浅谈加大循环水泵流量解决供热问题导致电能损耗

摘要：换热站设计中最核心设备就是换热器、循环水泵。它们在换热站投资中占有比例最大，它们的合理选择配置，往往直接影响供热系统的效果。循环水泵是换热站重要的辅助机械设备之一，是热工控制和调节的重要对象。它的工作特性及控制对热网水利工况的运行起着决定性的作用，我们就是靠它克服沿程阻力，把热量送到千家万户，但同时它又是耗电“大户”。当供热系统出现供热末端或局部建筑暖气不热的问题时，物业管理人员往往会认为是循环水泵流量不够造成，便希望通过增大循环水泵流量，提高载热量以求供热问题得以解决。而盲目增大循环水泵流量，供热问题是否能得以解决，产生的副总用又是什么呢？让我们通过下文来进行分析。

关键词：循环水泵；供热问题；电能损耗

中图分类号：U464文献标识码： A

一、循环水泵如何正确选型

循环泵的选取是根据管网水利计算得来的。分析调整系统的水力工况，根据管径和比摩阻校核管道流量，正确选择管径和压力损失，确定管网循环泵的扬程和流量。

选取过程中水泵需确定最大流量与最高扬程，然后分别加10～20％作为不可预计的安全量作为选泵的依据。

然后根据已知流量、扬程选用适当的设备类型、大小。确定泵的型号后要确定其转速、电动机型号。泵的进出口方向应注意与管路系统相配合，另外还应查明允许气蚀余量，并核算其几何安装高度，选择合理地安装方式。

二、供热末端或局部建筑暖气不热原因分析及正确解决方法：

供热管网末端不热一般有以下几种情况：

1.阀门失灵：管道阀盘脱落在阀座内堵塞了热媒流动通道，或管道下返弯处自动跑风失灵，产生气阻，堵塞管路。解决方法：首先应逐个检查管网阀门及排气阀门是否完好、是否按要求启闭，将损坏的阀门更换。

2.管路堵塞：在施工和改造过程中，管网中遗留的泥土、杂物在管网运行时逐步积累后被冲到管网末端，导致热水无法进去室内主管或立管。解决方法：对管道进行反冲清洗，在管道上合理设置除污器，并定时清理。

3.采暖系统管道坡度安装的不合理，致使管道末端出现气阻，堵塞或减小了该管段的流通截面积，从而造成不热。解决方法：检查管路是否向有利于泄气的坡度敷设，如未按要求敷设，及时在高点设置自动跑风。

4.室内系统的供、回水管道与室外热网的供、回水相互接反，或全部在供（回）水管上，系统不能形成一个循环环路。解决方法：认真查找暖气不热建筑室内主管、立管连接，并了解外网情况，将错接的管道改正过来。

5.供热管网水平失调：管道压力难以平衡，导致距换热站较近的建筑物温度很高，远端建筑普遍温度较低。解决方法：对比近端建筑和远端建筑室内温度，如温差较大，在近端建筑室内主管设置或增加平衡阀。

6.热网流量不够，解决方法：通过收集相关数据、进行理论计算，合理选取设备，进行更新改造。

三、选取过大流量循环水泵造成电能浪费原因分析：

当出现供热管网末端不热的情况时，物业管理人员往往因为供热理论和供热常识普及不够或疏于查找问题，盲目更换更大流量的循环水泵。而且都存在这样的一个侥幸心理，认为所选的设备各方面的参数大一些总比小了好，这样不但不会出问题，总会对供热有好处。殊不知，设计人员在选择设备时大多也都是不加思索，不加研究和鉴别地去参考别人的设计，或随着大多数状况走，所选设备各方面参数已经比实际所需有所加大。再经过管理人员的加码，使更换后水泵的参数会超过实际很多。过大提高流量、减小温差对会带来什么损失呢？呼市小区集中供暖，二次网供回水一般是按照供水75℃，回水55℃设计的。

维护结构供热二次网流量计算公式为：

GL = 0.86×∑Q /（tg-th）

GL ——流量，L / h；

∑Q ——热负荷，W；

tg、th ——供回水温度，℃

因为维护结构中所需的热负荷是一定的，所以供回水温差与流量成反比。举例说明，当将供回水温度由设计温度的75℃、55℃（温差为20℃）调整为75℃、60℃（温差为15℃），循环水泵的相应流量就变为了原流量的4/3倍。当二次管网管径一定时，由公式：Q=VS

V ——流速，m /s；

Q ——流量，；

S——管道横截面积，；

可知流速变为了原流速的4/3倍。

根据达西 -韦斯巴赫公式:

