对《公共建筑节能设计标准》中ER的应用体会

赵岐华

（辽宁建筑职业学院，辽宁 辽阳 111000）

对于节能，首先要明确的是节能应该成为设计人员在日常工作当中一种自发的行为和理念；其次，对于工程设计项目来说，需要有相应的技术标准和规范来作为支撑。

如果能有正确的节能思想意识和正确的利用节能相关的技术措施和手段，就能取得较好的经济效益和社会效益。长久以来，人们往往单纯从经济效益的角度来衡量节能技术手段和装置的利用与否，一旦节能技术手段和装置的投资回收年限稍微长一些，就认为不值得采用该节能技术手段和装置。而当前人们思考技术问题的出发点已经提高到了保护资源、节约资源、保护地球环境这个新的高度上了，不仅仅是追求经济效益，更看重其社会效益，即节能效益和环境效益，而节约能耗就是意味着保护环境，保护人类的生存和社会可持续发展，这是目前人类面临的最重要的问题。在考虑经济效益的同时，更重要的是必须先考虑节能效益和环境效益。

空气调节系统冷（热）水系统的循环水泵能耗在整个空调系统总能能耗中占有相当大的比例，因此，研究空气调节系统冷（热）水系统的循环水泵能耗在当今能源紧张和强调保护人类生存环境的今天具有伟大的现实意义和深远的历史意义。

空调冷（热）水系统循环水泵的耗电输冷（热）比反映了空调水系统中循环水泵的耗电和建筑物冷（热）负荷之间的关系，对此数值进行限定是为了保证水泵的选择在合理的范围内，降低水泵能耗，保护资源和人类赖以生存的环境。

在《公共建筑节能设计标准》（GB 50189—2005）（以下简称为“标准”）中对于ER的定义和计算公式为：

ER 是空气调节系统冷（热）水系统的输送能效比，应按下式计算：

式中H——水泵的设计扬程(m)；

ΔT——供回水温差（℃）；

η——水泵在设计工作点的效率（%）。

按照《离心清水泵能效限定值及节能评价值》（GB 19762——2007）中术语和定义里的规定，泵效率为泵输出功率和轴功率之比的百分数。所以公式1-1 里的η值的意义就是在设计工作点泵输出功率和轴功率之比的百分数。

笔者认为，ER 的真正意义就是空气调节系统冷热水系统在设计工况点其循环水泵配用电机的输入或消耗功率与系统输送的冷（热量）之比，即输送单位冷（热）量所消耗的电功率。所以，

式中 N输入——水泵在设计工况点配用电机的输入或消耗功率（kW）；

Q——空气调节系统冷（热）负荷（kW）；

N——水泵在设计工况点的轴功率（kW）；

ηm——传动部分效率（%）；

ηd——电机效率（%）。而

式中 L——水泵的设计流量(kg/s)；

η1——水泵在设计工作点的效率（%）。

把公式1-3和公式1-4代入公式1-2得

所以，根据公式1-1 和公式1-5 可以得出，只有在

即η的真正意义是水泵在设计工况点的总效率，即考虑了水泵本身的效率、传动部分效率和配用电机效率三部分因素在内的总效率的时候，公式1-1和公式1-5才相等。

因此，规范里把η定义为水泵在设计工作点的效率，是不正确的，应该定义为“水泵在设计工况点的总效率”，即考虑了水泵本身的效率、传动部分效率和配用电机效率三部分因素的总效率，或定义为“包含水泵、电机及传动部分在内的总效率”。因为ηm≤1，而ηd＜1，所以如果按照规范里η的定义，那么计算出来的ER是偏小的，是不符合实际的。

那么，如何确定η1、ηm、ηd呢？

η1是水泵自身在设计工作点的效率（%），不包括传动部分和电机的效率，η1是表示水泵输入的轴功率N被流体利用的程度，即有用功率和轴功率之比，它是评价水泵性能好坏的一项重要指标，其数值越大，说明水泵的能量利用率越高。其数值通常有实验确定，一般为0.5～0.8，通常计算时取0.7，这个数值在水泵样本里都有，计算时可以直接查取。其数值主要是在计算水泵轴功率时使用。

ηm是表示水泵和电机之间传动部分的效率，其数值与传动方式有关，具体可以查表1确定。

表1 通风机传动效率

而ηd是水泵配用电机效率，其意义是电机的输入功率和输出功率之比，其数值的大小和电机的规格、型号有关，也和电机的负载率有关系，通常由实验获得，这个数值在电机的样本里的电动机工作特性曲线可以查到，但是现在水泵样本里并没有这个曲线，建议在水泵样本里增加水泵配用电动机工作特性曲线这个内容，便于设计者使用计算。

另外也可以简单套用规范里计算 的公式里的相关数值来计算ER，因为EHR和ER的意义是完全相同的，即都表示循环水泵在系统设计工况点输送单位能量所消耗的电能。所不同的是适用场所不同，EHR 适用于集中热水采暖系统，而ER 适用于空气调节系统冷热水系统。所以

式中 η2——考虑电机和传动部分的效率（%）。η2=ηmηd，当采用直连方式时，η2=0.85；当采用联轴器连接方式时，η2=0.83。其余各项意义同前。这样，就避免了去查电动机工作特性曲线，直接套用数据计算。方便实用。

这里可以利用表1 和公式1-7 里的η2值，简单的校核一下水泵配用电机的效率值ηd，即按照电机直联方式，

按照联轴器连接方式，

两者计算结果近似相同，即在同一空气调节冷（热）水管道系统里，只要电机型号和规格相同，在连接方式不同时，电机效率，略有不同，几乎相等。这是符合实际的。

因此，规范里相应的 限定值也要据此作相应的调整，举例如下：

在规范的条文说明里写到：“考虑到冷水泵的扬程一般不超过36m，其效率在在70%以上，供回水温差为5℃，计算出冷水的ER=0.00241。”，其计算过程是：

按照笔者的上述分析，这个计算是错误的。

其正确的计算应该是（采用公式1-7 计算）：

如果采用电机直联，

如果采用的联轴器连接，

这里需要指出的是，上述计算结果是在水泵扬程为36m的条件下计算得到的，但是在目前实际工程当中，由于水系统的作用半径变化较大，也就是说水系统循环系统的阻力可能会很大，会超过36m，如果用一个规定的水泵扬程（标准里的限定值是36m）来计算，并不能完全反映现实工程的实际情况，也会给实际工程设计带来一些困难。因此需要根据工程实际情况，具体问题具体分析，计算出符合实际工程的空气调节系统冷（热）水系统的输送能效比。

［1］中华人民共和国建设部，中华人民共和国质量监督检验检疫总局.（GB50189—2005）《公共建筑节能设计标准》［S］.北京：中国建筑工业出版社，2005.

［2］陆耀庆.《实用供热空调设计手册》（第二版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2007.

［3］李庆武，刘紫林.《电机与拖动基础》［M］.武汉：武汉理工大学出版社，2009.

［4］刘鹤年.《流体力学》（第二版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［5］中华人民共和国质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.（GB 19762—2007）《离心清水泵能效限定值及节能评价值》［S］.北京：中国标准出版社，2007.

［6］赵荣义，范存养，薛殿华，等.《空气调节》（第四版）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2009.