摘　要：本文通过深圳地铁某车站空调水泵节能改造实例分析研究，通过增压装置及水泵配套使用来达到节能效果，是切实可行的方法，值得推广。

关键词：空调节能改造；水泵节能；地铁空调

 

      深圳地铁一期工程车站空调通风系统分为：大系统、小系统和水系统。其中大系统指车站公共区（站台、站厅）的空调通风系统，包括组合式空调箱等能耗设备；小系统指车站设备管理用房的空调通风系统，包括柜式风机盘管等能耗设备；水系统指为大系统、小系统提供冷源的系统，包括冷水机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等能耗设备。所有风机、水泵均为定频运行。在空调系统中，水泵是一个重要的辅助设备，它直接关系到整个系统能否正常运行。虽然水泵在初投资中所占比例很小，但其能耗却很大。薛志峰等^[1]指出，在大型公共建筑供暖空调电力消耗中，有60%～70%是由输送和分配冷量（热量）的风机、水泵所消耗，而这部分电耗有可能降低60%～70%，存在巨大的节能潜力。因此，本文的重点就是探讨水泵节能装置运用之后对地铁的影响。

 

      我国随着城镇化进程的加快，人们生活方式的巨大转变和生活水平的提高，对能源的需求呈明显上升趋势，再加上环境污染日益严重，资源可持续利用等已经成为我国乃至整个世界要解决的首要问题之一。低碳环保、节约能源、减少排放已经成为我国基本国策，越来越多的企业将节能工作提上议程。

      空调泵的实际流量往往大于设计流量，而只有设计流量才是有用流量；泵的实际扬程往往大于设计流量下的系统阻力，而只有克服设计流量下的系统阻力所需要的扬程才是有用扬程。由此可知，空调泵的有用功率要小于泵的实际功率，比有用功率多出来的那部分功率——无效能耗显然是被白白浪费掉了。无效能耗实际上是管道系统的过剩流量和非正常阻力消耗掉的那部分能量。节流、变频、更新水泵等有效措施可以消除过剩流量所产生的能耗，进而提高水泵效率，使水泵节能；同时降低系统非正常阻力也可以有效减小现有管道系统阻力，使特性曲线陡度趋向平坦，从而可进一步减小泵的功率，达到更好的节能效果。

      效率对功率起着放大的作用；在流量和扬程都相同的条件下，效率越低，泵消耗的功率就越大。一般工况下的效率总低于铭牌效率；实际工况偏离铭牌工况越远，效率也越低。运行效率低是造成空调泵用电严重浪费的普遍原因。

      水流与泵体，泵内部不同流速的流层，泵本身动、静部件之间的摩擦都要耗能，因此，泵的内部损耗必不可免，泵的效率不可能达到100％。采用均流技术可以有效抑制涡流的形成和扩展，是一种新的水泵节能技术。均流泵的匹配范围较宽，流量偏离对效率影响较小，有显著的节能效果。

      循环泵的设计流量是机组额定工作情况下的流量，但机组负荷是随系统冷量改变而不断变化的，特别是过渡性季节，机组常常处于部分负荷工作，冷冻、冷却水量有时过剩，若采用动态调节系统，使泵的流量自动跟踪机组负荷的变化，应能获得进一步的节能效果。

      本文所探讨的是一种改进水泵结构的节能技术——多孔吸入流体输送技术。多孔吸入流体输送技术是一种不同于变频的有效和稳定的循环水系统节能技术，其技术原理如下：

      多孔吸入流体增压装置主要由吸水室、增压室、喷射室三部分组成，当流体进入增压装置后，在负压的作用下被吸水室吸入增压室，流体在增压室内被连锁增压后进入喷射室与循环泵出口的水流汇成高密度的流体，从而在不变截面的管道中产生压力激波，将有效的压力转化为动能，流体增压装置所增的压力能够替代循环泵的部分扬程，在保持原设计循环泵流量扬程不变的情况下，一旦循环泵的扬程降低，则循环泵所配的电机功率将大幅下降，通过流体增压装置与水泵对应配套使用：改变水泵吸入口流体进入方式，改变叶轮之间单通道接触方式为多通道进入方式；改变水泵叶轮构造，使之与流体进入方式相匹配；在水泵出口处增加装置，改变输出流体与叶轮之间的接触方式，从而实现降低水泵功率作用，达到节能目的。

 

      深圳地铁某车站的节能改造项目涉及到的主要设备是冷却水泵。项目实施前，所有设备均以正常工作频率运行，其中一台30KW冷却水泵改为18.5KW水泵，同时增加一套流体增压装置，整改后的装置可替代目前30KW水泵工作，且保证系统流量保持不变，进行达到节能效果。冷却水泵（30KW）共有四台，其中两台是用于工作的，另外两台是作为备用设备的。水泵主要参数是：流量72.2.L/S；扬程27m.每台每年的理论电耗为：W年=21.6万KW（以平均制冷运行工作24小时/天，每月工作30天，每年制冷系统工作10个月计算）。经现场实测冷却水泵其数据如表1所示：

      功率计算公式：

      根据实测数据表数据可以计算水泵的实际工作功率为：W年=21.8万KW，由此可以看出，实际功率比理论值还要大一些，因此，该水泵的节能的潜力是比较大的。

      深圳地铁某车站节能改造项目通过采用空调水泵优化节能装置（其装置通过减少涡流，优化水泵配套电机）达到节能效果。

      其中一台30KW冷却水泵（1#冷却水泵）改为18.5KW水泵，同时增加一套流体增压装置，整改后的装置可替代目前30KW水泵工作，且保证系统流量保持不变，进行节能效果对比。

      该项目节能测算的方法是：利用水泵在工频运作时，电流、电压在运作时均为定值。通过对比法来测算节能量，即在整改前后水泵正常运作前提下记录系统压力及流量、电流等数值，并进行列表对比分析。若在压力及流量保持不变情况下，而电流值有明显下降，则说明该方法具有节能效果；否则，说明该方法没有节能效果。其计算方法如下：

      通过该站水泵节能改造实际效果分析，改造工程完成后，经过为期两周测试调试，对比数据如下：

      综合上述数据可知：在使用增压装置及水泵配套设备后，流量与压力没有明显变化，但水泵电流和功率确有明显降低，而流量还略有上升，因此，该方法可在系统流量及压力保持相似提前下，使水泵的正常工作电流从51.4A降低至31.7A，经过实际计算得出改后的水泵的节电率可达38%左右。

 

      无论采用什么样的方法，只要能够达到节能效果的都是值得深研的好方法，本文论述的增压装置及水泵配套使用方法也只是空调系统中水泵节能的方法之一，并且节能效果比较显著，值得在空调节能方面进行推广。

 

[1] 薛志峰，江亿.北京市大型公共建筑用能现状与节能潜力分析[J].暖通空调，2004，34（09）：8-10.

[2] 张钦，袁立东.中小型空调水系统备用泵的优化设计探讨[J].制冷与空调，2009，9（02）：73-75.

[3] 白桦.流体力学泵与风机[M].北京：中国建筑工业出版社，2005.