摘要：某購(gòu)物商廈采用地下水空調(diào)系統(tǒng)，地下水空調(diào)主要設(shè)備是深井泵、板式換熱器。由于地處沿海地區(qū)，地下水鹵素含量較高，對(duì)金屬腐蝕嚴(yán)重。在夏季空調(diào)運(yùn)行期間，深井泵維修、更換較頻，勞動(dòng)強(qiáng)度大。無(wú)法正常運(yùn)行，真對(duì)這個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)一種無(wú)底閥離心泵取代深井泵。2008投入運(yùn)行至今工況穩(wěn)定，取得滿意效果。
　　關(guān)鍵詞：無(wú)底閥離心泵；地下水空調(diào)；快開閥
　　1、工程概況
　　商廈總建筑面積11388.8m2，共四層建筑，一層空調(diào)系統(tǒng)未運(yùn)行，二、三、四層空調(diào)運(yùn)行。夏季空調(diào)冷負(fù)荷Ql=11388.8×103（w），冬季空調(diào)熱負(fù)荷Qr=683.83×103（w），地下井供水量G=0.86×Ql/Δt(回灌水溫度17℃與地下水溫度13℃之差)4℃=195m3/h，換熱器換熱面積Ｆ＝1138.88×103/kΔt(k=1800w/m℃,Δt=4℃)=158m2，、，板式換熱器二臺(tái)（F=80m2）），二臺(tái)深井泵，每臺(tái)流量90m3/h、揚(yáng)程50m、功率18.5kw;改造后采用一臺(tái)無(wú)底閥離心泵代替深井泵，揚(yáng)程32m,流量187m3/h,電機(jī)功率22kw.。
　　2、空調(diào)冷源與熱源
　　（1）空調(diào)冷源
　　冷源地下水溫常年保持在12～13℃，靜態(tài)水位-6m,動(dòng)態(tài)水位-17m。地下水量充足，含水層以礫石和細(xì)沙為主。井水經(jīng)過(guò)除沙、過(guò)濾后,不影響設(shè)備、管道正常運(yùn)行。冷源出水溫度12℃時(shí)，回灌溫度16℃;運(yùn)行后期（9～10月份）冷源出水溫度13℃時(shí)，回灌溫度17℃。空調(diào)冷水溫度16.3℃，經(jīng)過(guò)風(fēng)機(jī)盤管對(duì)流交換后回水溫度19.9℃.
　　（2）空調(diào)熱源
　　熱源采用2.8Mw熱水鍋爐一臺(tái)，提供65/50℃熱水，作為冬季熱源。
　　3、冷源存在的問(wèn)題
　　由于海水倒灌地下井水含鹽量較高，深井泵在井下采用環(huán)氧樹脂防腐保護(hù)層，雖然延長(zhǎng)一定使用時(shí)間，仍不能滿足使用要求。由于環(huán)氧樹脂保護(hù)層與泵體相結(jié)合不嚴(yán)密沒(méi)有達(dá)到防滲的效果。首先泵體螺栓開始腐蝕造成泵體脫節(jié)，導(dǎo)致電機(jī)燒毀。針對(duì)這種現(xiàn)象我們采用無(wú)底閥離心泵代替深井泵的方案取得成功。
　　（1）離心泵選型
　　地下水空調(diào)冷源系統(tǒng)阻力H=（7～8mH2o），水流量187ｍ３／ｈ，離心水泵吸程動(dòng)態(tài)地下水位-（17～20）m，所以離心水泵消耗壓頭(25～28)mH2o左右。即所選水泵揚(yáng)程32m,流量187m3/h,功率22kw,汽蝕余量4.0mH2o,水泵名義吸上高度[10.33-（4.0+0.05考慮增加量）]=5.5m,(實(shí)際吸程高度H<5.5)。大多水泵吸水管低端都裝有底閥，由于加裝底閥帶來(lái)諸多不便，增加水泵吸程阻力、閥門關(guān)不嚴(yán)漏水等經(jīng)常出現(xiàn)，降低工作效率而且能量損失很多。
　　無(wú)底閥水泵可以克服上述問(wèn)題，同時(shí)增加水泵吸上高度。底閥啟閉活塞門的重量大約1kg,液體對(duì)底閥啟閉門的浮力↑F浮力=VFe×9.8=0.128（VFe單位重量金屬鐵體積）×9.8=1.25（N），所以1kg底閥將使水泵吸水管水頭損失9.8-1.25=8.55mH2o,水泵吸口至動(dòng)態(tài)平衡水位垂直距離17m，水泵實(shí)際吸上高度Hs=5mm，仍差12m的吸程，液體重力功為P=ρvhg/3600=1×1×12×9.8/3600=0.0327kw,單臺(tái)水泵每提升1m3水，功率損失0.0327kw。由于去掉鑄鐵底閥，在1atm大氣壓和水泵吸程始終保持一定的真空度共同作用下實(shí)現(xiàn)離心泵與深井泵功能轉(zhuǎn)換。地下水空調(diào)系統(tǒng)見圖一。

