我国民用建筑耗能量占全国商品能源消耗的25%,相当于发达国家同等条件下的数倍。1997年，全国人大常委会通过的《中华人民共和国节约能源法》，于1998年1月1日起施行。国家要大力推广能源节约和综合利用技术。根据《建设部建筑节能“九五计划”和2010年规划》，计划和规划要求暖通系统新建公共建筑2000年前，做到节能50%;2010年在第一阶段基础上再节能30%。
水泵在整个系统中只占很小的一部分，但是对于保证系统正常运转却起到至关重要的作用。采用整体分析的方法来解决问题，即采取各种方法以优化整个系统的工作性能，而不仅仅着眼于单一部件的改进、提高。
本篇以大钟寺现代商业城空调水系统为例，介绍水泵在减少能耗、降低寿命周期成本方面的优势，尤其针对传统二次泵系统和新型三次泵系统进行比较及运行成本分析。
大钟寺现代商城建筑规模418086㎡，其中地上188264㎡，地下203772㎡，建筑高度控制在45米，地上5～10层，地下4层。其中空调面积为230000㎡，大钟寺现代商业城共分成 B区，C区，D区，E区，写字楼等5个区。按照以上功能要求空调系统二次泵分为5组，每组两用一备;
以其中D区为例进行一次泵组和二次泵组的传统空调系统与带有一次泵组、二次泵组和三次泵组的新型空调系统进行详尽的比较及运行成本分析。
一、空调水系统耗能分析：
D区空调面积：72217平方米
冷量需求：254kW
二次侧水泵总扬程计算：30m
1.带有一次泵组和二次泵组的传统空调系统
考虑最不利环路的系统阻力，对于设计人员来讲这是很复杂的工作，很难精确
计算，经常由于过于保守附加值太大而引发水泵过载、汽蚀。
根据以上参数选型：立式双吸泵 ，2用1备
其单台流量为：439m3/h
扬程：30m
功率：55kW
根据负荷变化趋势，采用变流量定压差控制，可以计算其全年电量消耗如下表:
二次泵系统的二 次泵
定压力
控制
泵台数
泵型
功率
(kW)
总流量m3/h
级数
总运行小时数
按20小时计算(小时)
3
立式
双吸泵
55
877
4
2400
Q (流量) m3/h
H(扬程)m
T(运行时间)小时
P2 kW (单泵功率)
总P kW
P1 kW 单台泵电机功率
电机效率
能耗kWh
100%
438.4
100%
30
2%
48
43.17
93.0
46.52
0.928
4466.0
75%
328.8
100%
30
10%
240
32.38
70.4
35.19
0.920
16893.2
50%
219.2
100%
30
40%
960
24.21
52.9
26.46
0.915
50803.6
25%
109.6
100%
30
48%
1152
17.92
39.4
19.69
0.910
45361.5
TOL
117524.4
供冷季2台水泵总能耗：117524.4kWh
2.带有一次泵组、二次泵组和三次泵组的新型空调系统
此时无需考虑最不利环路的系统阻力，对于设计人员来讲系统阻力的计算变得容易很多，因为此时只需计算二次主管路的阻力就足够。
根据以上参数选型：立式双吸泵 ，2用1备
其流量为：439m3/h
扬程：15m
功率：30kW
根据负荷变化趋势，采用变流量定压差控制，可以计算二次泵组其全年电量消耗如下表：
二次泵系统的二 次泵
定压力控制
泵台数
泵型
功率(kW)
总流量m3/h
级数
总运行小时数 按20小时计算(小时)
3
立式双吸泵
30
877
4
2400
Q (流量) m3/h
H (扬程)m
T (运行时间)小时
P2 kW (单泵功率)
总P kW
P1 kW 单台泵电机功率
电机效率
能耗kWh
100%
438.4
100%
15.0
2%
48
21.59
46.9
23.46
0.920
2252.4
75%
328.8
88%
13.1
10%
240
14.17
30.9
15.46
0.916
7423.1
50%
219.2
75%
11.3
40%
960
9.08
19.9
9.94
0.913
19093.1
25%
109.6
63%
9.4
48%
1152
5.60
12.3
6.15
0.910
14175.5
TOL
42944.0
负荷变化依旧，二次泵能耗为：42944.0kWh
水泵系统能耗还应考虑三次泵组的能耗，根据系统需要，将三次泵组设计为31组，其中一组为：
三次泵
比例压力控制
泵台数
泵型
功率kW
分区1流量
级数
总运行小时数 按每天12h计
PN
1
变频调速管道泵
0.75
11.7
2
1440
Q (流量)
H (扬程)
T (运行时间)
P1 kW 单台泵电机功率
总P kW
能耗kWh
100%
11.7
100%
12.0
2%
28.8
0.9
0.90
25.9
75%
8.8
88%
10.5
10%
144
0.85
0.85
122.4
50%
5.9
75%
9.0
40%
576
0.75
0.75
432.0
25%
2.9
63%
7.5
48%
691.2
0.6
0.60
414.7
TOL
995.0
按照以上方法依次计算D区三次泵耗能，详见(附表一)：
附表一 D区三次泵系统耗电量统计表
编号
台数
单台流量
合计流量
扬程
单台功率
单台耗电量
合计耗电量
m3/h
m3/h
m
kW
kW
kW
1
