城鎮(zhèn)供熱中幾個(gè)易混淆的觀念

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簡(jiǎn)介： 本文分析了城鎮(zhèn)供熱中幾個(gè)易混淆的概念，兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行流量疊加是否損失了一部分；熱媒設(shè)計(jì)溫度與運(yùn)行溫度的差異；室內(nèi)管徑是不是越大越好；住宅每個(gè)房間的散熱器片數(shù)跟房間面積有沒(méi)有關(guān)系；循環(huán)水泵揚(yáng)程與供熱高度的關(guān)系；供熱效果與壓力壓差的關(guān)系，閘閥、截止閥能否作調(diào)節(jié)用。
關(guān)鍵字：泵并聯(lián)運(yùn)行 熱媒設(shè)計(jì)溫度 室內(nèi)管徑 熱負(fù)荷 壓力壓差

　　一、泵并聯(lián)運(yùn)行流量疊加是否損失了一部分。

　　《鍋爐房實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》中這樣論述：“在同一管路中供水兩臺(tái)性能完全相同的泵并聯(lián)運(yùn)行，總流量不是單臺(tái)泵流量增加一倍。如圖所示：BG線為一臺(tái)泵的性能曲線，BA線為兩臺(tái)泵的性能曲線，如連接管道的特性曲線為CA，則交點(diǎn)A即為兩臺(tái)泵并聯(lián)工作的工作點(diǎn)。如果只開(kāi)動(dòng)該系統(tǒng)中的一臺(tái)泵，則其中工況點(diǎn)為G點(diǎn)，此時(shí)Q1’>Q，H’<H1，并聯(lián)兩臺(tái)的總流量并不是單臺(tái)泵流量增加一倍，這同樣是由管道特性線決定的?！?/p>

　　根據(jù)《鍋爐房實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》的論述就有人這樣認(rèn)為：“在泵的設(shè)計(jì)選型中選兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行流量有損失，應(yīng)該把泵的流量加大一些。”或者在討論換熱站、供熱站泵的運(yùn)行時(shí)認(rèn)為：“實(shí)際運(yùn)行流量因?yàn)榀B加損失不可能達(dá)到銘牌參數(shù)之和?！?/p>

　　我們通過(guò)舉例來(lái)討論這個(gè)問(wèn)題：

　　比如在一個(gè)供熱系統(tǒng)中，由換熱站、外網(wǎng)、室內(nèi)組成。設(shè)計(jì)循環(huán)流量400 m3/h，各部分阻力分別為10mH2O,15 mH2O、3mH2O，。選泵時(shí)選用兩種方案。

　　方案一選擇兩臺(tái)甲型泵（揚(yáng)程28mH2O，流量400m3/h），一運(yùn)一備；

　　方案二選擇三臺(tái)乙型泵（揚(yáng)程28mH2O，流量200m3/h），兩運(yùn)一備。

　　如圖所示：BG線為一臺(tái)乙型泵的性能曲線，BA線為兩臺(tái)乙型泵的性能曲線，連接管道的特性曲線為CA，交點(diǎn)A即為兩臺(tái)泵并聯(lián)工作的工作點(diǎn)（揚(yáng)程28m，流量400m3/h）。一臺(tái)甲型泵的泵的曲線也肯定會(huì)通過(guò)A點(diǎn)，它的運(yùn)行曲線為2。由圖可見(jiàn)我們的兩種方案都可滿(mǎn)足流量揚(yáng)程要求，在設(shè)計(jì)選擇幾臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)并不需要加大泵的流量。

　　方案二只開(kāi)動(dòng)一臺(tái)泵，會(huì)出現(xiàn)什么情況呢？

　　根據(jù)上表可以得出其運(yùn)行工況點(diǎn)為G點(diǎn)，則此時(shí)Q1’>200 m3/h，H1’<28mH2O。其實(shí)際運(yùn)行流量比銘牌流量還大。在這個(gè)例子中單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)流量揚(yáng)程為Q1’、H1’。其并聯(lián)運(yùn)行的參數(shù)是流量為400 m3/h（小于2Q1’），揚(yáng)程為28mH2O（大于H1’）從而證明“在同一管路中供水兩臺(tái)性能完全相同的泵并聯(lián)運(yùn)行，總流量不是單臺(tái)泵流量增加一倍?！?/p>

　　如何正確理解《鍋爐房實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的這段話呢？

　　首先要抓住前提條件，該結(jié)論的前提條件是同一管路，完全相同的泵。同一管路決定了管道特性曲線是一個(gè)固定的，不因一臺(tái)泵還是兩臺(tái)泵運(yùn)行而改變。完全相同的泵，是指其性能曲線是一樣的，便于我們模擬并聯(lián)的運(yùn)行曲線。

