减阻技术在集中供热与空调水输配系统中的应用.pdfVIP

维普资讯 节 能 2004年 第 12期 ENERGY C0NSERVAT10N (总第269期) 减阻技术在集中供热与空调水输配系统中的应用 罗兴 。刘靖 。张子平。 (1．北京城建国际工程有限责任公司，北京 100080；2．中国科学院工程热物理研究所，北京 100080； 3．河北工程学院。河北 邯郸 056038) 摘要：集中供热与空调系统在我 国已经成为耗能大户，其中大量能耗消耗在水泵上用来输送热水或冷冻 水 、冷却水。减阻技术在集中供热及空调水输配系统的应用可以极大地降低泵耗。从而具有广阔的节能 前景。本文介绍 了可用来降低泵耗的粘性减阻技术的减阻机理、减阻方法，并介绍 了国、内外减阻技术 在暖通空调领域的应 用研究情况。 关键词 ：粘性减阻技术；节能；泵耗 中图分类号 ：TU995；0357．5 文献标识码 ：B 文章编号 ：1004—7948(2004)12—0014—02 1引言 20世纪 90年代，湍流理论的发展，使得湍流减阻理 集 中供热与中央空调系统在我国得以长足发 论和应用取得 了突破性 的进展。就减阻技术来讲， 展。截 至 2002年，中国城市 集 中供 热面积达 有肋条减阻、粘性减阻、仿生减阻、壁面振动减阻等。 15．6亿 m ，占房屋总面积的40％左右；城市高层 本文重点介绍可用于供热与空调水输配系统粘性减 建筑发展迅速，仅上海 2000年建成的高层 (8层以 阻的减阻机理、减阻方法。 上)建筑已达3529幢，成为世界上高层建筑最多的 2．1粘性减阻机理 城市。高层建筑中商业建筑占很大比例，这些商业 粘性减阻就是通过从外部改变流体边界条件或 建筑几乎全部设有中央空调系统。 从内部改变其边界条件，依靠改变边界材料的物理、 集中供热与空调系统已成为耗能大户，其中集 化学、力学性质或在流动的近壁区注入物理、化学、 中供热、空调系统输配管网中水泵的能耗 占有很大 力学性质不同的气体、液体来改变近壁区流体的运 的比例。集中供热系统水泵包括循环水泵、中继泵 动和动力学性质，从而达到减阻 目的的技术。 及补水泵，所有这些泵的电力消耗折合一次能耗有 当粘性流体沿边界流过时，由于在边界上流速 的高达总供热量的 30．3％。空调系统水泵包括冷 为零，边界面上法向流速梯度异于零，产生了流速梯 冻水泵和冷却水泵，国内多数的冷冻水系统 由于存 度和流体对边界的剪力。边壁剪力作功的结果消耗 在各种各样的设计和运行问题，使得冷冻水泵的全 了流体中的部分能量，并最终以热量形式向周围发 年电耗往往达到冷机全年 电耗 的 30％、40％甚至 散。边界面的粗糙程度，决定微观的分离和边界的 50％。为此 围绕集中供热与空调水输配系统的节 无数小旋涡几何尺寸的差异，从而决定流体能量消 能，国内开展了广泛的研究，重点大多为输配系统的 散的差异和阻力系数的差异。如想达到粘性减阻， 设计及运行调节方面。目前，我们已掌握了供热与 首先要实现壁的光滑减阻，要改变层流边界层和湍 空调水输配系统的动力学特征，很好地指导了输配 流边界层中层流附面层的内部结构： 系统的运行管理，并且 已取得 了显著的节能效益。 (1)减小层流边界层和层流附面层贴近边界处 为了进一步降低供热与空调水输配系统中水泵的能 的流速梯