简析热水供暖系统循环水泵的选择与变频节能

简析热水供暖系统循环水泵的选择与变频节能

刘克宪耿学文

刘克宪耿学文（洛阳市市政排水泵站管理所河南省471000）

摘要：结合笔者的实践经验，本文分析了热水供暖系统循环水泵容量偏大的原因以及循环水泵容量的选择，水泵耐压强度、循环水泵耗电输热比等。指出正确选择循环水泵的容量和循环泵变频节能，是供暖系统循环水泵节电的重要措施。

关键词：热水供暖；循环水泵；选择；变频节能

在选择循环水泵时，应分阶段改变流量的调节运行方式选择循环水泵，并详细计算系统负荷及阻力，选择合适的水泵，不必另加富裕量。还要计算其耗电输热比是否符合要求。同进应注明水泵工作压力，不要误将水泵扬程做为其工作压力。循环泵采用变频控制，在供暖的初寒和末寒期通过降低泵的转速达到节能的目的。

一、循环水泵偏大的原因水泵容量偏大，一方面破坏了原设计的水力工况，另一方面又增加了水泵的耗电量。造成循环水泵容量偏大的原因主要有以下几点：一是有的设计人员没有认真计算热负荷和系统阻力，尤其是外网和锅炉房的阻力，采用估算方法，为保险起见，估算值过大，使选的水泵流量和扬程加大很多；二是有的系统运行后没有进行认真的初调节，一旦系统出现水力失调，有人认为是水泵容量不够，而盲目换大泵；三是有个别设计者对循环水泵扬程的概念不清；对承压锅炉采暖系统，定压点设在循环水泵吸入侧，循环水泵进出口均承受相同的静水压力，因此，其扬程不需要考虑用户系统的高度，只要克服管网系统的阻力即可。但有的设计者却将系统高度计入扬程中，这就使循环水泵扬程大大增加；四是选水泵时，因水泵规格系列所限，很难选到流量，扬程完全一致的水泵，一般都选大一号的，这样层层加码，致使容量偏大，甚至达到2倍以上。

二、循环水泵容量的选择1、循环水泵容量的确定。循环水泵的流量是按采暖室外计算温度下的用户耗热量之和确定的，而在整个采暖期内室外气温达到采暖室外计算温度的时间很短，使大部分时间水泵流量偏大。选择水泵之前首先应确定热网系统的调节方式，然后根据调节方式确定循环水泵的流量。国家有关标准中较明确规定：对于采用集中质调节的供热系统，循环水泵的总流量应不低于系统的总设计流量；扬程不应小于系统的总压力损失，即循环泵的流量和扬程不必另加富裕量。集中质调的供热系统，多数处于小温差，大流量的工况下运行，经济上是不合理的。而采用分阶段改变流量的质调节的运行方式，可大量节约循环水泵的耗电量。将采暖期按室外温度的高低分为若干阶段，当室外温度较高时，开启流量小的泵；室外温度较低时开启大流量的泵。在每一个阶段内保持流量不变，以满足供热需要。对于采用相同容量锅炉的情况，当设一台锅炉时，可选1台100%流量的水泵和2台50%的水泵；当设2台同容量锅炉时，选用1台100%流量的水泵，2台50%流量的水泵，当1台锅炉运行时，开100%流量的水泵，2台50%的泵又可同时运行做为100%泵的备用；设有了3台同容量的锅炉时，可造2台33%的流量的泵、1台66%流量的和1台100%流量的水泵。

1台锅炉运行时，开启33%的水泵，2台锅炉运行开启66%流量的水泵，3台锅炉同时运行开100%流量的水泵。2台33%流量的水泵可做为66%泵的备用。也可分别选1台33%流量、1台66%流量和1台100%流量的水泵分别与1台、2台、3台锅炉配套运行。显然采用分阶段改变流量的质调节具有明显的节能效果。

