立式管道泵在暖通空调冷冻水工况的选型要点：流量、扬程与变流量的核对方法

冷冻水系统是公共建筑暖通空调能耗的主要环节之一，循环水泵长期处于变流量、低温差或偏离设计工况的运行状态。2026 年 3 月 1 日起，GB 19762—2025《离心泵能效限定值及能效等级》正式实施，冷冻水泵的能效等级核对成为选型时不可跳过的环节。本文围绕立式管道泵在 7℃/12℃ 冷冻水工况下的流量核算、扬程构成与变频运行边界，给出一套可落地的核对方法，供设计、采购与运行人员参考。

一、冷冻水闭式循环的工况特征

1. 设计温差与供回水参数

常规舒适性空调冷冻水按供水 7℃、回水 12℃ 设计，设计温差 5℃，防冻与防结露要求使供水温度通常不低于 5℃。近年部分项目为降低输送能耗，把设计温差放宽到 6℃ 至 8℃，即所谓大温差小流量方案，此时同一冷负荷对应的体积流量按比例下降，泵的流量与管径都可相应缩小。选型前应先向设计方确认实际采用的供回水温度与温差，而不是默认 5℃ 直接套用泵样本。

2. 闭式系统与定压补水

冷冻水回路是典型的闭式循环：水泵进出口接在同一环路内，水在管内往复循环，系统顶部设自动排气阀，膨胀定压由定压罐或补水泵承担。闭式特征带来两点直接影响：一是水泵扬程只需克服流动阻力，不需克服静水柱高度；二是水泵进口压力由定压点决定，通常为正压，气蚀条件相对宽松，但仍应核对 NPSHa 与必需气蚀余量之间是否留有足够余量。

定压补水方式通常采用隔膜式定压罐配合补水泵，或高位水箱加补水泵。定压点一般设在循环泵吸入侧，其压力决定系统内各点的静水压力分布；补水泵的启停由定压点压力控制，与冷冻水泵的运行状态相互独立。核对泵的进口条件时应读取定压计算书，而不是凭经验假定进口压力。

3. 变流量运行的实际边界

末端电动两通阀随负荷调节，机房侧通过变频器或压差旁通维持管路压差，冷冻水泵大部分时间并不在设计工况点运行。部分负荷时段流量可能降到设计值的 50% 甚至更低，对应管路阻力按流量平方关系大幅下降。选型时必须确认泵在长期低频段运行的效率与稳定性，而不是只看设计工况点这一个数据。

二、流量核算：由冷负荷反算体积流量

1. 计算式与单位

冷冻水体积流量按热量平衡反算：体积流量（m3/h）等于冷负荷（kW）除以（4.187 乘以 供回水温差 ℃），再乘以 3.6。式中 4.187 为水的比热容，单位 kJ/(kg*℃)；3.6 是 kW 换算为 kJ/h 的系数。工程上忽略水的密度随温度的微小变化，直接用上述公式即可满足泵选型的精度要求，不必再做密度修正。

2. 算例

以 1000 kW 冷负荷、供回水温差 5℃ 为例：分母为 4.187 乘以 5，约 20.9；1000 除以 20.9 约得 47.8 kg/s，乘以 3.6 后约 172 m3/h。若设计温差取 6℃，同一负荷对应流量约 143 m3/h；温差取 4℃ 则升至约 215 m3/h。可见温差取值对流量的影响远大于其他参数，核对图纸上的温差与泵样本流量是否一一对应，是选型前必须完成的步骤一。

3. 流量余量与并联分摊

• 设计流量之上一般不加裕量系数，管路阻力计算中已含安全余量，泵侧再放大流量会导致温差缩小、输送电耗上升。
• 多台并联时按台数平分设计流量，并核对单台在并联工况下的实际出力，不宜按单台设计流量简单叠加后选泵。
• 流量核算结果应与冷水机组额定流量核对，两者偏差宜控制在 5% 以内，避免蒸发器侧流量不足触发机组保护。
• 蓄冷、分区两管制等特殊系统的流量应按各自运行时段分别核算，不能只按峰值负荷取值。

