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摘要：根据空气源热泵空调系统的实际运行状态，选择到科学合理的循环水泵，将能够更好满足供暖制冷的需求。本文主要是从工程实例分析入手，介绍了空气源热泵空调水系统的基本情况，详细阐明了空气源热泵空调水系统受循环水泵实际选型的影响，并提出了一些科学选型的方式，为推进空气源热泵空调水系统中循环水泵的良好使用，提供积极借鉴和参考。
关键词：空气源热泵；空调水系统；循环水泵
前言
当前居民在住宅舒适性要求方面逐渐提升，随着天然气价格大幅度攀升，以燃气热水炉作为热源的采暖系统实际运行成本较高，将空气源热泵空调系统作为现阶段供暖系统，将能够起到良好的效果。空气源热泵空调系统在切换工况的过程中，能够实现供暖和制冷方面的要求，便于非严寒地区应对无集中热源的情况，同时还能够给制冷供暖地区提供相应服务。大多数的空气源热泵空调系统，采用一级泵系统，供暖和制冷都使用一套循环水泵，从建筑物的实际性能入手，充分考量到供暖制冷环节的流量、扬程情况，从而选择相应的解决手段，使得系统本身运行效率较低（得以提高）。
1.工程实例分析
某市综合性商务大楼建设项目，地下1 层，地上5层，总体建设高度为29.0m，建设面积为10355.68m2，包含地下建筑面积2460.75m2。其中第一层是销售服务大厅，层高为5.5m；第二层为休闲活动中心，层高为5.0m；第三层为餐厅、厨房、包厢等，层高为4.8m；第四层则为电影院，层高为8.5m，在楼层局部夹层中采用空调机房的建设形式；第五层为健身活动中心，层高为5.2m。为保障该建设项目的实际供暖和制冷效果，需要积极采用科学合理的空调系统。该项目建设地区温度适中，建筑物的热负荷和冷负荷比例保持在0.4～1.2之间，在实际选择系统循环水泵的过程中，主要是从冷热负荷较大值情况入手。
2.空气源热泵空调水系统的基本情况
空气源热泵空调水系统在当前建筑工程项目运行过程中发挥着至关重要的作用，能够充分满足建筑物供暖和制冷的需求[1]。实际设计空气源热泵空调水系统供冷供回水温度的环节，根据建筑物具体情况，将其设置在7～12℃之间，而将供暖供回水温度控制在40～45℃范围内，将能够起到良好效果。建筑的冷热负荷和空气源热泵空调水系统的实际流量情况之间具有密切联系，用Q表示实际冷热负荷，计量单位为kW；表示水的比热时，使用C加以代表，计量单位为kJ/（kg·℃）；使用ρ表示水的密度，计量单位为kg/m3；使用 t表示好供回水的温度情况，计量单位使用℃加以表示；而在表示空气源热泵空调水系统流量的过程中，使用V加以表示，计量单位为m3/s，由此，可以得到一定的公式：
（1）
从上述公式中能够看出，随着空气源热泵空调水系统流量逐渐增加，系统的实际冷热负荷也将会增加。
同时还需要注意到，管网自身情况将会直接影响到其阻力特性，使用S加以表示，其和系统流量之间并不具备明显的相关性。使用H表示管网实际产生的阻力损失，计量单位为Pa，而阻力特性数S的计量单位为Pa/（m3/s）2，从而可以得到一定的公式：
H=SV2 （2）
从该公式中可以看出，当空气源热泵空调水系统管网保持不变的状态，管网实际阻力损失，只受到系统流量的影响。
3.空气源热泵空调水系统在循环水泵的实际选型的影响
按照常规空气源热泵空调水系统运行情况来看，其内部各方面阻力参数为：系统总阻力大约保持在20～33mH2O范围内，而管网的实际阻力保持在5～12mH2O的范围内，室外机组的实际阻力一般保持在5mH2O的状态，且过滤器、空调末端、冷热量的阻力分别为4mH2O、5mH2O以及1mH2O。本次建设项目工程处在非严寒地区，较为适用空气源热泵系统，具体开展研究工作的过程中，将冷负荷作为标准，可以得到较为准确的结果。研究活动中选取热负荷、冷负荷，将其比例控制在0.3～1.0的范围内。选取空气源热泵空调水系统的阻力，可以将其设置在20mH2O、23mH2O、26mH2O、29mH2O、32mH2O、35mH2O方面，而对于热负荷和冷负荷的比例，需要将其控制在0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9以及1.0方面。实际计算系统管网阻力损失的时候，需要按照公式（2）实施，这样将能够起到良好效果。
经过计算，能够明确出空气源热泵空调水系统运行过程中，制冷和供暖环节实际产生的阻力损失情况。（1）当热负荷与冷负荷比例保持在0.3的状态，空气源热泵空调水系统开展制冷作业的过程中，阻力损失将会达到20mH2O，此时供暖环节产生的阻力损失为1.8mH2O，表明制冷和供暖环节之间阻力损失差别在18.2mH2O。（2）比例为0.4，空气源热泵空调水系统制冷和供暖的阻力损失分别为26mH2O和2.34mH2O，差距保持在23.66mH2O。（3）当实际比例为0.5的时候，按照标准的设计工况条件，制冷阻力损失为33mH2O，供暖则为2.97mH2O，也存在着30.03mH2O的差距。从这些情况入手进行分析，能够发现，处在同等的设计工况条件下，空气源热泵空调水系统时出现的阻力损失增加，相应的制冷和供暖环节的阻力损失将会产生更大的差距[2]。