变频调速管道泵
2
11.7
23.4
12.0
0.8
995.0
1990.0
2
变频调速管道泵
1
55.5
55.5
12.0
3.0
1880.0
1880.0
3
变频调速管道泵
1
57.6
57.6
12.0
3.0
1909.8
1909.8
4
变频调速管道泵
1
55.1
55.1
12.0
3.0
1879.7
1879.7
5
变频调速管道泵
1
29.6
29.6
12.0
2.2
1223.2
1223.2
6
变频调速管道泵
1
51.3
51.3
12.0
3.0
1818.7
1818.7
7
变频调速管道泵
2
12.5
25.0
12.0
1.1
1247.1
2494.2
8
变频调速管道泵
1
21.8
21.8
12.0
1.5
730.3
730.3
9
变频调速管道泵
1
28.0
28.0
12.0
2.2
1187.5
1187.5
10
变频调速管道泵
1
43.6
43.6
12.0
3.0
1726.3
1726.3
11
变频调速管道泵
2
58.5
117.0
12.0
3.0
1915.5
3831.0
12
变频调速管道泵
1
30.2
30.2
12.0
2.2
1236.7
1236.7
13
变频调速管道泵
1
39.9
39.9
12.0
1.1
1281.6
1281.6
14
变频调速管道泵
2
12.7
25.4
12.0
1.1
1390.2
2780.4
15
变频调速管道泵
1
12.9
12.9
12.0
1.1
1437.1
1437.1
16
变频调速管道泵
2
12.0
24.0
12.0
1.1
1372.3
2744.6
17
变频调速管道泵
1
47.1
47.1
12.0
3.0
2408.8
2408.8
18
变频调速管道泵
1
46.7
46.7
12.0
3.0
2364.5
2364.5
19
变频调速管道泵
1
40.7
40.7
12.0
3.0
1279.8
1279.8
20
变频调速管道泵
1
26.5
26.5
12.0
2.2
1143.4
1143.4
21
变频调速管道泵
1
26.0
26.0
12.0
2.2
1138.8
1138.8
22
变频调速管道泵
1
51.8
51.8
12.0
3.0
1870.8
1870.8
23
变频调速管道泵
1
23.5
23.5
12.0
2.2
764.6
764.6
24
变频调速管道泵
1
23.3
23.3
12.0
2.2
763.0
763.0
25
变频调速管道泵
1
27.9
27.9
12.0
2.2
1187.5
1187.5
26
变频调速管道泵
1
20.3
20.3
12.0
2.2
786.8
786.8
D区三次泵总流量
974.1
D区三次泵总耗电量
43859.1
由以上得到三次泵系统采用比例压差其耗能为： 43859.1kWh
二次泵+三次泵系统总耗能为86803.1 kWh
控制原理:
定压力控制
特性:
直接测量泵两端压力。
流量降低时，压力保持不变。
比例压力控制 (计算)
特性:
直接测量泵两端压力。
流量降低时，压力将沿着一条直线下降(红线)。
比例压力控制 (测量)
特性:
测量系统中最不利点的压力。
流量降低时， 压力将沿着红色曲线调整至相应的值。
总结：
结论：可见 D区采用三次泵系统，相对传统二次泵系统节能约 26.1% 。
二、寿命周期成本分析
以运行20年为周期进行分析详见下表：
2.成本回收期：
结论：由以上图表可知，从运行4.6年起，二次泵系统的总投资将超过三次泵系统的总投资，并逐年加大投资额度。
综上所述从空调水系统能耗及投资运行成本方面进行分析，可以看出在大型公建中采用三次泵空调水系统较采用传统的二次泵空调水系统有一定的优势，总结有如下优点：
1.运行节能
两种空调水系统的一次泵耗能相同，重点比较传统二次泵及新型二次加三次泵的能耗;传统二次泵系统中必须随时保证最不利环路的资用压差即二次泵扬程始终处于较高值;三次泵空调系统中的二次泵扬程仅需克服空调水系统的管路的阻力，三次泵满足最不利环路需要资用压差，其余的三次泵系统并不需要很高的扬程，根据水泵的流量、扬程及功率的方次关系，可以看出新型三次泵运行更节能。
2.优化系统水利性
对于二次泵系统，由于水泵扬程是按照保证能够把空调水送到最不利环路还选择的，如果系统较大，干管长度较大，各个环路的压降是不相同的，而且大压降的环路处于远端，则近端的环路很可能会超压。同时，有可能会造成近端环路的回水压力高于远端环路的回水压力，从而对系统的水力平衡造成影响。
而对于三次泵系统来说，首先二次泵的扬程大大降低，近端用户的超压的可能性大大降低;其次，由于三次泵与二次泵系统之间存在共有管路，使得二次侧与三次侧为间接连接，共有管路的压降很小，可以近似认为共有管路两端压降为零，使得三次侧的管路、阀件以及盘管等产生压降不会影响到二次侧回路。
便于分区管理
各个楼座既可以独立运行，又可通过增加混水比，提高三次侧供水温度，从而按照不同的工况运行;便于大型公建不同使用功能的不同的空调使用要求。同时也便于分区计量
注：本文发表在《工程建设与设计》2007增刊
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