三、扬程构成：四段阻力之和与建筑高度无关

1. 闭式系统扬程的四段构成

冷冻水泵扬程等于四段阻力之和：机房内部阻力（冷水机组蒸发器、过滤器、机房管件与阀门）、供回水管路的沿程与局部阻力、末端空调器或风机盘管盘管的阻力、最不利环路上调节阀与平衡阀的阻力。各段按设计流量下的计算阻力取值，叠加后加适当余量即为泵的扬程。典型高层办公建筑的冷冻水泵扬程多在 25 m 至 36 m 区间，超大型系统或管路很长的项目可能超过 40 m，但都不随建筑高度增加而增加。

2. 高频误区：扬程不等于建筑高度

闭式系统的静水压力由定压设备承担，与水泵扬程无关；水泵只负责让水在环路里流动。把建筑高度或系统顶部标高直接当作扬程，会把 100 m 高的楼算出 100 m 以上的扬程，泵的实际工况点严重右偏，电机过载、大流量小温差随之出现。核对方法很直接：要求供应商按四段阻力清单复核扬程，而不是按楼层高度报价，这一项在 2026 年的多个项目评审中仍是高频扣分点。

• 扬程余量一般控制在计算阻力的 5% 至 10%，余量过大同样会把工况点推向大流量区。
• 末端盘管阻力与阀权度相关，阀权度偏低的环路在部分负荷时阻力特性变化更大，计算时应单独核对。
• 进口过滤器、蝶阀、止回阀等局部阻力容易被漏项，建议逐项列表核对而不是套用经验总值。
• 一级泵、二级泵系统的各级泵扬程应分别按其承担的环路阻力计算，不能笼统取系统总阻力。

四、立式管道泵的结构边界与温度适应性

1. 同轴直连结构特点

立式管道泵的泵体直接安装在管道上，叶轮与电机轴同轴直连，没有联轴器、公共底座和独立轴承箱，吸入口与吐出口在同一轴线上，可视为管路中的一个管件。这带来三方面便利：机房占地面积小，可省去泵房内的独立基础与宽敞检修通道；安装对中工作量小；管路布置灵活，可串联在立管或水平管上。代价在检修环节：更换机械密封或叶轮时需要拆开泵体与管段的连接，管路设计时要事先留出拆卸空间或设置检修短管。上海蓝海泵业制造有限公司的立式管道泵样本通常同时给出带加长联轴段与不带加长段的两种安装形式，订货时应按机房检修方案确认。

2. 与卧式端吸泵的边界

单泵流量超过 400 m3/h、扬程偏高或要求在线检修的场合，卧式端吸泵配公共底座仍是更常规的选择：卧式泵更换轴承与机械密封不必拆管，检修空间需求更小，电机与泵体之间的联轴器也便于找正。立式管道泵的适用范围受电机重量、管道承力与检修条件约束，选型时单泵流量与电机功率的边界建议直接与厂家确认，避免盲目用管道泵替代卧式泵。

机房布置同样是泵型选择的影响因素：立式管道泵可以直接安装在立管上，省出泵房过道空间，适合改造项目中机房面积受限的场合；新建大流量机房则更多采用卧式泵，为日后大修留出抽轴空间。改造项目核对泵位时，还要注意原管道的承重与支架条件是否满足立式管道泵的载荷要求。

3. 冷冻水工况下的电机与结露问题

输送 7℃ 至 12℃ 冷水时，泵体表面温度低于机房空气露点，泵壳与吸入管段会结露滴水。工程惯例是给泵壳与吸入段做保温，但保温层不能包住电机：电机绕组运行中发热，被保温包裹后散热受阻，温升超标会缩短绝缘寿命。若项目为热水工况，介质温度超过普通电机与密封的适应范围时，应改用加长轴结构或配高温电机，并核对机械密封的耐温上限，这一点在两管制水系统中尤为关键。

