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摘要：在社会经济水平显著提升的背景下，中央空调在商业和民用建筑中越来越普及，其能耗在社会总能耗中所占比例也在不断上升。暖通空调系统耗能约占建筑总能耗的65%左右，而在中央空调系统中，水泵作为为整个水循环提供动力的装置，其耗电量在空调系统耗电量中又占有相当的比重，因此，水泵的合理选择和匹配，是空调水系统正常运行调节、实现节能的关键。水泵的选择主要是依据空调系统所需的流量和扬程等来确定的，但在设计过程中，经常会出现水泵设计失误的问题，本文对中央空调系统水泵设计的一些问题进行探讨。
关键词：中央空调系统；水泵；设计
引言
空调水系统管网是一个庞大的闭式循环系统，而且并联环路非常多，管网的特性也往往会由于阀门的调节，产生不规则的变化，这一切，都增大了水泵选型设计的复杂性。因此，空调水系统成为空调系统运行节能的重要部分。本文用最简易实用的方法介绍中央空调系统水泵的设计和选用，以期避免因选用水泵不当而造成的资金和能量的浪费。
1水泵选型索引
所谓水泵的选取计算其实就是估算（很多计算公式本身就是估算的），估算分的细致些考虑的内容全面些就是精确的计算。当设计流量在设备的额定流量附近时，上面所提到的阻力可以套用，更多的是往往都大过设备的额定流量很多。同样，水管的水流速建议计算后，查表取阻力值。关于水泵扬程过大问题。设计选取的水泵扬程过大，将使得富裕的扬程换取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特别的，流量增加还使得水泵电机负荷加大，电流加大，发热加大，“换过无数次轴承”还是小事，有很大可能还要烧电机的。另外“水泵出口压力只有0.22兆帕”能说明什么呢?水泵进出口压差才是问题的关键。例如将开式系统的水泵放在100米高的项上，出口压力如果是0.22MPa，就这个系统将水泵放在地上向100米高的顶上送，出口压力就是0.32MPa了。
2水泵的性能曲线
（G一H）类型水泵的性能曲线（G一H）一般有如下三种类型。（l）平坦型—流量变化很大时能保持基本恒定的压头；（2）陡降型—流量变化时，压头的变化相对的较大；（3）驼峰型—当流量自零逐渐增加时，相应的压头最初上升，达到高峰值后开始下降。离心水泵的性能曲线有如下三种。（1）扬程一流量（H一Q）曲线；（2）马力一流量（BHP）曲线；（3）效率一流量（EFF）曲线。对同一台离心泵而言，当转速固定，叶轮直径也固定时，则扬程一流量的曲线就固定不变.（l）泵出口阻力越大，流量就越小，出口阻力越小，流量就越大；（2）出口阻力无限大时（阀件关闭）则流量就为零，此时泵的最大输出阻力为关断扬程；（3）出口阻力为零时流量为最大。马力一流量（BHP）曲线如下。（1）BHP制动马力—指泵轴需要外界的提供的马力（输入部分）；（2）WHP水马力—指水泵实际对水做的功（输出部分）；（3）EFF=WHP/BHP=输出/输入。等效率曲线：就是在同一台水泵中，将其各个不同的叶轮直径所对应的效率曲线，将相同的效率点连接所绘出的曲线，是为了使用者方便挑选水泵用。
3多台水泵并联系统，变台数运行分析
空调水泵并联布置，是常见的设计方法，水泵的流量和扬程是按设计工况选型，当部分水泵运行时，系统流量减小，管网阻力降低。原设计水泵扬程偏高，单台水泵流量增大。工作效率降低。
两台水泵同时运行时，设计流量为QZ（ZQ办，扬程为lH，当一台水泵运行时，扬程降至H3，流量Q3>Q，，工作效率下降。可以看出，并联水泵系统中，部分水泵工作时，水泵的工作状况较差，水泵的工作效率降低，电耗增大，能量浪费具有一定隐蔽性。为了水泵的合理运行，提出以下两种运行模式。（l）工程设计时，往往会出现并联水泵中，单台机组运行时的供冷工况与供热工况十分接近，或部分负荷段接近，也就是说，供热水泵可作供冷使用，譬如将冷热水泵并联布置，供冷负荷减少到一台冷水机组运行时，充分利用热水泵的调节作用。利用热水泵工作，无疑是有利于水泵节能运行的。（2）对于两台同时工作的冷水机组（水泵性能与其相对应），当机组的冷负荷在50%一70%之间运行时，一台水泵运行其性能一般是可以满足使用要求的，虽然水泵的工作效率较低，但比两台水泵同时工作运行时节能。
4冷冻水泵扬程实用估算法
①冷水机组阻力：由机组制造厂提供，一般为60～100kPa。②管路阻力：包括摩擦阻力、局部阻力，其中单位长度的摩擦阻力即比摩阻取决于技术经济比较。若取值大则管径小，初投资省，但水泵运行能耗大；若取值小则反之。目前设计中冷水管路的比摩阻宜控制在150～200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。③空调末端装置阻力：末端装置的类型有风机盘管机组，组合式空调器等。它们的阻力是根据设计提出的空气进、出空调盘管的参数、冷量、水温差等由制造厂经过盘管配置计算后提供的，许多额定工况值在产品样本上能查到。此项阻力一般在20～50kPa范围内。④调节阀的阻力：空调房间总是要求控制室温的，通过在空调末端装置的水路上设置电动二通调节阀是实现室温控制的一种手段。二通阀的规格由阀门全开时的流通能力与允许压力降来选择的。如果此允许压力降取值大，则阀门的控制性能好；若取值小，则控制性能差。阀门全开时的压力降占该支路总压力降的百分数被称为阀权度。水系统设计时要求阀权度s>0.3，于是，二通调节阀的允许压力降一般不小于40kPa。
5正确选择水泵的安装位置
空调水系统中，水泵的安装方式通常有压出式和吸人式两种。吸人式水系统是高层建筑常用的空调水系统方式，其特点是能减小制冷机蒸发器及冷凝器承受的压力，因而被广泛采用。但吸人式系统并不适用于所有情况，如某工程建筑高度为20m，冷热水机组布置在一楼，冷却塔及膨胀水箱布置在屋顶，采用吸人式系统，因冷冻水、冷却水系统静压仅20m，而冷凝器、蒸发器的阻力损失为14一18m，加上管道系统的阻力，导致循环水泵吸人口处出现负压，从而产生气蚀和水击现象，系统不能正常运行。将吸人式系统改为压出式系统后，水系统恢复正常。普通制冷机的蒸发器和冷凝器工作压力一般为1MaP，笔者认为，静压小于50m的空调水系统采用压出式系统方式较合理，不会造成蒸发器和冷凝器承压过大，也不会产生气蚀，当空调水系统静压大于50m时，则采用吸人式水系统以降低系统工作压力。
结语
通过以上对中央空调系统水泵设计若干问题的分析，可以得出以下结论：①在设计空调水系统时应进行必要的水力计算，确保选用水泵的扬程合理。对水泵扬程的选取不能认为越大越保险，而要重视运行的经济性，避免随意加大扬程。②重视中央空调循环水流量变化的特点，在夏季与冬季水量变化很大时，采用分设循环水泵方案，或用调速水泵，或使用不同的两组叶轮，以节约能源，保证系统可靠高效运行。③循环水泵采用并联运行方式时，选择水泵一定要按管路特性与水泵并联特性曲线进行选型计算。选型况转换时对阀门的调节。④设计中，应根据空调水系统的静压值，合理选用压出式或吸人式系统。
参考文献：
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