[科普中國(guó)]-泵系統(tǒng)節(jié)能

泵系統(tǒng)節(jié)能是從系統(tǒng)的角度全面地衡量和評(píng)價(jià)節(jié)能效果，它不僅要求泵和電機(jī)（或其它原動(dòng)機(jī)）有較高的效率，而且要求包括管路、閥門(mén)、變頻器等在內(nèi)的系統(tǒng)裝置及控制元件有較小的能耗，同時(shí)要求泵與系統(tǒng)裝置能很好的匹配，使泵工作在最優(yōu)工作區(qū)。

簡(jiǎn)介例如，一個(gè)泵系統(tǒng)可以由以下要素構(gòu)成：泵、電機(jī)、閥門(mén)、管路（含直管、彎管、變徑管、管接頭等）、變頻器（包含在控制柜中）。泵系統(tǒng)節(jié)能是從系統(tǒng)的角度全面地衡量和評(píng)價(jià)節(jié)能效果，要求系統(tǒng)具有較高的效率，使泵工作在最優(yōu)工作區(qū)。

泵壽命周期成本（LCC，Life Cycle Cost）是考核泵系統(tǒng)節(jié)能的一個(gè)重要指標(biāo)，泵的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)是泵系統(tǒng)節(jié)能的關(guān)鍵和前提。研究泵系統(tǒng)節(jié)能之前，首先要研究泵的壽命周期成本。

泵系統(tǒng)可分為已建泵系統(tǒng)和新建泵系統(tǒng)。已建泵系統(tǒng)是指已經(jīng)存在的、已經(jīng)建設(shè)好的泵系統(tǒng)。

涵蓋范圍基于泵系統(tǒng)節(jié)能的概念，泵系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)包括高效節(jié)能、富余能量的回收利用這兩個(gè)方面。例如，液力透平和無(wú)負(fù)壓變頻疊壓供水是能量回收利用的典型。

國(guó)外泵系統(tǒng)節(jié)能狀況縱覽全球，在節(jié)能方面做得比較成功的國(guó)家有德國(guó)、日本、英國(guó)、美國(guó)等，特別是日本和德國(guó)，在二次世界大戰(zhàn)之后建成了世界上最發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家，在工業(yè)節(jié)能方面取得了令人矚目的成就。

美國(guó)在泵系統(tǒng)節(jié)能方面走在了世界的前列，其不但設(shè)立了相關(guān)的行業(yè)管理與協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，實(shí)施了詳細(xì)的泵系統(tǒng)節(jié)能教育計(jì)劃（PSM），而且建立了合理的泵系統(tǒng)模型以及泵系統(tǒng)節(jié)能的能效評(píng)估體系。1

我國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)狀政策、法規(guī)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)尚無(wú)有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能方面的核心規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，既無(wú)有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)，也無(wú)有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的評(píng)估與評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。這是制約國(guó)內(nèi)泵系統(tǒng)節(jié)能的最主要因素。

關(guān)于泵系統(tǒng)節(jié)能，國(guó)內(nèi)僅有幾個(gè)邊緣的政策法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，比如GB/T 26921-2011《電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)）優(yōu)化設(shè)計(jì)指南》、GB/T16666-1996《泵類(lèi)及液體輸送系統(tǒng)節(jié)能監(jiān)測(cè)方法》、《合同能源管理項(xiàng)目財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》、GB19762-2007《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》、GB18613-2006《中小型三相異步電動(dòng)機(jī)能效限定值及能效等級(jí)》等。

GB/T 26921-2011《電機(jī)系統(tǒng)（風(fēng)機(jī)、泵、空氣壓縮機(jī)）優(yōu)化設(shè)計(jì)指南》由國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)于2011年9月29日批準(zhǔn)并予以公布，并于2012年3月1日起開(kāi)始實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電機(jī)系統(tǒng)的基本要求，同時(shí)規(guī)定了電動(dòng)機(jī)選型，電動(dòng)機(jī)調(diào)速方式和調(diào)速裝置的選擇，以及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、泵系統(tǒng)、空氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的基本要點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于泵系統(tǒng)的要求過(guò)于寬泛，不足以規(guī)范和指導(dǎo)泵系統(tǒng)節(jié)能。

泵系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)培訓(xùn)國(guó)家發(fā)改委、中國(guó)終端能效項(xiàng)目辦公室、中國(guó)節(jié)能協(xié)會(huì)節(jié)電與綠色電能委員會(huì)于2008年舉辦了電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)和泵系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)。

