城镇供热采暖中几个容易混淆的概念分析

　　摘要：本文分析了城镇供热中几个易混淆的概念，两台泵并联运行流量叠加是否损失了一部分；热媒设计温度与运行温度的差异；室内管径是不是越大越好；住宅每个房间的散热器片数跟房间面积有没有关系；循环水泵扬程与供热高度的关系；供热效果与压力压差的关系，闸阀、截止阀能否作调节用。 作者：刘涛
　　关键词：泵并联运行 热媒设计温度 室内管径 热负荷 压力压差
　　一、泵并联运行流量叠加是否损失了一部分。
　　《锅炉房实用设计手册》中这样论述：“在同一管路中供水两台性能完全相同的泵并联运行，总流量不是单台泵流量增加一倍。如图所示：BG线为一台泵的性能曲线，BA线为两台泵的性能曲线，如连接管道的特性曲线为CA，则交点A即为两台泵并联工作的工作点。如果只开动该系统中的一台泵，则其中工况点为G点，此时Q1‘>Q，H’<H1，并联两台的总流量并不是单台泵流量增加一倍，这同样是由管道特性线决定的。”

                               
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       根据《锅炉房实用设计手册》的论述就有人这样认为：“在泵的设计选型中选两台泵并联运行流量有损失，应该把泵的流量加大一些。”或者在讨论换热站、供热站泵的运行时认为：“实际运行流量因为叠加损失不可能达到铭牌参数之和。”
　　我们通过举例来讨论这个问题：
　　比如在一个供热系统中，由换热站、外网、室内组成。设计循环流量400 m3/h，各部分阻力分别为10mH2O，15 mH2O、3mH2O，。选泵时选用两种方案。
　　方案一选择两台甲型泵（扬程28mH2O，流量400m3/h），一运一备；
　　方案二选择三台乙型泵（扬程28mH2O，流量200m3/h），两运一备。
　　如图所示：BG线为一台乙型泵的性能曲线，BA线为两台乙型泵的性能曲线，连接管道的特性曲线为CA，交点A即为两台泵并联工作的工作点（扬程28m，流量400m3/h）。一台甲型泵的泵的曲线也肯定会通过A点，它的运行曲线为2.由图可见我们的两种方案都可满足流量扬程要求，在设计选择几台泵运行时并不需要加大泵的流量。
　　方案二只开动一台泵，会出现什么情况呢？
　　根据上表可以得出其运行工况点为G点，则此时Q1‘>200 m3/h，H1’<28mH2O.其实际运行流量比铭牌流量还大。在这个例子中单台泵运行时流量扬程为Q1‘、H1’。其并联运行的参数是流量为400 m3/h（小于2Q1‘），扬程为28mH2O（大于H1’）从而证明“在同一管路中供水两台性能完全相同的泵并联运行，总流量不是单台泵流量增加一倍。”
　　如何正确理解《锅炉房实用设计手册》中的这段话呢？
　　首先要抓住前提条件，该结论的前提条件是同一管路，完全相同的泵。同一管路决定了管道特性曲线是一个固定的，不因一台泵还是两台泵运行而改变。完全相同的泵，是指其性能曲线是一样的，便于我们模拟并联的运行曲线。
　　然后看结论：总流量不是单台流量增加一倍。总流量指的是在这个管路运行的总流量，单台流量是指的是单台泵在这个管路运行的流量，而不一定是其铭牌参数上的流量。
　　这些结论，在生产中有哪些应用呢？
　　1、在供热工程扩建时，需要增加循环泵时，尽量选择同类型循环泵；要考虑到增加循环泵会出现总运行流量小于单台泵运行流量之和的情况，改善这种情况的措施是改变管道的性能曲线，通常是扩大主管道管径，来改善其阻力，降低管道特性曲线。
　　2、在两运一备的供热系统中，如果我们需要停止泵的运行，我们应该如何操作呢？为了避免水击通常是先停一台，再停另一台。在停第一台之前通常要把另一台泵的阀门关一些，这是为什么呢？根据上面所述的案例得知，此时一台泵运行时，会大于它的额定流量，从而可能导致泵的过载，烧坏电机。为了避免这种情况发生，我们要改变系统的管路特性，使得管路特性曲线变的陡些，通常做法就是关小泵前出口阀门。
　　3、在供热系统中，就常会出现循环泵前的阀门打不开，或者不能全打开，全打开就出现水泵电机超载现象。根据水泵和管路特性曲线分析这种现象可以判断：管路的特性曲线过缓，管路性能曲线与水泵的性能曲线交点不在泵的有效范围内，水泵的扬程远远大于系统的阻力。阀门打不开，使管道振动更加厉害，加大噪音，常时间运行阀门也会因冲刷过度不能保证严密性。给我们的提示是，外网系统，室内系统的设计时管道管径盲目加大，选择水泵时加大富裕量，不仅增加了投资还浪费了能源。并不是设计越保守越安全。
　　二、室内采暖相关的一些观念
　　1、 热媒设计温度
　　有人认为采暖系统不热，跟运行温度低于设计温度（供水95℃）有关。
　　散热器热水采暖系统的热媒设计温度，一般根据热舒适度要求、系统运行的安全性和经济性等原则确定。供水温度不超过95℃，可确保热媒在常压条件下不发生汽化；适当降低热媒温度，有利于提高舒适度，但要相应增加散热器数量。所以一般经常采用95/70℃，例如：作为散热器“标准工况”的64.5℃，就是水温95/70℃的平均值与室温18℃的传热温差。许多采暖系统的设计计算资料，也按此条件编制。
