摘要：某購物商廈采用地下水空調系統，地下水空調主要設備是深井泵、板式換熱器。由于地處沿海地區，地下水鹵素含量較高，對金屬腐蝕嚴重。在夏季空調運行期間，深井泵維修、更換較頻，勞動強度大。無法正常運行，真對這個問題設計一種無底閥離心泵取代深井泵。2008投入運行至今工況穩定，取得滿意效果。
　　關鍵詞：無底閥離心泵；地下水空調；快開閥
　　1、工程概況
　　商廈總建筑面積11388.8m2，共四層建筑，一層空調系統未運行，二、三、四層空調運行。夏季空調冷負荷Ql=11388.8×103（w），冬季空調熱負荷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（F=80m2）），二臺深井泵，每臺流量90m3/h、揚程50m、功率18.5kw;改造后采用一臺無底閥離心泵代替深井泵，揚程32m,流量187m3/h,電機功率22kw.。
　　2、空調冷源與熱源
　　（1）空調冷源
　　冷源地下水溫常年保持在12～13℃，靜態水位-6m,動態水位-17m。地下水量充足，含水層以礫石和細沙為主。井水經過除沙、過濾后,不影響設備、管道正常運行。冷源出水溫度12℃時，回灌溫度16℃;運行后期（9～10月份）冷源出水溫度13℃時，回灌溫度17℃。空調冷水溫度16.3℃，經過風機盤管對流交換后回水溫度19.9℃.
　　（2）空調熱源
　　熱源采用2.8Mw熱水鍋爐一臺，提供65/50℃熱水，作為冬季熱源。
　　3、冷源存在的問題
　　由于海水倒灌地下井水含鹽量較高，深井泵在井下采用環氧樹脂防腐保護層，雖然延長一定使用時間，仍不能滿足使用要求。由于環氧樹脂保護層與泵體相結合不嚴密沒有達到防滲的效果。首先泵體螺栓開始腐蝕造成泵體脫節，導致電機燒毀。針對這種現象我們采用無底閥離心泵代替深井泵的方案取得成功。
　　（1）離心泵選型
　　地下水空調冷源系統阻力H=（7～8mH2o），水流量187ｍ３／ｈ，離心水泵吸程動態地下水位-（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，由于加裝底閥帶來諸多不便，增加水泵吸程阻力、閥門關不嚴漏水等經常出現，降低工作效率而且能量損失很多。
　　無底閥水泵可以克服上述問題，同時增加水泵吸上高度。底閥啟閉活塞門的重量大約1kg,液體對底閥啟閉門的浮力↑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,水泵吸口至動態平衡水位垂直距離17m，水泵實際吸上高度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現離心泵與深井泵功能轉換。地下水空調系統見圖一。

　　圖11快開閥、2離心泵、3柱塞泵、　　4、5快開閥、6換熱器、7空調末端、
　　8空調循環泵、9深井、10集分水器。

圖2電氣原理

　　（2）無底閥水泵工作原理
　　采用無底閥離心泵代替深井泵，首先需要解決的問題是水泵腔內始終充滿液體，必須保證管道、閥門、連接件和機械密封各處無滲漏外，在水泵出口部位設計一種時間電路控制執行機構來封住水泵吸程水柱由靜態（-6m）降至動態地下水位（-17m），是通過消耗水泵有用工來實現的（也可以用手動閥門來完成上述過程）保持水泵腔內始終充滿水。電氣原理如圖2示。其次將水泵過流斷面采用聚丙烯防腐處理或采用海水泵，以防海水侵蝕。啟動如圖1示，首先將快開閥門5關閉，快開閥門4開啟，活塞泵3開始工作，將地下靜態水(-6m)提升至泵體內，將泵腔內氣體排凈。活塞泵出口溢流出水，離心泵腔內氣體排凈后，氣動閥門4關閉，延時啟動深井水泵，壓力上升，氣動閥門5打開向系統內供水。水泵需要停止工作時，閥門5先關閉，水泵控制電路控制水泵延時停止工作。再次運行時可以直接啟動深井泵不需要罐水抽引，表壓開始上升后閥門5打開。向系統供水。動力消耗由原來兩臺18.5kw深井泵，降為一臺22kw無底閥離心水泵代替，原來深井泵揚程為50m，現在離心泵揚程為32m。.本系統操作手動和自動均可以，在通常情況下，手動即可。
　　4、系統評價
　　為了克服吸程解析氣體對離心泵的影響，使離心泵也具有往復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。無底閥離心泵增加吸程高度，無氣蝕、節能、實用性強。上述工程實踐說明滿足水泵初始工況，水泵吸程最大吸上高度H′=揚程H′-（水泵出口水頭損失+吸程阻力），離心水泵吸程與揚程是可以相互轉換，水泵出口阻力越小越好。2008年6月改造至今，二年多實際運行表明，在地下水空調系統中，采用無底閥離心泵代替深井泵供水，不僅減少維修量，同時提高抽水泵可靠性和經濟型，從而保證系統安全運行。
　　參考文獻：
　　[1]和平供熱工程，中國建筑工業出版社1993
　　[2]袁恩熙工程流體力學，石油工業出版社2005