2、锅炉本体水流阻力。以热水锅炉为热源的热水供暖系统，热源内部阻力主要是锅炉水流阻力，这一数值应由锅炉厂家提供。当选用的锅炉在额定供回水温度以下降温运行时，比如115/70℃高温水改为95/70℃低温水锅炉、或95/70℃低温水锅炉在60/50℃下运行（地板辐射采暖系统）时，就要考虑在供出相同的热量时，实际循环水量要大于额定流量，使锅炉水流阻力增大。由于降温运行使锅炉阻力增大应引起设计人员足够的重视，以免循环泵扬程不够，造成用户流量不足。若加大水泵扬程，会造成电能的浪费，建议选用合适温度的锅炉，或要求锅炉生产厂家按实际温度调整锅炉构造。

三、水泵耐压强度热水循环水泵，当水温<80℃，循环水量不大时，可选用IS型泵；当循环流量较大时，可选S型双吸泵。对水温较高或静压值较高场合，可选用R型热水循环泵。制造泵体的材料不同，其承压能力也不相同。

选择水泵时还要注意水泵进口压力和出口压力。水泵出口压力等于水泵入口压力加水泵扬程，是水泵的最大工作压力。当定压点设在循环水泵入口时，水泵出口压力大于水泵扬程，即定压点压力加水泵扬程，如果工作压力超过水泵耐压强度，泵体可能被压裂，而有的水泵样本上没有给出水泵的工作压力，这是设计者易忽视的问题，必须引起注意，设计或定货时应提供水泵工作压力的数值。

四、循环水泵耗电输热比为了控制循环水泵的动力消耗，国家有关的行业标准规定了锅炉房循环水泵的耗电输热比，即设计条件下输送单位热量的耗电量HER，它是衡量水泵电能利用率的指标。其值越小，电能越少，电能利用率就越高。如果水泵的流量和扬程选得过大，超过实际需要，必然造成电能的浪费。所以选择水泵时，还要计算HER看是否符合要求：HER=ε/ΣQ=τ?N/24q?A≤0.0056(14+aΣL)/△t式中HER—设计条件下输送单位热量的耗电量,无因次；ε—全日理论水泵输送耗电量(kw?h)；ΣQ—全日系统供热量(kw?h)；τ—全日水泵运行时数,连续运行时τ=24h；N—水泵铭牌轴功率(kw)；q—采暖设计热负荷指标(kw/m2)；A—系统的供热面积(m2)；△t—设计供回水温差,对于一次网△t=45～50℃,对于二次网△t=25℃；ΣL—室外管网主干线(包括供回水管总长度)(m)；a—系数,当ΣL≤500m,a=0.0115,500m＜ΣL＜1000m,a=0.0092ΣL≥1000m,a=0.0069。

如果不符合要求，则需要重新选择水泵。

五、循环水泵的变频控制传统的泵类设备是采用交流电动机恒速传动，用调节阀门的办法调节流量，这种方法虽然简单易行，但它是以增加管网损耗，耗费大量能源为代价的，如果采用调节速度的方式来调节流量就可以从根本上防止电能浪费，而随着电力电子技术的发展，变频调速技术越来越成熟，因此推广变频调速技术在循环泵上的应用，对于减少能源浪费具有重要意义。由流体传输设备水泵的工作原理可知：水泵的流量与其转数成正比；水泵的压力（扬程）与其转速的平方成正比，而水泵的轴功率等于流量与压力的乘积，故水泵的轴功率与其转速的三次方成正比（即与电源频率的三次方成正比）根据上述原理可知：降低循环水泵的转速则循环水泵的功率可以下降的很多。而循环水泵设计是按工频运行时设计的，除供热高寒期外，大部分运行时间流量较小，由于采用了变频技术控制，因此可以使循环水泵运行的转速随流量的变化而变化，最终达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使循环水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节电率可达20%～40%。

结束语热水供暖系统中设置的循环水泵是向用户输送热媒的主要设备，也是锅炉房中耗电量较大的设备，其用电量约占锅炉房总用电量的40%～70%。实际工程中，循环水泵容量偏大的现象较为普遍，有的甚至达到原参数的2倍以上，如果循环水泵的流量和扬程偏大，会造成电能的严重浪费，因此要合理的选择循环水泵。

参考文献[1]张金山等热水供暖系统中循环水泵的选择和使用[J]中国新技术新产品2009年11期[2]刘爱国等热水供暖系统循环水泵的选择[J]中国科技财富2010年06期