　　然后看結(jié)論：總流量不是單臺(tái)流量增加一倍?？偭髁恐傅氖窃谶@個(gè)管路運(yùn)行的總流量，單臺(tái)流量是指的是單臺(tái)泵在這個(gè)管路運(yùn)行的流量，而不一定是其銘牌參數(shù)上的流量。

　　這些結(jié)論，在生產(chǎn)中有哪些應(yīng)用呢？

　　1、在供熱工程擴(kuò)建時(shí)，需要增加循環(huán)泵時(shí)，盡量選擇同類(lèi)型循環(huán)泵；要考慮到增加循環(huán)泵會(huì)出現(xiàn)總運(yùn)行流量小于單臺(tái)泵運(yùn)行流量之和的情況，改善這種情況的措施是改變管道的性能曲線，通常是擴(kuò)大主管道管徑，來(lái)改善其阻力，降低管道特性曲線。

　　2、在兩運(yùn)一備的供熱系統(tǒng)中，如果我們需要停止泵的運(yùn)行，我們應(yīng)該如何操作呢？為了避免水擊通常是先停一臺(tái)，再停另一臺(tái)。在停第一臺(tái)之前通常要把另一臺(tái)泵的閥門(mén)關(guān)一些，這是為什么呢？根據(jù)上面所述的案例得知，此時(shí)一臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，會(huì)大于它的額定流量，從而可能導(dǎo)致泵的過(guò)載，燒壞電機(jī)。為了避免這種情況發(fā)生，我們要改變系統(tǒng)的管路特性，使得管路特性曲線變的陡些，通常做法就是關(guān)小泵前出口閥門(mén)。

　　3、在供熱系統(tǒng)中，就常會(huì)出現(xiàn)循環(huán)泵前的閥門(mén)打不開(kāi)，或者不能全打開(kāi)，全打開(kāi)就出現(xiàn)水泵電機(jī)超載現(xiàn)象。根據(jù)水泵和管路特性曲線分析這種現(xiàn)象可以判斷：管路的特性曲線過(guò)緩，管路性能曲線與水泵的性能曲線交點(diǎn)不在泵的有效范圍內(nèi)，水泵的揚(yáng)程遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)的阻力。閥門(mén)打不開(kāi)，使管道振動(dòng)更加厲害，加大噪音，常時(shí)間運(yùn)行閥門(mén)也會(huì)因沖刷過(guò)度不能保證嚴(yán)密性。給我們的提示是，外網(wǎng)系統(tǒng)，室內(nèi)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)管道管徑盲目加大，選擇水泵時(shí)加大富裕量，不僅增加了投資還浪費(fèi)了能源。并不是設(shè)計(jì)越保守越安全。

　　二、室內(nèi)采暖相關(guān)的一些觀念

　　1、 熱媒設(shè)計(jì)溫度

　　有人認(rèn)為采暖系統(tǒng)不熱，跟運(yùn)行溫度低于設(shè)計(jì)溫度（供水95℃）有關(guān)。

　　散熱器熱水采暖系統(tǒng)的熱媒設(shè)計(jì)溫度，一般根據(jù)熱舒適度要求、系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性等原則確定。供水溫度不超過(guò)95℃，可確保熱媒在常壓條件下不發(fā)生汽化；適當(dāng)降低熱媒溫度，有利于提高舒適度，但要相應(yīng)增加散熱器數(shù)量。所以一般經(jīng)常采用95/70℃，例如：作為散熱器“標(biāo)準(zhǔn)工況”的64.5℃，就是水溫95/70℃的平均值與室溫18℃的傳熱溫差。許多采暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算資料，也按此條件編制。

　　當(dāng)然，熱媒設(shè)計(jì)溫度也要符合熱源條件的可能性和考慮其它因素。例如：以較低溫度的一次熱媒進(jìn)行換熱所得的二次熱媒，或采用戶(hù)式燃?xì)鉄崴膳癄t的水溫有限制，或采用塑料類(lèi)管材為提高其耐用性時(shí)，也有采用85/60℃作為設(shè)計(jì)參數(shù)的。但是，再進(jìn)一步降低散熱器采暖的熱媒設(shè)計(jì)參數(shù)，顯然是不合理的。以95/70℃為比較基礎(chǔ)，熱媒平均溫度每降低10℃，散熱器數(shù)量約增加20％。