五、变流量与变频运行的核对

1. 相似定律与下限频率

离心泵变频后近似遵循相似定律：流量与转速成正比，扬程与转速平方成正比，轴功率与转速三次方成正比。转速降到额定的 80% 时，流量约为 80%，扬程约为 64%，轴功率约为 51%，这就是变频节能的来源。但转速并非可以无限下调：流量降到某一水平后，泵内温升、振动与效率恶化都会加剧，样本一般给出下限频率或下限流量，工程上常以额定流量的 50% 至 60% 作为下限流量保护的整定参考，具体数值以厂家数据为准。

2. 压差控制点位置的差异

变流量系统常用压差控制：把压差传感器设在最不利环路末端，泵的转速随末端实际需求调节，节能幅度大；把传感器设在机房总管上，控制稳定、调试简单，但机房之外的管路阻力变化不参与调节，部分负荷时泵仍维持偏高扬程。两种方式的传感器位置、整定值与节能效果差异明显，选型时应向自控专业确认控制方式，并核对泵在对应控制策略下的运行区间是否覆盖其稳定工作范围。

多台泵配多台变频器时，加泵与减泵时机取决于单泵流量与压差设定的交点，减泵瞬间剩余泵的工况点右移，可能短暂越过下限流量或电机额定电流，控制程序应设置延时与轮换逻辑。单变频器带多台工频泵的方式投资较低，但加减泵时压力波动明显，末端温控体验也较差。

• 变频器与电机应核对防护等级、绝缘等级与电缆长度，长电缆场合确认是否需要输出电抗器或滤波器。
• 下限频率以下长期运行会使电机自冷风扇散热能力下降，必要时配独立通风冷却或提高电机机座号。
• 压差旁通阀与变频控制的联动逻辑应在调试阶段与泵的运行区间一并核对，避免两套控制互相拉扯。
• 多泵变频系统的加泵、减泵门槛值应结合管路特性整定，减泵后剩余泵不应进入下限流量区。

六、并联台数、备用与工况点偏移

1. 一用一备与两用一备

冷冻水泵常用一用一备或两用一备的配置。一用一备中备用泵在常规泵检修或故障时投入，两台不同时运行，选型按单台承担全流量；两用一备中两台泵并联运行分摊流量，备用泵在任一台退出时投入，此时单台泵需要覆盖原并联工况的大部分流量，选型时应核对其在单泵运行时的工况点，防止电机超功率。

2. 并联运行的工况点偏移

两台相同泵并联后，管路特性曲线不变、泵组合特性曲线在相同扬程下流量翻倍，但实际工况点并非单泵工况点的简单相加：并联后单台泵的流量小于其单独运行时的流量，扬程高于单泵单独运行时的扬程。并联台数越多，单泵实际出力下降越明显，核对样本曲线时应使用并联合成曲线读数，而不是在单泵曲线上直接取值。

• 并联泵的扬程与流量应在同一条管路特性曲线下核对，避免用不同管路假设的数据混算。
• 备用泵宜定期轮换运行，长期停置的泵启动前应盘车检查机械密封与轴承状态。
• 泵的台数选择还应结合冷水机组台数，宜保持泵与机组一一对应，或通过旁通管与自控实现解耦。

备用泵的运行方式还应与自控系统联动设计：备用泵宜设定期自动轮换，轮换周期按周或月整定；长期不运行的备用泵每季度人工盘车一次并测绝缘，确保随时可投。备用泵进出口阀门保持常开并挂牌管理，防止误关。

七、噪声振动与安装细节

1. 立式泵的管道传声路径

立式管道泵的电机与泵体直接连接在管道上，振动会沿管路传递到楼层结构，夜间低负荷时段的噪声问题在办公与酒店项目中投诉较多。常规处理是在泵进出口设可曲挠软接头，管道支架改用减振吊架或弹簧支架，泵体与管道连接处避免刚性支撑。电机转速对噪声影响显著，两极电机（约 2900 r/min）的噪声普遍高于四极电机（约 1450 r/min），对噪声敏感的机房宜在满足扬程的前提下选用低转速方案。

