| 标题 | 校园采暖系统循环水泵的选择及运行分析 |
| 范文 | 韩燕琪+贾怡红+张慧慧+陈静雅+王玉琳+刘曙光
摘 ?要：循环水泵作为为整个采暖系统提供循环动力的装置，其耗电量在空调系统耗电量中占有相当的比重，所以水泵的合理选择和匹配，是采暖系统正常运行、实现节能的关键。然而由于系统的设计与运行往往出现脱节现象，所以实际运行当中存在很大的能源浪费情况。我们以校园采暖系统为例，实测运行数据，对系统的设计进行诊断并提出节能方案。 关键词：采暖系统;循环水泵;水泵选型;运行工况诊断 1 ?采暖循环水泵的选型 热水采暖系统中，循环水泵的运行不仅关系到能否将热水送达所需的用户，保证供暖系统的运行效果，而且其运行能耗也占整个采暖系统总能耗相当的比重。因此，循环水泵的选型至关重要。 要想选择循环水泵，首先要明确该热水供暖系统集中调节的方法。调节方法分为量调节、质调节、分阶段改变流量的质调节等五种方法。因本实验项目主要以校园建筑--东北林业大学锅炉房为实验基地，而分阶段改变流量的质调节这种方法是我们校园建筑的采暖系统所采用的，在这里我们讨论此类调节方法对应的热网系统。系统的循环流量计算公式如下： G=3.6×Q/c×△t 式中G--热力网设计流量，t/h; Q--设计热负荷，kW，参考当地历年气象资料给出; c--水的比热容，kJ/（kg℃）; △t--热力网供回水温差。 循环水泵的扬程H用来克服管网系统的阻力，包括锅炉及锅炉房管道阻力、室外管网阻力、热用户的阻力，由水力计算也可得出。系统所需流量和扬程确定之后，循环水泵选型时要考虑一定的余量。常用的流量余量系数为1.1，由流体力学的知识可知，水泵的扬程H与流量G是二次方的关系： H∞G2 因此流量余量系数取1.1时，扬程余量系数宜取1.21，这样的取值比较匹配。 在系统中，有时需要较大的流量或扬程才能满足运行要求，而单台水泵往往难以满足，此时就要考虑将相同或不同性能的水泵进行并联、串联。在采暖系统中水泵并联的方式应用比较普遍，并联并不改变水泵的扬程，而各个水泵的流量进行叠加，但是这种叠加不是单纯的累加，这是因为水泵在管网中的工作点是水泵的性能曲线和管路特性曲线这两条曲线的交点。城镇供热管网设计规范CJJ34-2010中规定：（1）循环水泵应具有工作点附近较平缓的"流量-扬程"特性曲线，并联运行的水泵特性曲线宜相同（2）应减少循环水泵的台数，并联运行时，当设置3台水泵或3台以下水泵，应设备用泵，当4台或4台以上泵并联运行时，可不设备用泵。 2 ?校园采暖系统循环水泵实际运行中存在的问题 目前，我国的暖通空调系统普遍存在设计与运行管理脱节的现象，设计者在设计工况下选型，而且常常设计过大的余量，运行出现问题时，运行管理者往往缺乏专业知识，不能提出正确的解决方案。 我们使用建环实验室的超声波流量计、压力传感器等测试仪器，在学校锅炉房内的采暖管道上选取了合适的测试点，在采暖期内进行数据采集。从2012年10月开始，到2013年的4月份，每10天测试一次管网的流量和扬程数据。 通过实测我们发现，采暖初期循环流量较小，平均为1015L/s=180 t/h，而冬天的大部分时间里流量为1159 L/s=320 t/h左右。继而我们查看了泵房，得知泵房内有一大一小两台水泵，额定流量分别为400t/h，250t/h。当室外温度高、热负荷小时，我们开启额定流量为250t/h的水泵足以提供系统所需的流量和扬程;当室外温度变低、热负荷变大时，开启400t/h的水泵满足要求。当热负荷增大到400t/h的水泵也不足以满足要求，则采取400t/h，250t/h的两台水泵并联起来运行的方式增加流量。然而，我们通过查找循环水泵的性能曲线，对实测数据进行处理分析得知，该系统循环水泵的效率仅有50%，造成了很大的能源浪费，以其中一台额定流量400t/h，型号为500s-59A的循环水泵为例，该水泵出厂的性能曲线如图中曲线1、2图所示。而管网的特性曲线经实测如曲线3所示。从图中可以看出，水泵实际运行流量远小于水泵的额定流量，其在横坐标上向小流量侧严重偏离额定工况，能源浪费严重。 我们为此提出了改进措施：（1）配合管路特性曲线，更换额定流量小并与管路特性曲线匹配的循环水泵，如图2，即管网特性曲线3不变，水泵特性曲线由曲线1、2变为曲线1'、2'，则运行工况点则由1、3的交点a变为1'、3的交点c，效率则由50%提高到大于90%，即在高效区; （2）循环水泵不变，改变阀门等方法去改变管路阻抗S，从而改变管网特性曲线，曲线3变为3'，运行工况点则由a变为b，水泵运行效率提高至高效区，如图3所示。 参考文献： [1] 潘志信，刘曙光.暖通空调设计方法与系统分析[M].华中科技大学出版社，2009. [2] 周谟仁.流体力学泵与风机[M].中国建筑工业出版，1998. [3] 付祥钊，肖益民.流体输配管网[M].中国建筑工业出版社，2009. 基金项目：东北林业大学大学生创新项目201210225139 |
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