對《公共建筑節能設計標準》中ER的應用體會

趙岐華

（遼寧建筑職業學院，遼寧 遼陽 111000）

對于節能，首先要明確的是節能應該成為設計人員在日常工作當中一種自發的行為和理念；其次，對于工程設計項目來說，需要有相應的技術標準和規范來作為支撐。

如果能有正確的節能思想意識和正確的利用節能相關的技術措施和手段，就能取得較好的經濟效益和社會效益。長久以來，人們往往單純從經濟效益的角度來衡量節能技術手段和裝置的利用與否，一旦節能技術手段和裝置的投資回收年限稍微長一些，就認為不值得采用該節能技術手段和裝置。而當前人們思考技術問題的出發點已經提高到了保護資源、節約資源、保護地球環境這個新的高度上了，不僅僅是追求經濟效益，更看重其社會效益，即節能效益和環境效益，而節約能耗就是意味著保護環境，保護人類的生存和社會可持續發展，這是目前人類面臨的最重要的問題。在考慮經濟效益的同時，更重要的是必須先考慮節能效益和環境效益。

空氣調節系統冷（熱）水系統的循環水泵能耗在整個空調系統總能能耗中占有相當大的比例，因此，研究空氣調節系統冷（熱）水系統的循環水泵能耗在當今能源緊張和強調保護人類生存環境的今天具有偉大的現實意義和深遠的歷史意義。

空調冷（熱）水系統循環水泵的耗電輸冷（熱）比反映了空調水系統中循環水泵的耗電和建筑物冷（熱）負荷之間的關系，對此數值進行限定是為了保證水泵的選擇在合理的范圍內，降低水泵能耗，保護資源和人類賴以生存的環境。

在《公共建筑節能設計標準》（GB 50189—2005）（以下簡稱為“標準”）中對于ER的定義和計算公式為：

ER 是空氣調節系統冷（熱）水系統的輸送能效比，應按下式計算：

式中H——水泵的設計揚程(m)；

ΔT——供回水溫差（℃）；

η——水泵在設計工作點的效率（%）。

按照《離心清水泵能效限定值及節能評價值》（GB 19762——2007）中術語和定義里的規定，泵效率為泵輸出功率和軸功率之比的百分數。所以公式1-1 里的η值的意義就是在設計工作點泵輸出功率和軸功率之比的百分數。

筆者認為，ER 的真正意義就是空氣調節系統冷熱水系統在設計工況點其循環水泵配用電機的輸入或消耗功率與系統輸送的冷（熱量）之比，即輸送單位冷（熱）量所消耗的電功率。所以，

式中 N輸入——水泵在設計工況點配用電機的輸入或消耗功率（kW）；

Q——空氣調節系統冷（熱）負荷（kW）；

N——水泵在設計工況點的軸功率（kW）；

ηm——傳動部分效率（%）；

ηd——電機效率（%）。而

式中 L——水泵的設計流量(kg/s)；

η1——水泵在設計工作點的效率（%）。

把公式1-3和公式1-4代入公式1-2得

所以，根據公式1-1 和公式1-5 可以得出，只有在

即η的真正意義是水泵在設計工況點的總效率，即考慮了水泵本身的效率、傳動部分效率和配用電機效率三部分因素在內的總效率的時候，公式1-1和公式1-5才相等。

因此，規范里把η定義為水泵在設計工作點的效率，是不正確的，應該定義為“水泵在設計工況點的總效率”，即考慮了水泵本身的效率、傳動部分效率和配用電機效率三部分因素的總效率，或定義為“包含水泵、電機及傳動部分在內的總效率”。因為ηm≤1，而ηd＜1，所以如果按照規范里η的定義，那么計算出來的ER是偏小的，是不符合實際的。

那么，如何確定η1、ηm、ηd呢？

η1是水泵自身在設計工作點的效率（%），不包括傳動部分和電機的效率，η1是表示水泵輸入的軸功率N被流體利用的程度，即有用功率和軸功率之比，它是評價水泵性能好壞的一項重要指標，其數值越大，說明水泵的能量利用率越高。其數值通常有實驗確定，一般為0.5～0.8，通常計算時取0.7，這個數值在水泵樣本里都有，計算時可以直接查取。其數值主要是在計算水泵軸功率時使用。

ηm是表示水泵和電機之間傳動部分的效率，其數值與傳動方式有關，具體可以查表1確定。

表1 通風機傳動效率

而ηd是水泵配用電機效率，其意義是電機的輸入功率和輸出功率之比，其數值的大小和電機的規格、型號有關，也和電機的負載率有關系，通常由實驗獲得，這個數值在電機的樣本里的電動機工作特性曲線可以查到，但是現在水泵樣本里并沒有這個曲線，建議在水泵樣本里增加水泵配用電動機工作特性曲線這個內容，便于設計者使用計算。

另外也可以簡單套用規范里計算 的公式里的相關數值來計算ER，因為EHR和ER的意義是完全相同的，即都表示循環水泵在系統設計工況點輸送單位能量所消耗的電能。所不同的是適用場所不同，EHR 適用于集中熱水采暖系統，而ER 適用于空氣調節系統冷熱水系統。所以

式中 η2——考慮電機和傳動部分的效率（%）。η2=ηmηd，當采用直連方式時，η2=0.85；當采用聯軸器連接方式時，η2=0.83。其余各項意義同前。這樣，就避免了去查電動機工作特性曲線，直接套用數據計算。方便實用。

這里可以利用表1 和公式1-7 里的η2值，簡單的校核一下水泵配用電機的效率值ηd，即按照電機直聯方式，

按照聯軸器連接方式，

兩者計算結果近似相同，即在同一空氣調節冷（熱）水管道系統里，只要電機型號和規格相同，在連接方式不同時，電機效率，略有不同，幾乎相等。這是符合實際的。

因此，規范里相應的 限定值也要據此作相應的調整，舉例如下：

在規范的條文說明里寫到：“考慮到冷水泵的揚程一般不超過36m，其效率在在70%以上，供回水溫差為5℃，計算出冷水的ER=0.00241?！?，其計算過程是：

按照筆者的上述分析，這個計算是錯誤的。

其正確的計算應該是（采用公式1-7 計算）：

如果采用電機直聯，

如果采用的聯軸器連接，

這里需要指出的是，上述計算結果是在水泵揚程為36m的條件下計算得到的，但是在目前實際工程當中，由于水系統的作用半徑變化較大，也就是說水系統循環系統的阻力可能會很大，會超過36m，如果用一個規定的水泵揚程（標準里的限定值是36m）來計算，并不能完全反映現實工程的實際情況，也會給實際工程設計帶來一些困難。因此需要根據工程實際情況，具體問題具體分析，計算出符合實際工程的空氣調節系統冷（熱）水系統的輸送能效比。

［1］中華人民共和國建設部，中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局.（GB50189—2005）《公共建筑節能設計標準》［S］.北京：中國建筑工業出版社，2005.

［2］陸耀慶.《實用供熱空調設計手冊》（第二版）［M］.北京：中國建筑工業出版社，2007.

［3］李慶武，劉紫林.《電機與拖動基礎》［M］.武漢：武漢理工大學出版社，2009.

［4］劉鶴年.《流體力學》（第二版）［M］.北京：中國建筑工業出版社，2004.

［5］中華人民共和國質量監督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.（GB 19762—2007）《離心清水泵能效限定值及節能評價值》［S］.北京：中國標準出版社，2007.

［6］趙榮義，范存養，薛殿華，等.《空氣調節》（第四版）［M］.北京：中國建筑工業出版社，2009.