[科普中国]-流体输送能耗

简介

在集中处理空气后，将满足参数要求的空气从空调机组送至空调房间，再将全部或部分空气从空调房间输送回空调机组进行再处理和再使用，期间流体输送过程必然要消耗能源。另外，冬季集中制备的热量（热水或蒸汽）和夏季集中制备的冷量（冷冻水）以及在制备冷冻水时冷水机组所需的冷却水系统，都将产生流体的输送能耗。理论上，流体流动产生的阻力与流量是二次方关系，流体的输送功率与流量是三次方关系。1

主要输送能耗水泵输送能耗在空调系统或供热系统中，涉及的水泵能耗包括：空调冷冻水输配系统、冷水机组的冷却水输配系统和供热系统热水输配系统。1

空调冷冻水输配系统包括：冷水机组、水泵、空调末端设备、阀门、水过滤器、管网等。通常，将设备、管件、弯头等产生的流动阻力视为局部阻力，将管路系统产生的阻力视为沿程阻力。在实际计算中，局部阻力占总阻力的50%左右。1

管路的远近、管材表面粗糙度、管网系统的维护都是影响管网系统总阻力的因素。在日常运行管理中，对产生阻力的部件不进行及时的清洗，造成管网因水垢和污染物阻塞等将增加管网系统的总阻力，进而增加流体的输送能耗；没有根据空调负荷的变化适时调整流量，造成流量过大或不能及时减小流量，是造成流体输送能耗不能实现节约的主要因素。1

供热系统中的流体系统包括：锅炉房、水泵、换热器（站）、阀门、水过滤器和管网等。对于高温水系统，水中的钙镁离子存在会导致管壁结水垢，因此，水处理设备运行的好坏、维护管理工作等直接影响管网系统的表面粗糙度和阻力大小。根据负荷的变化调整水流量的大小，可以直接影响流体输送能耗。特别是近年来开展的计量供热运行模式，人对散流器的调节行为，直接影响到对流量的需要变化，而水泵流量调节的反应时间和调节的精度，直接关系到供热水系统的流体输送能耗。1

风机的输送能耗建筑的空调与通风系统，包括风机、含风机的空气处理机组，阀门，送、回风风口和风道系统。与水系统一样，空调与通风管网的阻包括局部阻力和沿程阻力。风道系统中的某些局部构件的形状，如弯头、三通等的形状，与局部阻力系数有很大的相关关系。如果弯头、三通等的形状接近流线型，其产生的阻力相对较小；如果采用直角型或其他与流线不相吻合的角度，在较高的空气流速条件下，会产生很大的阻力，有时阻力高达数百帕。因此，从建筑空调与通风系统设计开始，就应该特别关注局部阻力构件对产生阻力的影响。1

风道系统的积灰，不仅影响房间的空气环境，而且会造成风道表面粗糙度增加，进而导致沿程阻力增加。空气处理机组内的表冷器、加热器和空气过滤器的积尘，是造成这些局部构件阻力增加的主要原因，及时对这些局部构件进行清理和必要的维护，是防止这些局部构件阻力增大的有效措施。1

流体管网系统水力不平衡造成的能耗在空调和供热的管路系统中，根据所要输送的流体流量，按照合理的流速选配管径。流速的合理性指所产生的阻力合理、选配的管径和由此确定的管材消耗量合理。所以，在管网系统的运行中，也应该有合理的流体输送能耗。管网系统一般由复杂的串联管路和并联管路组合而成，在管网系统施工结束后，有必要对管网系统进行水力平衡的调节。所谓水力平衡的调节，指按照负荷的需要确定流量，通过阀门调节对并联管路的流量进行分配。

在实际管网系统的运行中，往往忽略了水力平衡调节，或者水力平衡的调节工作不完善，由此造成水力失调。水力失调的后果是流体流量的分配不能满足负荷要求，进而使得空调房间或供热房间的空气热工参数不能达到要求。实际工程中解决这一问题的较为普遍的做法是加大流量，以大流量的方式，掩盖水力不平衡现象。1

总结由前述分析可知，理论上，流体管网系统或风机的能耗是流量的三次方关系，因此，流体管网系统水力不平衡所造成的能耗是巨大的，通过管网系统的水力平衡调节，降低管网系统能耗的潜力也是巨大的。1