中央空调系统水泵选型扬程计算与注意事项.docx

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中央空调系统水泵选型扬程计算与注意事项

水泵的分类与适用特性

基础知识概念

1.水泵的特性曲线：

单台泵、多台同型号泵并联

2.管路特性曲线

3.水泵工作点

1）三台泵并联时的工作点

2）并联工作时每台泵的工作点

3）一台泵单独工作时的工作点

知识点：

水泵的特性曲线与管路的特性曲线的相交点，就是水泵的工作点。

因为水泵是与管路相联的，所以它必然要受管路的制约。

如：

泵每小时可供水二百立方米，但当它连接到一小口径的管路时，该泵的供水量就受此水口径管的制约，供水量就要改变。

流量G

1.冷冻泵

1.1一次泵系统 

式中：

Q：

冷水机组冷量（kw）

C：

水比热，取为1.163（kw*h/T℃）

△t：

蒸发器进出水温差℃，一般舒适性空调△t＝5℃

（7℃/12℃）；大温差△t＝7、8、10℃；热水△t＝60℃/50℃；

若用公制单位则上式为 

式中Q：

Kcal/h  C：

1kcal/kg℃△t：

℃

台数：

与冷水机组对应一对一设置，一般设一台备用泵

1.2二次泵系统

1.2.1第一次泵：

按上式

1.2.2第二次泵：

按所负责空调区域冷负荷综合最大值，计算出的流量

台数：

应按系统分区一般不少于2台，设置备用泵。

2.2冷却系统流量：

 或按冷水机组冷凝器循环水量。

扬程H

1冷冻泵

1.1一次泵系统H＝1.1～1.2[蒸发器水阻+最不利回路末端空调设备水阻+∑（RL+Z）]（注：

RL－沿程阻力；Z-局部阻力）

式中：

R－单位长度摩阻，L－管长， 

估算：

∑RL  一般取R为3～8m/100m按此选管径

管路总阻力＝1.6～1.8[（5/100）×回路管长]（注：

100为沿程阻力平均值）

1.2二次泵系统

1.2.1第一次泵扬程负责机房回路，扬程为一次管路管件阻力+蒸发器水阻力。

一般约18～20m，实际运行23～25m。

1.2.2第二次泵扬程：

二次管路、管件阻力+末端设备表冷阻力。

末端设备也可能是板换。

2 冷却泵扬程H2＝1.1（管路阻力+冷凝器水阻+冷却塔喷咀所需压力+塔水水面至喷咀高度）。

水泵功率

1轴功率 

式中r：

水密度，为1000kg/m3

G:

m3/s

H：

m

η：

泵总功率

2配用电机功率

2.1N=K×N轴

2.2N按泵全曲线运行确定

型式

管道式、离心式

离心式：

端部吸入；水平开启；V字型垂直开启。

离心泵的工作原理：

水泵开动前，先将泵和进水管灌满水，水泵运转后，在叶轮高速旋转而产生的离心力的作用下，叶轮流道里的水被甩向四周，压入蜗壳，叶轮入口形成真空，水池的水在外界大气压力下沿吸水管被吸入补充了这个空间。

继而吸入的水又被叶轮甩出经蜗壳而进入出水管。

离心泵是由于在叶轮的高速旋转所产生的离心力的作用下，将水提相高处的，故称离心泵。

构造

材质：

叶轮，壳体，轴

电机：

转速，防护等级，绝缘等级

轴承：

机械密封

支座

基础、振动、噪音

冷冻水允许流速

dN≤50  v≤1.2m/s

50≤dN≤250  v≤2m/s

dN≥250  v≤2.5m/s

冷却水100＜dN≤200  v≤3.5m/s

选型、运行

选型：

选在高效率区，按G－H选定型号及叶轮直径。

运行：

1.当选型H与实际阻力相差不大时，可用阀门调至进出口压力差等于选型扬程。

2.当选型H与实际阻力相差较大时，可切削叶轮，或用变频调速。

水泵扬程的计算方法

估算方法1：

暖通水泵的选择：

通常选用比转数ns在130～150的离心式清水泵，水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2。

按估算可大致取每100米管长的沿程损失为5mH2O，水泵扬程（mH2O）：

Hmax=△P1+△P2+0.05L（1+K）

　　△P1为冷水机组蒸发器的水压降。

　　△P2为该环中并联的各占空调未端装置的水压损失最大的一台的水压降。

　　L为该最不利环路的管长

　　K为最不利环路中局部阻力当量长度总和和与直管总长的比值，当最不利环路较长时K值取0.2～　0.3，最不利环路较短时K值取0.4～0.6。

估算方法2：

这里所谈的是闭式空调冷水系统的阻力组成，因为这种系统是量常用的系统。

　　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：

包括磨擦阻力、局部阻力，其中单位长度的磨擦阻力即比摩组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组宜控制在150~200Pa/m范围内，管径较大时，取值可小些。

　　3.空调未端装置阻力：

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。

　　根据以上所述，可以粗略估计出一幢约100m高的高层建筑空调水系统的压力损失，也即循环水泵所需的扬程：

　　1.冷水机组阻力：

取80kPa（8m水柱）；

　　2.管路阻力：

取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa；系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；

　　3.空调末端装置阻力：

组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）；

　　4.二通调节阀的阻力：

取40kPa（0.4水柱）。

　　5.于是，水系统的各部分阻力之和为：

80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）

　　6.水泵扬程：

取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。

根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。

（1）冷、热水管路系统

开式水系统：

Hp=hf+hd+hm+hs

闭式水系统：

Hp=hf+hd+hm

式中hf、hd——水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，Pa；

hm——设备阻力损失，Pa；

hs——开式水系统的静水压力，Pa。

hd/hf值，小型住宅建筑在1~1.5之间；大型高层建筑在0.5~1之间；远距离输送管道（集中供冷）在0.2~0.6之间。

设备阻力损失见表10-5。

（2）冷却水管路系统

1）冷却塔冷却水量

设备阻力损失

设备名称

阻力（kPa）

备注

冷冻机

蒸发器

30~80

按不同产品而定

冷凝器

50~80

按不同产品而定

吸收式冷冻机

蒸发器

40~100

按不同产品而定

冷凝器

50~140

按不同产品而定

冷却塔

20~80

不同喷雾压力

冷热水盘管

20~50

水流速度在0.8~1.5m/s左右

热交换器

20~50

风机盘管机组

10~20

风机盘管容量愈大，阻力愈大，最大30kPa左右

自动控制阀

30~50

冷却塔冷却水量可以按下式计算：

W=Q/c（tw1-tw2）kg/s

式中Q——冷却塔排走热量，kW；压缩式制冷机，取制冷机负荷1.3倍左右；吸收式制冷机，去制冷机负荷的2.5左右；

c——水的比热，kJ/（kg·℃），常温时c=4.1868kJ/（kg·℃）；

tw1-tw2——冷却塔的进出水温差，℃；压缩式制冷机，取4~5℃；吸收式制冷机，去6~9℃。

2）水泵扬程

冷却水泵所需扬程：

Hp=hf+hd+hm+hs+ho

式中hf，hd——冷却水管路系统总的沿程阻力和局部阻力，mH2O；

hm——冷凝器阻力，mH2O；

hs——冷却塔中水的提升高度（从冷却盛水池到喷嘴的高差），mH2O；

ho——冷却塔喷嘴喷雾压力，mH2O，约等于5mH2O。