——沿程水头损失，m ;

V——管道流速，m/ s ;

L——管长，m ;D——管道内径，m ;

λ——管道沿程阻力系数。

可知，在管道长度、管径一定，流速增大到原流速4/3倍时，相应的沿程水头损失会增大到原来的16/9倍，忽略局部水头损失，即循环水泵所需的扬程即增大到原水泵扬程的16/9倍。

由公式：N=HQρg/(3600n)

Q——流量，；H——扬程，米H2O；n——效率，%；ρ——水密度，；N ——轴功率，Kw。

可知可知流量增大到原来的4/3倍，扬程增大到原来的16/9倍，循环水泵的轴功率变为原来的64/27倍（2.37倍），即在循环水泵运行时间相同的条件下，理论耗电量为原耗电量的2.37倍。所以在热网处于大流量运行方式时，泵的工作点会在不经济的工作条件下运行，由于流量与水泵轴功率成三次方的关系，所以大流量的运行方式意味着电能消耗增大，造成浪费。

四、增开并联循环水泵解决热网流量不足导致电能浪费原因分析：

有些高层建筑顶楼暖气不热或部分供热末端暖气不热，经过查找问题和理论计算，确实是因为循环水泵设计流量过小，导致热网流量不足造成。在解决该问题时，大多物业管理人员并未更换大参数循环水泵，而是通过增开并联循环水泵的方式来解决问题，使原设计的一用一备变为两用不备、两用一备、甚至多用一备。我们现在通过绘制并联循环水泵工况图，来对参数相同的两台水泵并联后的每台泵的工况与单台泵独立运行工况进行比较：

绘制工况图如下：

图中：H表示扬程；Q表示流量；表示循环水泵入口水头；表示最不利点总水头；P表示水泵轴功率；n表示效率；1,2表示单台泵工况；1+2表示两台泵并联工况。

根据公式：

式中：、分别为单台循环水泵吸水点和配管交汇点（两根管分别用AO、BO表示)及配管交汇点至最不利点（管道用OG表示）的阻力系数。 因为两台泵是同型号,设管道中水流是水力对称，故管道中有代入公式得：

由以上公式可绘出AOG(或BOG)管道系统的特性曲线Q- ，此曲线与曲线相交于M点，M点为并联工况点。过M及（0,0）点做平滑曲线，与曲线交于S点，S点即为两台水泵并联工作时，将其中一台泵停车，另一台泵的近似工况点。通过M点作Q轴平行线，交单泵的特性曲线于N点，N点即为并联工作时各单泵的工况点。其流量为，扬程。自N点引垂线交Q-η曲线于P点，交Q-N曲线于q点，此二点分别为并联时各单泵的效率点和轴功率点。由图可看出P′＞，即单泵工作时的功率大于并联工作时各单泵的功率。另外Q′＞、2Q′＞，也就是说，一台泵单独工作时的流量大于并联工作时每一台泵的流量，即两台泵并联工作时其流量不能比单泵工作时成倍增加。这种现象在多泵并联时就很明显，根据以上推导绘制下图：

通过分析，我们可以得出，增加并联循环水泵，各泵的工况点与各泵单独工作时的工况点相差较大，在流量、扬程相同的条件下，大大得增大了循环水泵的轴功率。有些情况下，随着循环水泵台数的增加，还会使每台水泵的工况点有可能移出高效区的范围。所以增加并联水泵的台数，扬程基本不会增加，而在加大流量的同时却白白消耗了大量电能，造成浪费。所以当设计人员选择的循环水泵开始运行后，无论参数是否符合要求，管理人员盲目地增加并联循环水泵都是不科学的，只有通过理论计算合理地选配电动机‚根据单泵单独工作的功率来进行配套，才能符合科学管理的要求。

五、结束言：

通过上面的论述，我们可以知道，在集中供暖的小区发生供热末端或局部建筑暖气不热现象，应结合实际情况，彻查原因，解决问题。盲目加大循环水泵流量并非解决供热问题的万能方法，只有在合理的流量下，制定合理的运行方案，才能减少循环水泵的无功损失，节省水泵用电量，降低经营成本。

【参考文献】

[1]王宇清主编《供热工程》机械工业出版社- 2005

[2]施振球主编《动力管道手册》机械工业出版社-1994

[3]姜乃昌主编《泵与泵站》中国建筑工业出版社-2007

[4]严煦世主编《给水工程》中国建筑工业出版社-1999

[5]温州中耐泵阀有限公司《水泵并联工作图解分析法》