　　當(dāng)前，存在不適當(dāng)?shù)剡^(guò)多降低散熱器采暖熱媒設(shè)計(jì)參數(shù)的傾向。原因是某些開(kāi)發(fā)建設(shè)單位在提供設(shè)計(jì)條件時(shí)，按照熱源的實(shí)際運(yùn)行工況提出熱媒?jīng)]計(jì)參數(shù)，例如提出供水溫度只有70℃。如不加深入分析，就直接采用這樣的低參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，會(huì)使散熱器數(shù)量增加很多，會(huì)出現(xiàn)同一熱源的不同建筑，散熱器數(shù)量相差近一倍的現(xiàn)象，更加劇了系統(tǒng)的失調(diào)度。

　　多年以前，有人就曾進(jìn)行過(guò)實(shí)態(tài)調(diào)查測(cè)定，結(jié)果表明：多數(shù)由城市熱網(wǎng)或小區(qū)集中鍋爐房供暖的住宅，即使設(shè)計(jì)水溫為95/70℃，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)室外溫度時(shí)，運(yùn)行水溫一般只要70/55℃左右,即可保證設(shè)計(jì)室內(nèi)溫度。如果再按70/55℃的水溫設(shè)計(jì)系統(tǒng)，是否運(yùn)行水溫又可進(jìn)一步降低呢？似乎不應(yīng)陷入如此惡性循環(huán)的怪圈。

　　為何實(shí)際運(yùn)行水溫遠(yuǎn)低于熱媒?jīng)]計(jì)溫度時(shí)，也可達(dá)到設(shè)計(jì)室溫？主要是由于實(shí)際配置的散熱面積，均不同程度地偏大于理論所需散熱面積。根據(jù)理論推導(dǎo)和實(shí)際工程運(yùn)行驗(yàn)證，對(duì)于設(shè)計(jì)水溫95/70℃的系統(tǒng)，當(dāng)散熱面積偏大10％時(shí)，運(yùn)行水溫約可為90/65℃；當(dāng)偏大20％時(shí)，運(yùn)行水溫約可為85/60℃；當(dāng)偏大30％時(shí)，運(yùn)行水溫約可為82.5/57.5℃； 當(dāng)偏大40％時(shí)，運(yùn)行水溫約可為80/55℃。由于設(shè)計(jì)保守等各種因素，一般系統(tǒng)的散熱面積均會(huì)偏大30％以上。

　　2、室內(nèi)管徑越粗越好嗎？

　　分戶(hù)計(jì)量要求下，目前舊樓改造多采用單一的上供上回，各戶(hù)獨(dú)立的雙管系統(tǒng)。在散熱器支管管徑選擇上大多采用DN20或者DN15的鍍鋅管。在給某公交公司宿舍供熱中，其散熱器立管設(shè)計(jì)采用DN15實(shí)際安裝時(shí)改用DN20，而散熱器閥門(mén)采用的是普通球閥。結(jié)果冬天出問(wèn)題了，大部分戶(hù)中最后一組散熱器片不熱，前面都很熱，通過(guò)調(diào)節(jié)散熱器前的球閥可以使最后一組散熱器片熱。這是典型的水力不平衡現(xiàn)象。遇到不講道理的戶(hù)主，要求每個(gè)閥門(mén)都全開(kāi)，即使前面幾個(gè)房間熱的開(kāi)窗，也不讓關(guān)小閥門(mén)。這給供熱企業(yè)帶來(lái)很大的麻煩，在海信半山蘭亭就有一個(gè)老同志也不讓調(diào)節(jié)前面的閥門(mén)，還說(shuō)設(shè)計(jì)系數(shù)還不夠保守，所以不能全熱。根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算，每組散熱器支管管徑選用DN10就足夠了，實(shí)際上到國(guó)外考察回來(lái)的同志也反應(yīng)國(guó)外散熱器支管就象牙刷桿那么粗。不是老同志所謂的不夠保守，而是太保守了影響了供熱效果。下一步設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在每組散熱器前加調(diào)節(jié)裝置。

　　2、熱負(fù)荷問(wèn)題。

　　按面積估算散熱器片數(shù)，實(shí)際上是不科學(xué)的，但這種現(xiàn)象還存在于一些設(shè)計(jì)院中。我們知道熱負(fù)荷跟圍護(hù)結(jié)構(gòu)、朝向、風(fēng)力附加等因素有關(guān)。在有些大商場(chǎng)里，冬季外區(qū)需要供暖風(fēng)內(nèi)區(qū)需要供冷風(fēng)，如果按面積估算的話，其內(nèi)區(qū)不是熱上加熱？就象我們的有的客廳，就處在周邊都是采暖房間的情況，這個(gè)客廳的熱負(fù)荷肯定低。熱負(fù)荷跟面積沒(méi)有必然聯(lián)系，盲目的根據(jù)面積來(lái)估算散熱器片數(shù)是不負(fù)責(zé)任的，應(yīng)通過(guò)詳細(xì)計(jì)算來(lái)確定。在舊城采暖改造過(guò)程中，不少用戶(hù)反映非常強(qiáng)烈，主要是：自己家的面積和別人家一樣大、交費(fèi)一樣多，為什么散熱器片數(shù)比別人家的少這類(lèi)問(wèn)題。我們要耐心給予解釋?zhuān)荒苓`心給他們找心里平衡而盲目增加片數(shù)。