有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域的研究在國(guó)內(nèi)，從上世紀(jì)90年代末開(kāi)始，泵技術(shù)工作者王立對(duì)泵系統(tǒng)節(jié)能率先進(jìn)行了研究，于2007年撰寫(xiě)了《泵的壽命周期成本及其分析》，文中通過(guò)對(duì)泵的壽命周期成本的剖析，說(shuō)明泵的壽命周期成本是影響泵系統(tǒng)節(jié)能的重要因素。2012年，王立又在《水泵技術(shù)》發(fā)表了《我國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)狀及發(fā)展前景》一文，從應(yīng)用和技術(shù)方面概述了我國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能的現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題，同時(shí)指出我國(guó)發(fā)展泵系統(tǒng)節(jié)能任重道遠(yuǎn)，前景看好。

江蘇大學(xué)流體機(jī)械工程技術(shù)研究中心對(duì)泵系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行了研究，于2008年撰寫(xiě)了《美國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能教育行動(dòng)計(jì)劃(PSM)及其啟示》，文中介紹了美國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能教育行動(dòng)計(jì)劃的背景、組織、目標(biāo)、計(jì)劃和取得的主要進(jìn)展。上海電氣科學(xué)研究所（集團(tuán)）有限公司對(duì)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能進(jìn)行了研究，于2008年撰寫(xiě)了《電機(jī)及其系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)發(fā)展綜述》，文中對(duì)泵系統(tǒng)作了簡(jiǎn)要闡述。

發(fā)展歷史、行業(yè)公司及運(yùn)營(yíng)情況1、發(fā)展歷史

國(guó)內(nèi)泵系統(tǒng)節(jié)能行業(yè)的發(fā)展預(yù)計(jì)要經(jīng)過(guò)以下三個(gè)階段：初級(jí)節(jié)能意識(shí)階段、整體節(jié)能意識(shí)階段和系統(tǒng)節(jié)能意識(shí)階段。

(1) 第一階段：初級(jí)節(jié)能意識(shí)階段

這一階段主要是在上世紀(jì)80年代中期以前，人們對(duì)泵系統(tǒng)節(jié)能的意識(shí)相當(dāng)?shù)?，局限性也很大。工程師們只是設(shè)法簡(jiǎn)單地提高泵或電機(jī)本身的能效，沒(méi)有全局意識(shí)，不能從整個(gè)系統(tǒng)的角度去考慮節(jié)能。僅僅提高單個(gè)泵或電機(jī)的效率，有時(shí)那怕是提高一兩個(gè)百分點(diǎn)，也是很難的事情，但凡做過(guò)設(shè)計(jì)的人員都很清楚這一點(diǎn)。

(2) 第二階段：整體節(jié)能意識(shí)階段

第二階段是從上世紀(jì)80年代中期開(kāi)始的。在第二階段，設(shè)計(jì)人員有了整體意識(shí)，在設(shè)計(jì)或改造泵系統(tǒng)時(shí)，不僅考慮泵和電機(jī)本身的效率，也會(huì)考慮管路系統(tǒng)的損失，更進(jìn)一步也會(huì)考慮泵和系統(tǒng)的匹配。在這一階段所存在的不足是，節(jié)能公司雖然對(duì)系統(tǒng)節(jié)能有了整體認(rèn)識(shí)，有時(shí)難免急功近利，只會(huì)抓住自認(rèn)為是主要的節(jié)能因素，而忽略了其它影響節(jié)能的因素，這使得系統(tǒng)節(jié)能效果大打折扣。

（3）第三階段：系統(tǒng)節(jié)能意識(shí)階段

由于種種因素的制約，國(guó)內(nèi)的泵系統(tǒng)節(jié)能在經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間后才能進(jìn)入這一階段。這一階段的根本特征是，國(guó)內(nèi)出臺(tái)了有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)泵系統(tǒng)節(jié)能的評(píng)估與評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。在這一階段，一方面有提供節(jié)能服務(wù)的節(jié)能公司，也有提供節(jié)能認(rèn)證（或系統(tǒng)節(jié)能認(rèn)證）的第三方機(jī)構(gòu)；另一方面，對(duì)于已建泵系統(tǒng)，有節(jié)能改造和節(jié)能驗(yàn)收環(huán)節(jié)，先是節(jié)能公司對(duì)已建泵系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造，改造后由業(yè)主或其委托的第三方機(jī)構(gòu)對(duì)工程進(jìn)行驗(yàn)收。對(duì)于新建泵系統(tǒng)，有節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)能評(píng)估環(huán)節(jié)，在泵系統(tǒng)建設(shè)前要進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化設(shè)計(jì)，在泵系統(tǒng)建成后，由業(yè)主委托第三方機(jī)構(gòu)進(jìn)行節(jié)能評(píng)估。

2、行業(yè)公司及運(yùn)營(yíng)情況

在第一階段，我國(guó)尚沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的節(jié)能服務(wù)公司，有些泵廠(chǎng)只是簡(jiǎn)單地做一些舊泵改造，節(jié)能效果甚微。