如果制冷和供暖环节产生的阻力损失，拥有着较大的差距，具体选择循环水泵型号的过程中，仍然按照着既定的工况条件，并没有针对调节措施进行充分考量，将会使得循环水泵实际运行环节出现一定的不良现象，主要是表现在了供暖环节，循环水泵自身的扬程会增加，系统管道内部的流速逐渐增加，使得管道出现抖动现象的几率加大，从而将会使得水泵运行流量有所增加，这样将会造成水泵偏离特性曲线，严重气蚀水泵，水泵过载的情况增多，会容易引发电机烧毁的情况。而如果将阀门关小，使得管网的阻力增加，确保水泵扬程和管网阻力保持着同等的匹配度，也可能会无法保障系统的流量，还会容易引发资源浪费的情况[3]。
图1 常规循环水泵情况图
4.科学提升循环水泵选型水平
为避免空气源热泵空调水系统不合理运行，给循环水泵选型工作带来的不良影响，需要积极采用科学合理的方式和手段，全面细致分析和研究系统运行环节的管网流量情况、阻力损失情况，寻求科学稳定的处理方式，强化水泵的总体运行效果，这主要是通过合理调节水泵流量或者增加相应的冷热水泵来实现的。
4.1单台水泵流量调节
针对空气源热泵空调水系统的运行情况加以综合控制和管理，切实强化其总体的运行稳定性。科学调节单台水泵的流量，通过以下两种方式，可以起到良好效果[3]。（1）节流调节。这种方式主要是针对水泵出口管路上阀门的具体开度加以改变，转变工况点的实际情况。当节流环节中的压力损失明显存在，可以降低系统内部流量，使得水泵效率有所减低，但是相应的输送单位本身所消耗的能量增加，无法实现节能环保的目标，因而这种方式实际应用程度并不够高。（2）变速调节。这种方式主要是采取变频操作的手段，使得水泵的具体转速得到有效转变，确保内部流量可以充分适应好系统的实际变化情况[4]。变速调节环节进行中，水泵的效率保持着稳定不变的状态，而具体运行功率明显下降，表现出突出的节能效果，为此，很多工程项目中都采用这种手段。
4.2结合工程实际加以选择
本次建设项目施工建设中使用空气源热泵空调水系统，为科学选择到合适的循环水泵类型，需要结合工程项目的具体需求。首先，本次建设空调系统采用两个分项系统部分的设置方式，其中第一层到第三层之间采用同一个系统，而第四层、第五层则选择同一个系统。第一层到第三层之间，在屋面设置两台螺杆式空气源热泵机组，这是其集中式的冷热源，夏季空调制冷供回水为7～12℃，冬季则采用40～45℃的供暖供回水。第四层、第五层中采用舒适性空调系统，在供回水方面地上三层的空调系统保持一致。在给两个空调系统提供补水、定压控制的过程中，主要是使用到了落地式自动补水排气方式，将定速泵作为循环水泵。其次，具体选择循环水泵的过程中，需要充分根据空调系统的制冷、供暖需求。以本次建设项目电影院、健身活动中心的空调系统为例，在设计工况条件下，设置好空调系统冷负荷为577.41kW，热负荷为421.73kW，而在冷冻水和热水流量方面分别为99.51m3/h和73.36m3/h。充分考量空调水流量在不同热负荷、冷负荷下的状态，需要选择一级泵变流量系统，相应的配置好变频调速控制柜，合理控制好热泵机组的容量具体调节范围，将其设置在30%～110%的范围内，能够起到良好效果，使得水泵始终良好适应系统的运行情况，且具备较强的节能效果。
5.结束
空气源热泵空调水系统受循环水泵的实际选型具有重要影响，为切实保障系统的安全稳定运行状态，需要对其具体需求情况进行细致分析和研究，寻找到合适的循环水泵，确保系统良好服务于工程项目，并拥有着较高的节能水平，这样将对推进空气源热泵空调水系统保持长远的发展态势，具重要的意义。
参考文献：
[1]杨强，徐昭炜，潘雷刚，等. 户式空气源热泵供暖系统中循环水泵能耗测试研究[J]. 暖通空调，2018，48（2）：24-29.
[2]陈文俊. 空气源热泵热水机中电子膨胀阀控制方式探讨[J]. 制冷与空调，2018，18（2）.
[3]钱威. 集中中央空调水系统水泵的选择和节能措施[J]. 供热制冷，2018（1）：50-53.
[4]罗培锐. 空气源热泵空调系统节能研究[J]. 电子世界，2018（2）：98-98.
论文作者:刘钊举
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第13期
论文发表时间:2019/6/11
标签：水泵论文; 系统论文; 空气论文; 源热泵论文; 阻力论文; 负荷论文; 情况论文; 《建筑模拟》2019年第13期论文;