　　圖11快開閥、2離心泵、3柱塞泵、　　4、5快開閥、6換熱器、7空調(diào)末端、
　　8空調(diào)循環(huán)泵、9深井、10集分水器。

圖2電氣原理

　　（2）無(wú)底閥水泵工作原理
　　采用無(wú)底閥離心泵代替深井泵，首先需要解決的問(wèn)題是水泵腔內(nèi)始終充滿液體，必須保證管道、閥門、連接件和機(jī)械密封各處無(wú)滲漏外，在水泵出口部位設(shè)計(jì)一種時(shí)間電路控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)封住水泵吸程水柱由靜態(tài)（-6m）降至動(dòng)態(tài)地下水位（-17m），是通過(guò)消耗水泵有用工來(lái)實(shí)現(xiàn)的（也可以用手動(dòng)閥門來(lái)完成上述過(guò)程）保持水泵腔內(nèi)始終充滿水。電氣原理如圖2示。其次將水泵過(guò)流斷面采用聚丙烯防腐處理或采用海水泵，以防海水侵蝕。啟動(dòng)如圖1示，首先將快開閥門5關(guān)閉，快開閥門4開啟，活塞泵3開始工作，將地下靜態(tài)水(-6m)提升至泵體內(nèi)，將泵腔內(nèi)氣體排凈。活塞泵出口溢流出水，離心泵腔內(nèi)氣體排凈后，氣動(dòng)閥門4關(guān)閉，延時(shí)啟動(dòng)深井水泵，壓力上升，氣動(dòng)閥門5打開向系統(tǒng)內(nèi)供水。水泵需要停止工作時(shí)，閥門5先關(guān)閉，水泵控制電路控制水泵延時(shí)停止工作。再次運(yùn)行時(shí)可以直接啟動(dòng)深井泵不需要罐水抽引，表壓開始上升后閥門5打開。向系統(tǒng)供水。動(dòng)力消耗由原來(lái)兩臺(tái)18.5kw深井泵，降為一臺(tái)22kw無(wú)底閥離心水泵代替，原來(lái)深井泵揚(yáng)程為50m，現(xiàn)在離心泵揚(yáng)程為32m。.本系統(tǒng)操作手動(dòng)和自動(dòng)均可以，在通常情況下，手動(dòng)即可。
　　4、系統(tǒng)評(píng)價(jià)
　　為了克服吸程解析氣體對(duì)離心泵的影響，使離心泵也具有往復(fù)泵高吸程低管阻的特性。必須保證泵體、閥門、管道及連接件之間氣密性。無(wú)底閥離心泵增加吸程高度，無(wú)氣蝕、節(jié)能、實(shí)用性強(qiáng)。上述工程實(shí)踐說(shuō)明滿足水泵初始工況，水泵吸程最大吸上高度H′=揚(yáng)程H′-（水泵出口水頭損失+吸程阻力），離心水泵吸程與揚(yáng)程是可以相互轉(zhuǎn)換，水泵出口阻力越小越好。2008年6月改造至今，二年多實(shí)際運(yùn)行表明，在地下水空調(diào)系統(tǒng)中，采用無(wú)底閥離心泵代替深井泵供水，不僅減少維修量，同時(shí)提高抽水泵可靠性和經(jīng)濟(jì)型，從而保證系統(tǒng)安全運(yùn)行。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1]和平供熱工程，中國(guó)建筑工業(yè)出版社1993
　　[2]袁恩熙工程流體力學(xué)，石油工業(yè)出版社2005