某动力站空调水二次泵系统的设计

【摘 要】介绍了哈尔滨某动力站空调水二次泵系统设计，包括负荷计算、设备选型、空调自控、并提出自己的设计体会。

【关键词】动力站；二次泵变流量系统；设计；节能

一、工程概况

本动力站负担新建20万m2地下商场（含影城，马戏城等），原有10万m2地下商场。

商场冬夏季均采用集中空调，另设散热器系统，作为值班采暖。

见负荷统计表。

二、空调冷热源

在地下一层的制冷机房内设4台2000USRT的直燃型溴化锂吸收式，制冷（温）水机组,2台2000USRT离心冷水制冷机组。在屋顶与冷水机组对应设置12台横流式冷却塔。

锅炉房内设3台6t蒸汽锅炉作为商场热风幕及值班采暖的热源。

冷冻水的供/回水温度为7℃/12℃,温水60℃/55.8℃。冷温水循环采用二次泵变流量系统,一次泵为定流量系统设置台数与冷机相同,二次泵采用变频泵。

三、冷温水循环系统

在定流量的空调水系统中，负荷侧采用压差旁通控制方法。当负荷减小时，用户阀门关小，分集水器压差增加，电动调节阀开大，部分冷水经旁通短路，维持机组流量不变，用户负荷增加时动作相反。这种系统水泵流量是恒定的，不利于节能。

本设计由于负荷分两大部分：黄河公园及红博（原有冷热源取消改由本动力站负担），两部分负荷量及输送长度相差较大，因此考虑采用二次泵系统。一次泵为定流量，负担制冷机组到分集水器间的阻力。二次泵为变流量系统，通过改变循环水量实现对用户的负荷调节。

常见的变水量调节方法有台数调节和变速调节两种。本工程采用变速调节：

二次泵克服的阻力包括管网、末端、平衡阀及控制阀等。当负荷减少时，通过改变水泵转速使扬程和流量减少，可以达到节能的目的。

空调系统是按照满负荷设计的，但实际运行中，空调设备绝大部分时间是在低于最大负荷的情况下运转。在部分负荷下，虽然冷水机组可以根据实际负荷调节相应的冷量输出，但是在冷水机组的蒸发器侧的流量是固定的，系统的冷冻水流量并没有跟随实际的负荷变化而变化，冷冻水泵能耗也没有跟随实际负荷减少而降低。在变流量系统中，系统的冷冻水流量不是按照满负荷的水量固定不变，而是在部分负荷时水流量减小，冷冻水泵的能耗随之减小，从而达到节能降耗的目的。

本设计中一次泵负责克服冷机侧的阻力，一次泵与冷水机组一一对应，水泵设计流量为冷水机组蒸发器额定流量。选用6台G=1320m3/h H=20mH2O。二次泵用来克服末端的阻力，二次泵根据两大环路负荷变化进行独立控制、变频调节。本工程系统较大、阻力较高，且各环路负荷特性相差较大，如果采用一次泵方式，水泵流量和扬程要根据主机流量和最不利环路的水阻力进行选择，配置功率都比较大；部分负荷运行时，无论流量和水流阻力有多小，水泵也要满负荷配合运行，管路上多余流量与压头只能采用旁通和加大阀门阻力予以消耗，因此输送能量的利用率较低，能耗较高。因此采用二次泵变流量系统，二次泵的流量与扬程可以根据不同负荷特性的环路分别配置。一环路采用三台G=1850m3/h H=30mH2O变频水泵；二环路为三台G=757m3/h H=38mH2O变频水泵。因为制冷机房到用冷用户的距离较长（管路单程800m），所以二次泵扬程较大。

二次泵采用变流量控制分别对两个环路的启停控制，负荷侧的流量调节范围也更大；采用变频控制时，其节能效果更好。

四、联锁及自控

1.冷水机组,冷水泵,冷却水泵,冷却塔风机及其进水电动蝶阀应进行电气连锁启停,其启动顺序为: 冷却塔进水电动蝶阀-冷却水泵-冷水泵-冷却塔风机-冷水机组,系统停车时顺序相反。

2.冷水系统采用负荷和供回水温差来控制冷水机组及其对应的水泵,冷却塔的运行台数;冷却塔风机的运行台数成组控制。

3.压差控制是比较常用的一种方法，其中有两种情况：一种是利用分集水器之间压差，一种是利用最不利点末端压差。

在本工程中，采用的是检测分集水器之间压差的压差控制法。当分集水器之间压差大于设定值时，通过变频器减小其中一台二次泵流量，若该二次泵已经达到其最小流量，则关闭该泵，对另一台二次泵进行变频调节；当分集水器之间压差小于设定值时，通过变频器增大其中一台二次泵流量，若该二次泵已经达到其最大流量，则将该泵转为工频运行，启动另一台二次泵，并对其进行变频调节。

设计体会：

对于商业建筑的符合特点是全年冷负荷大，且不均匀，尤其在过渡季：虽需制冷，但冷负荷不大，末端负荷变化较大。如采用传统定流量的水系统，势必造成不必要的能源浪费，而针对本工程两个环路负荷、末端阻力相差较大的情况下，采用二次泵定-变流量的水系统，节能效果更佳显著。

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