　　3、樓越高循環(huán)水泵的揚(yáng)程越高。

　　循環(huán)水泵的揚(yáng)程根系統(tǒng)阻力有關(guān)，跟供熱的高度沒(méi)有絕對(duì)關(guān)系。在閉式的供熱管網(wǎng)中，循環(huán)水泵的揚(yáng)程僅僅根系統(tǒng)阻力有關(guān)，有人誤認(rèn)為所供樓越高，需揚(yáng)程越大。開(kāi)式系統(tǒng)有所不同，比如發(fā)電廠的冷卻水循環(huán)水泵，就跟噴水口的高度有關(guān)系?？照{(diào)冷卻水系統(tǒng)若為循環(huán)系統(tǒng)，則揚(yáng)程根吸水液面與噴水液面的高差有關(guān)。

　　4、壓差與壓力。

　　在供熱調(diào)試過(guò)程中，一些調(diào)試人員常常認(rèn)為沒(méi)有壓力所以供熱效果不好，供熱是否達(dá)標(biāo)跟很多因素有關(guān)，站在單元入戶(hù)處，我們就要考慮供回水壓差，流量，溫差和溫度的絕對(duì)值。通?？梢宰鲆韵屡袛啵赫Ｇ闆r下供回水的溫度正常，溫差越小效果越好，供回水的壓差越大效果越好。壓差是提供水流的動(dòng)力，同一個(gè)系統(tǒng)壓差越大流量越大，同一個(gè)用熱戶(hù)，流量越大溫差就越小，室內(nèi)溫度就越高。在某小區(qū)測(cè)試樓前的閥門(mén)井，供水壓差均為0.4MPa，而只看壓力的話應(yīng)該挺高的，但供回水沒(méi)有壓差就難以進(jìn)行循環(huán)，所以效果不是很好。

　　5、閘閥、截止閥的調(diào)節(jié)功能。

　　在供熱中，最好不用閘閥來(lái)作調(diào)節(jié)閥門(mén)用。由于其固有的閥門(mén)快開(kāi)特性曲線，如圖所示：

　　在閥門(mén)開(kāi)度達(dá)到10%的時(shí)候，其流量可達(dá)到90%。開(kāi)度從0～10％即實(shí)現(xiàn)了流量的全程變化，這樣的閥門(mén)是不能作為調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)使用的。類(lèi)似的閥門(mén)還有普通截止閥、球閥、旋塞閥。在市南某個(gè)供熱站內(nèi)進(jìn)行各支線流量調(diào)配時(shí)發(fā)現(xiàn)，在關(guān)小某個(gè)閘閥時(shí)其流量直到閥門(mén)快關(guān)閉時(shí)才發(fā)生變化。在市北區(qū)某供熱范圍內(nèi)，所有閥門(mén)幾乎全是閘閥，調(diào)試時(shí)非常麻煩，最終開(kāi)度都只能開(kāi)到5％左右。在這種小開(kāi)度情況下，閥口的流速過(guò)高，在閥后會(huì)形成旺盛紊流的蝸旋區(qū)，對(duì)閥門(mén)是非常有害的，會(huì)破壞閥門(mén)的嚴(yán)密性，縮短閥門(mén)的壽命。閘閥是不具備調(diào)節(jié)功能的，建議在需要調(diào)節(jié)的情況下，設(shè)計(jì)選用平衡閥，或性能曲線緩和的調(diào)節(jié)閥門(mén)。

　　以上是我在從事供熱設(shè)計(jì)、運(yùn)行調(diào)試工作中總結(jié)出來(lái)的幾個(gè)易混淆的觀念，有不到之處懇請(qǐng)專(zhuān)家批評(píng)指正。

　　參考文獻(xiàn)：

　　1．賀平 孫剛 《供熱工程》 中國(guó)建筑工業(yè)出版社

　　2．崔笑千 《關(guān)于平衡閥的應(yīng)用》

　　3．《鍋爐房實(shí)用設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社