進(jìn)入第二階段后，同時(shí)隨著變頻技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)涌現(xiàn)了大量的電子科技公司，它們以先進(jìn)且成熟的變頻技術(shù)為依托，進(jìn)行變頻節(jié)能改造，其方法是采用變頻器改變電源頻率，來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)泵流量的目的，這樣做就避免了用閥門(mén)調(diào)節(jié)流量時(shí)的能量損失，從而達(dá)到節(jié)能的目的。進(jìn)入21世紀(jì)后，一些泵業(yè)公司也紛紛加入節(jié)能行列。相比而言，這些有著泵業(yè)經(jīng)驗(yàn)背景的節(jié)能公司，從事泵系統(tǒng)節(jié)能更有優(yōu)勢(shì)，它們有能力全面地分析泵系統(tǒng)，對(duì)泵系統(tǒng)中的能量損失有更為細(xì)致的了解。

我國(guó)的泵系統(tǒng)節(jié)能改造采用國(guó)際通用的EMC（合同能源管理）運(yùn)行模式。EMC是一種基于“合同能源管理”機(jī)制運(yùn)作的、以盈利為直接目的的能源管理的商業(yè)運(yùn)作模式。節(jié)能服務(wù)公司與愿意進(jìn)行節(jié)能改造的客戶(hù)簽訂節(jié)能服務(wù)合同，向客戶(hù)提供能源效率審計(jì)、節(jié)能項(xiàng)目設(shè)計(jì)、原材料和設(shè)備采購(gòu)、施工、培訓(xùn)、運(yùn)行維護(hù)、節(jié)能量監(jiān)測(cè)等一條龍綜合性服務(wù)，并通過(guò)與客戶(hù)分享項(xiàng)目實(shí)施后產(chǎn)生的節(jié)能效益來(lái)盈利和滾動(dòng)發(fā)展。我國(guó)為了鼓勵(lì)這一運(yùn)作模式，由財(cái)政部和國(guó)家發(fā)改委聯(lián)合出臺(tái)了《合同能源管理財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金管理暫行辦法》，下發(fā)了《財(cái)政部辦公廳、國(guó)家發(fā)展改革委辦公廳關(guān)于合同能源管理財(cái)政獎(jiǎng)勵(lì)資金需求及節(jié)能服務(wù)公司審核備案有關(guān)事項(xiàng)的通知》。根據(jù)這一通知，大批節(jié)能服務(wù)公司進(jìn)行了備案。

國(guó)內(nèi)的泵系統(tǒng)節(jié)能公司主要分布在長(zhǎng)江以南的上海、杭州、長(zhǎng)沙等城市，初具規(guī)模的有20多家，有幾家公司年產(chǎn)值達(dá)到6000-8000萬(wàn)元。1

我國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能的前景我國(guó)的泵系統(tǒng)節(jié)能市場(chǎng)根據(jù)全國(guó)第三次工業(yè)普查公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)字，我國(guó)水泵的總裝機(jī)容量約為1000萬(wàn)kW（2012年這個(gè)數(shù)據(jù)估計(jì)為1500—2000萬(wàn)kW），在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中舉足輕重，節(jié)能潛力很大。

據(jù)中國(guó)終端能效項(xiàng)目管理辦公室（EUEEP PMO）提供資料，在我國(guó)泵的用電量約占全國(guó)用電量的20.9%。和國(guó)外相比，我國(guó)沒(méi)有改造的泵類(lèi)產(chǎn)品效率平均比國(guó)外低3～5%，而整個(gè)系統(tǒng)的效率同比低20%左右，具有非常大的節(jié)能潛力。國(guó)內(nèi)大量研究和成功案例表明：應(yīng)用系統(tǒng)方法，在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面測(cè)試分析的基礎(chǔ)上，應(yīng)用最合適的手段對(duì)泵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以達(dá)到30-50%的節(jié)能效果。

由此可見(jiàn)，我國(guó)的泵系統(tǒng)節(jié)能市場(chǎng)空間巨大，有很大的開(kāi)發(fā)潛力。

泵系統(tǒng)節(jié)能行業(yè)發(fā)展機(jī)會(huì)隨著我國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能市場(chǎng)的不斷發(fā)展，將會(huì)催生出一大批泵節(jié)能服務(wù)公司，行業(yè)市場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)急速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，同時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些信譽(yù)良好的節(jié)能評(píng)估和認(rèn)證的第三方機(jī)構(gòu)，節(jié)能技術(shù)也會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展。

我國(guó)泵系統(tǒng)節(jié)能才剛剛起步，行業(yè)和技術(shù)亟待規(guī)范?！笆濉逼陂g，國(guó)家進(jìn)一步深化能源及節(jié)能政策，泵系統(tǒng)節(jié)能行業(yè)任重道遠(yuǎn)，前景看好。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

杜強(qiáng) - 高級(jí)工程師 - 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所