。

一、空调水系统介绍

（一）空调水系统概述

中央空调水系统即为一小型的半集中式风机盘管系统，将室内负荷全部由冷热水机组来承担。各房间风机盘管通过管道与冷热水机组相连，靠所提供的冷热水来供冷和供热。水系统布置灵活，独立调节性好，舒适度非常高，能满足复杂房型分散使用、各个房间独立运行的需要。典型中央空调水系统主要由冷冻水循环系统、冷却水循环系统及主机三部分组成。

（二）空调水系统各部分工作原理

1、冷冻水循环系统

该部分由冷冻水泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从冷冻主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻水泵加压送入冷冻水管道（出水），进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸发器（回水）。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换。

2、冷却水循环部分

该部分由冷却水泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高。冷却水泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出水），使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷凝器（回水）。

3、冷水机组

冷水机组由压缩机、蒸发器、冷凝器及节流装置等组成，其工作循环过程如下：首先低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体。在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中。随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使冷冻水达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入压缩机，如此循环往复。

二、水系统节能改造必要性分析

由于设计时，中央空调系统必须按天气最热、负荷最大时设计，并且留10-20%的设计余量，然而实际上绝大部分时间空调系统是不会运行在满负荷状态下，存在较大的富余，所以节能的潜力就较大。其中，冷水机组可以根据负载变化随之加载或减载，但是冷冻水泵和冷却水泵却不能随负载变化作出相应调节，存在很大的浪费。

水泵的流量与压差是靠阀门和旁通调节来完成，因此不可避免地存在较大截流损失和大流量、高压力、低温差的现象，不仅大量浪费电能，而且还造成中央空调最末端达不到合理效果的情况。为了解决这些问题需使水泵随着负载的变化调节水流量并关闭旁通。

再因水泵采用的是Y-△起动方式，电机的起动电流均为其额定电流的3～4倍，一台90KW的电动机其起动电流将达到500A，在如此大的电流冲击下，接触器、电机的使用寿命大大下降，同时，起动时的机械冲击和停泵时水锤现象，容易对机械散件、轴承、阀门、管道等造成破坏，从而增加维修工作量和备品、备件费用。

由此可见，对于中央空调系统来说，最常见的方式是通过对水系统中的水泵进行改造来降低整个系统的能耗，从而达到节能的目的。

三、空调水泵能耗情况分析

中央空调系统的耗电占公共建筑及大型商业项目耗电的40～60%，而水泵耗电占到空调系统耗电的20～30%，水泵节电已经引起专业内外人员的广泛关注。

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空调水泵的主要性能参数为流量Q，扬程H，转速n，