流體輸送能耗

流體輸送能耗是指流體在輸送過程中由於阻力等因素而造成的能量的損耗。

基本介紹

• 中文名：流體輸送能耗
• 外文名：energy consumption of fluid transportation
• 所屬學科：物理
• 所屬領域：流體力學

簡介

在集中處理空氣後，將滿足參數要求的空氣從空調機組送至空調房間，再將全部或部分空氣從空調房間輸送回空調機組進行再處理和再使用，期間流體輸送過程必然要消耗能源。另外，冬季集中製備的熱量（熱水或蒸汽）和夏季集中製備的冷量（冷凍水）以及在製備冷凍水時冷水機組所需的冷卻水系統，都將產生流體的輸送能耗。理論上，流體流動產生的阻力與流量是二次方關係，流體的輸送功率與流量是三次方關係。

主要輸送能耗

水泵輸送能耗

在空調系統或供熱系統中，涉及的水泵能耗包括：空調冷凍水輸配系統、冷水機組的冷卻水輸配系統和供熱系統熱水輸配系統。

空調冷凍水輸配系統包括：冷水機組、水泵、空調末端設備、閥門、水過濾器、管網等。通常，將設備、管件、彎頭等產生的流動阻力視為局部阻力，將管路系統產生的阻力視為沿程阻力。在實際計算中，局部阻力占總阻力的50%左右。

管路的遠近、管材表面粗糙度、管網系統的維護都是影響管網系統總阻力的因素。在日常運行管理中，對產生阻力的部件不進行及時的清洗，造成管網因水垢和污染物阻塞等將增加管網系統的總阻力，進而增加流體的輸送能耗；沒有根據空調負荷的變化適時調整流量，造成流量過大或不能及時減小流量，是造成流體輸送能耗不能實現節約的主要因素。

供熱系統中的流體系統包括：鍋爐房、水泵、換熱器（站）、閥門、水過濾器和管網等。對於高溫水系統，水中的鈣鎂離子存在會導致管壁結水垢，因此，水處理設備運行的好壞、維護管理工作等直接影響管網系統的表面粗糙度和阻力大小。根據負荷的變化調整水流量的大小，可以直接影響流體輸送能耗。特別是近年來開展的計量供熱運行模式，人對散流器的調節行為，直接影響到對流量的需要變化，而水泵流量調節的反應時間和調節的精度，直接關係到供熱水系統的流體輸送能耗。

風機的輸送能耗

建築的空調與通風系統，包括風機、含風機的空氣處理機組，閥門，送、迴風風口和風道系統。與水系統一樣，空調與通風管網的阻包括局部阻力和沿程阻力。風道系統中的某些局部構件的形狀，如彎頭、三通等的形狀，與局部阻力係數有很大的相關關係。如果彎頭、三通等的形狀接近流線型，其產生的阻力相對較小；如果採用直角型或其他與流線不相吻合的角度，在較高的空氣流速條件下，會產生很大的阻力，有時阻力高達數百帕。因此，從建築空調與通風系統設計開始，就應該特別關注局部阻力構件對產生阻力的影響。

風道系統的積灰，不僅影響房間的空氣環境，而且會造成風道表面粗糙度增加，進而導致沿程阻力增加。空氣處理機組內的表冷器、加熱器和空氣過濾器的積塵，是造成這些局部構件阻力增加的主要原因，及時對這些局部構件進行清理和必要的維護，是防止這些局部構件阻力增大的有效措施。

流體管網系統水力不平衡造成的能耗

在空調和供熱的管路系統中，根據所要輸送的流體流量，按照合理的流速選配管徑。流速的合理性指所產生的阻力合理、選配的管徑和由此確定的管材消耗量合理。所以，在管網系統的運行中，也應該有合理的流體輸送能耗。管網系統一般由複雜的串聯管路和並聯管路組合而成，在管網系統施工結束後，有必要對管網系統進行水力平衡的調節。所謂水力平衡的調節，指按照負荷的需要確定流量，通過閥門調節對並聯管路的流量進行分配。

在實際管網系統的運行中，往往忽略了水力平衡調節，或者水力平衡的調節工作不完善，由此造成水力失調。水力失調的後果是流體流量的分配不能滿足負荷要求，進而使得空調房間或供熱房間的空氣熱工參數不能達到要求。實際工程中解決這一問題的較為普遍的做法是加大流量，以大流量的方式，掩蓋水力不平衡現象。

總結

由前述分析可知，理論上，流體管網系統或風機的能耗是流量的三次方關係，因此，流體管網系統水力不平衡所造成的能耗是巨大的，通過管網系統的水力平衡調節，降低管網系統能耗的潛力也是巨大的。