半集中式空调水循环系统的运行分析与节能

2013-09-18 13:42牛云

制冷 2013年4期

牛云

（江苏省粮油食品进出口集团股份有限公司，南京 210001）

由于在实际运行的空调水循环系统中，循环水泵的功耗较大，一般情况下，水泵与电动式制冷机功耗比大约为1∶4，所以必须重视冬夏两季空调运行期，对在热负荷高峰、非高峰值时的水泵运行工况进行分析研究，在空调水循环系统设计及运行操作中，尽量使水泵在高效率区工作，达到节能效果。

1 水循环管路的性能特征

一般情况下，流体在管路系统中流动时所消耗的能量，一是用来克服管路系统两端的压差，其中包括高压液面的压强P2与低压液面的压强P1之间的压差，以及两液面间的高差Hz，即:

二是必须克服流体在管路系统中的流动阻力，根据流体力学原理，可以将阻力损失表达为流量的函数关系，即:

hl=SQ2

式中:S—综合阻力系数，与管路系统的沿程阻力与局部阻力以及几何形状有关，s2/m5。

流体在管路系统中的流动特征可以表达如下:

如将这一关系绘在以流量Q与压头H组成的直角坐标系图上，就可以得到一条管路性能的曲线（见图1中的CE）。

2 水循环管路的形式

2.1 开式系统和闭式系统

开式水循环管路系统的末端水管是与大气相通的，管路系统两端的压强P2=P1，但水泵压头要克服管路沿程的摩擦阻力和局部压力损失，还必须有一个把水提升高度Hz所需的压头（见图1中的Hz），因此，水泵能耗大。

闭式系统的水管不与大气相通，管路系统两端的压强P2=P1，两液面间的高差Hz=0，水泵的压头（扬程）只要克服管系的阻力就足够了，即H=Σ（hl）。与开式系统相比，闭式系统的水泵能耗小。

2.2 定水量系统和变水量系统

定水量系统是通过改变供回水温差来适应房间的负荷变化要求，负荷侧的末端设备如风机盘管大部分采用电磁三通阀进行调节。当室温未达到设定值时，三通阀的直通阀开通，旁通阀关闭，供水全部流经风机盘管机组;当室温达到设定值时，三通阀的旁通阀开通，直通阀关闭，供水全部经旁通管流入回水管，有能量损失。

变水量系统是通过改变水流量（供回水温度不变）来适应房间的负荷变化要求，要求负荷侧的供水量随负荷增减而变化，故输送能耗也将随之变化。因此，变水量系统可选配2～3台水泵并联运行，并在热负荷高峰、非高峰值时及时操控水泵运行台数，控制能耗。

3 水泵的工作特性

3.1 水循环系统中一台水泵单独工作

水循环管路系统中，水泵工作时所产生的流量和压头必须同时满足水管路系统的特性要求，因此在H－Q图上，只有水泵的H－Q性能曲线与水管路系统的性能曲线的交点的参数才能满足上述要求，该交点被称为水泵的工作点，如图2中D3点所示。D3为该水泵在阻力特性系数为S的水管路系统中运行时的工作点。

图1 开式管路系统中水泵工作时的工作点

图2 闭式水管路系统中两台同类型水泵并联工作时的工作点

3.2 水循环系统中二台同类型水泵并联工作

两台同类水泵并联工作时，其合成的性能特征是压头略增，流量加倍，如图2中Q（1+2）－H曲线所示。它与管路特征曲线的交点D即为并联水泵的工作点，此时，每台水泵的工作参数由D1点表示，它们的工作压头（扬程）即并联水泵的工作压头（扬程），H1=H2=H（1+2），每台水泵的工作流量是系统流量的一半，

当两台并联安装的水泵只开一台时，其工作点变为D3点。此时，Q3＞Q1，但Q3＜Q（1+2）。这说明水泵并联工作时，每一台水泵工作流量降低了。这是因为水泵并联工作后，系统内水的流量增加，因此水阻力增大，这导致水泵必须具备更高压头，使其工作流量减低。并联工作的台数愈多，工作流量的降低也愈多。从节能运行考虑，一般并联工作的水泵台数不大于3台。