2. 检修与维护要点

管道泵的机械密封位于泵体顶部或叶轮上方，检修时通常需要停泵泄水后拆开泵体；订货时可选带加长联轴段的结构，拆开加长段后无需移动电机即可抽出密封组件，减少检修对管路的影响。运行中定期记录电流、进出口压力与轴承温升，电流持续偏高往往提示工况点右偏或机械密封磨损，应结合供回水温差数据综合判断。

3. 现场安装要点

• 立式管道泵的重量由管道承担的部分应经支架核算，大机号泵仍建议设置独立支撑，避免管路应力传到泵体法兰。
• 进口侧保持必要的直管段，避免弯头紧贴进口造成入口流态恶化与振动加剧。
• 保温施工时预留检修口与电机散热空间，排气阀与泄水阀位置应便于日常操作。
• 泵组上方预留起吊与拆卸空间，立式泵整体抽出时需要明确吊点位置。

八、能效核对与常见误区清单

1. GB 19762—2025 的能效等级核对

GB 19762—2025《离心泵能效限定值及能效等级》自 2026 年 3 月 1 日起实施，规定了离心泵的能效限定值与能效等级划分方法。冷冻水泵属于其适用范围，选型时应要求厂家提供按该标准核算的效率值与能效等级，而不是只看样本曲线上某一点的效率。核对时注意流量、转速与比转速对等级判定的影响，同一泵型在不同工况点的等级可能不同，到货验收时应留存能效资料与检测报告。

除能效等级外，还应核对电机效率等级与变频运行时的效率折减：样本给出的效率通常是额定频率下设计工况点的数值，实际长期运行点偏离设计工况时，年综合电耗会明显偏离理论值，宜按运行时间加权估算全年电耗后再比较方案。

2. 常见误区清单

• 按建筑高度选扬程：把静水柱高度计入闭式系统扬程，造成扬程严重偏高、电机过载。
• 忽略末端阀权度：调节阀权度过低时，部分负荷下环路阻力特性恶化，末端调节失灵。
• 进口过滤器阻力未计入：Y 型过滤器脏堵后阻力成倍上升，泵工况点左移、流量不足。
• 样本曲线未按实际转速换算：变频运行的泵应按实际运行频率区间核对效率与轴功率。
• 只核对设计工况点：变流量系统长期运行在部分负荷，应核对 50% 至 80% 流量区间的效率与稳定性。

九、常见问题

问：立式管道泵的扬程要不要加上建筑高度？

不需要。冷冻水为闭式循环，静水柱压力由定压设备平衡，水泵扬程只等于机房内部阻力、管路阻力、末端盘管与阀件阻力之和，与建筑高度无关。

问：1000 kW 冷负荷、5℃ 温差对应多大的冷冻水流量？

约 172 m3/h。按体积流量等于冷负荷除以（4.187 乘以 温差）再乘以 3.6 计算，1000 除以 20.9 约为 47.8 kg/s，换算后约 172 m3/h。

问：冷冻水泵变频运行时频率可以一直往下调吗？

不建议。流量降到下限以下时泵内温升与振动加剧、效率明显下降，一般以额定流量的 50% 至 60% 作为下限流量保护的参考区间，具体数值以厂家样本为准。

问：立式管道泵的保温层要不要把电机一起包住？

不要。泵壳与吸入段结露需要保温，但电机运行时发热，被保温包裹后散热受阻、温升升高，会缩短绕组绝缘寿命，保温施工应避开电机表面。

问：两用一备配置中，备用泵选型要注意什么？

要核对备用泵单台运行时的工况点与电机功率。两台并联运行时单泵出力低于其单独运行时的出力，当一台退出、备用泵投入后单台流量上升，若未按单泵工况核算电机功率可能出现过载。