　　当然，热媒设计温度也要符合热源条件的可能性和考虑其它因素。例如：以较低温度的一次热媒进行换热所得的二次热媒，或采用户式燃气热水采暖炉的水温有限制，或采用塑料类管材为提高其耐用性时，也有采用85/60℃作为设计参数的。但是，再进一步降低散热器采暖的热媒设计参数，显然是不合理的。以95/70℃为比较基础，热媒平均温度每降低10℃，散热器数量约增加20％。
　　当前，存在不适当地过多降低散热器采暖热媒设计参数的倾向。原因是某些开发建设单位在提供设计条件时，按照热源的实际运行工况提出热媒没计参数，例如提出供水温度只有70℃。如不加深入分析，就直接采用这样的低参数进行设计计算，会使散热器数量增加很多，会出现同一热源的不同建筑，散热器数量相差近一倍的现象，更加剧了系统的失调度。
　　多年以前，有人就曾进行过实态调查测定，结果表明：多数由城市热网或小区集中锅炉房供暖的住宅，即使设计水温为95/70℃，当达到设计室外温度时，运行水温一般只要70/55℃左右，即可保证设计室内温度。如果再按70/55℃的水温设计系统，是否运行水温又可进一步降低呢？似乎不应陷入如此恶性循环的怪圈。
　　为何实际运行水温远低于热媒没计温度时，也可达到设计室温？主要是由于实际配置的散热面积，均不同程度地偏大于理论所需散热面积。根据理论推导和实际工程运行验证，对于设计水温95/70℃的系统，当散热面积偏大10％时，运行水温约可为90/65℃；当偏大20％时，运行水温约可为85/60℃；当偏大30％时，运行水温约可为82.5/57.5℃； 当偏大40％时，运行水温约可为80/55℃。由于设计保守等各种因素，一般系统的散热面积均会偏大30％以上。
　　2、室内管径越粗越好吗？
　　分户计量要求下，目前旧楼改造多采用单一的上供上回，各户独立的双管系统。在散热器支管管径选择上大多采用DN20或者DN15的镀锌管。在给某公交公司宿舍供热中，其散热器立管设计采用DN15实际安装时改用DN20，而散热器阀门采用的是普通球阀。结果冬天出问题了，大部分户中最后一组散热器片不热，前面都很热，通过调节散热器前的球阀可以使最后一组散热器片热。这是典型的水力不平衡现象。遇到不讲道理的户主，要求每个阀门都全开，即使前面几个房间热的开窗，也不让关小阀门。这给供热企业带来很大的麻烦，在海信半山兰亭就有一个老同志也不让调节前面的阀门，还说设计系数还不够保守，所以不能全热。根据设计计算，每组散热器支管管径选用DN10就足够了，实际上到国外考察回来的同志也反应国外散热器支管就象牙刷杆那么粗。不是老同志所谓的不够保守，而是太保守了影响了供热效果。下一步设计时应考虑在每组散热器前加调节装置。
　　2、热负荷问题。
　　按面积估算散热器片数，实际上是不科学的，但这种现象还存在于一些设计院中。我们知道热负荷跟围护结构、朝向、风力附加等因素有关。在有些大商场里，冬季外区需要供暖风内区需要供冷风，如果按面积估算的话，其内区不是热上加热？就象我们的有的客厅，就处在周边都是采暖房间的情况，这个客厅的热负荷肯定低。热负荷跟面积没有必然联系，盲目的根据面积来估算散热器片数是不负责任的，应通过详细计算来确定。在旧城采暖改造过程中，不少用户反映非常强烈，主要是：自己家的面积和别人家一样大、交费一样多，为什么散热器片数比别人家的少这类问题。我们要耐心给予解释，不能违心给他们找心里平衡而盲目增加片数。
　　3、楼越高循环水泵的扬程越高。
　　循环水泵的扬程根系统阻力有关，跟供热的高度没有绝对关系。在闭式的供热管网中，循环水泵的扬程仅仅根系统阻力有关，有人误认为所供楼越高，需扬程越大。开式系统有所不同，比如发电厂的冷却水循环水泵，就跟喷水口的高度有关系。空调冷却水系统若为循环系统，则扬程根吸水液面与喷水液面的高差有关。
　　4、压差与压力。
　　在供热调试过程中，一些调试人员常常认为没有压力所以供热效果不好，供热是否达标跟很多因素有关，站在单元入户处，我们就要考虑供回水压差，流量，温差和温度的绝对值。通常可以做以下判断：正常情况下供回水的温度正常，温差越小效果越好，供回水的压差越大效果越好。压差是提供水流的动力，同一个系统压差越大流量越大，同一个用热户，流量越大温差就越小，室内温度就越高。在某小区测试楼前的阀门井，供水压差均为0.4MPa，而只看压力的话应该挺高的，但供回水没有压差就难以进行循环，所以效果不是很好。
　　5、闸阀、截止阀的调节功能。
　　在供热中，最好不用闸阀来作调节阀门用。由于其固有的阀门快开特性曲线，如图所示：

                               
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　　在阀门开度达到10%的时候，其流量可达到90%.开度从0～10％即实现了流量的全程变化，这样的阀门是不能作为调节阀门来使用的。类似的阀门还有普通截止阀、球阀、旋塞阀。在市南某个供热站内进行各支线流量调配时发现，在关小某个闸阀时其流量直到阀门快关闭时才发生变化。在市北区某供热范围内，所有阀门几乎全是闸阀，调试时非常麻烦，最终开度都只能开到5％左右。在这种小开度情况下，阀口的流速过高，在阀后会形成旺盛紊流的蜗旋区，对阀门是非常有害的，会破坏阀门的严密性，缩短阀门的寿命。闸阀是不具备调节功能的，建议在需要调节的情况下，设计选用平衡阀，或性能曲线缓和的调节阀门。