水泵一開就燙、揚(yáng)程不夠、水力失調(diào)、遠(yuǎn)端不熱等如何解決?
水泵,為空氣源熱泵采暖水系統(tǒng)提供循環(huán)的動(dòng)力,是采暖水路系統(tǒng)的核心零部件。從目前空氣源熱泵應(yīng)用情況看,水泵的選型仍存在很多不合理之處。由于選型的不合理,許多水泵處于不合理的運(yùn)行狀況,運(yùn)行效率低,浪費(fèi)大量能源。
據(jù)統(tǒng)計(jì),空氣源熱泵采暖系統(tǒng)水泵的能耗占整個(gè)采暖季的10%~18%??梢?,水泵的能耗所占比例不低,不同水泵的能耗差異也很大。合理選擇水泵,對系統(tǒng)高效、可靠運(yùn)行具有重要意義。水泵由于選型不對,水泵失效導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行,故障率高。我們今天來看兩個(gè)例子。
水泵一開就燙
如果我們看過水泵的特性曲線參數(shù),就會有這樣的印象:水泵的特性曲線是曲線。
水泵的特性曲線一般有三條:
1.最常用的是Q-H曲線,即流量—揚(yáng)程曲線,圖示的曲線特征是隨著流量的增大,揚(yáng)程不斷減小。
2.第二條曲線是Q-η曲線,即流量——效率曲線,圖示的曲線特征是,隨著流量從零開始增大,水泵的效率逐漸增大。當(dāng)增大到一定的程度就不斷減小。換句話說,曲線有個(gè)最大值,也就是水泵效率的最大值。水泵在此點(diǎn)運(yùn)行,電能轉(zhuǎn)化效率最高,我們希望每臺水泵都在最高效率點(diǎn),這樣水泵相對省電。但是我們知道,要讓水泵在最高效率點(diǎn)工作,要使
其適應(yīng)管網(wǎng)自身是特征,比較難實(shí)現(xiàn)。
就像打靶,每次都10環(huán),誰都做不到。但是,優(yōu)秀的射手打個(gè)8環(huán),乃至9環(huán),問題應(yīng)該不大。于是我們把效率最高點(diǎn),類似8~10環(huán)的附近叫做高效區(qū)。我們讓水泵在高效區(qū)工作就好了。
3.第三條曲線是Q-N曲線,即流量——功率曲線。圖示的曲線隨著流量的增大,功率不斷的增大。
好了,了解了這三條曲線,我們就可以繼續(xù)我們這個(gè)問題了。如果我們根據(jù)管網(wǎng)特定選了合適的水泵,此時(shí)效率最高,耗電最省。像這個(gè)哥們選用的水泵,一開機(jī)就發(fā)燙怎么回事呢?發(fā)燙的原因在水泵超負(fù)荷,電流過大,那如何檢測呢?如果有電流表的話可以看到電路明顯偏大。如果水泵控制柜沒裝電流表,可以用鉗形電流表,萬用表進(jìn)行測量。
我們知道水泵的功率等于電壓乘以電流。電壓基本不會有太大波動(dòng),水泵發(fā)熱,那就是電流大,功率過載了。
回頭看看水泵特性曲線,水泵功率變大,在于水泵工作點(diǎn)從高效區(qū)向右偏移,此時(shí)流量變大,揚(yáng)程變小。水泵揚(yáng)程為什么變小呢?因?yàn)樗靡m應(yīng)管網(wǎng)的特性,即管網(wǎng)的阻力沒有水泵大,沒有你想象的大——水泵設(shè)計(jì)大了!
解決的方法是,重新核算水泵,選取較小揚(yáng)程的水泵。這個(gè)辦法是最徹底的。
如果一時(shí)找不到合適的水泵,可以人為的增加管網(wǎng)的阻力。可以關(guān)小閥門節(jié)流,認(rèn)為增大管網(wǎng)阻力,讓其與水泵揚(yáng)程相適應(yīng)。請注意,此時(shí)屬于“打點(diǎn)滴上班”,帶病工作,代價(jià)是用了大水泵,會多消耗電能。
揚(yáng)程不夠、水力失調(diào)
若干年前,區(qū)熱力公司召集我單位、市設(shè)計(jì)院、施工單位,聯(lián)合會診不熱的問題。
大致情況是這樣的,熱力公司不斷關(guān)停小鍋爐房,把采暖管線也不斷并入。熱網(wǎng)越來越大,于是出現(xiàn)了,不熱的問題。市設(shè)計(jì)院不愧是專業(yè)設(shè)計(jì)院,帶著流量儀去測鍋爐房流量,拿著測溫槍測管道溫度。這次不熱的位置位于供熱的管網(wǎng)的末端,頂層用戶。
不管是集中供熱,還是空氣源熱泵機(jī)組并聯(lián)聯(lián)合供熱,都存在一個(gè)問題,熱網(wǎng)容量。我們知道,每個(gè)熱源供熱能力都有一定的限制,不可能無限擴(kuò)大。當(dāng)擴(kuò)大到一定的面積,可能就是一個(gè)極點(diǎn)。處理好了,還有一定的并網(wǎng)空間,處理不好,那可能就得加熱源,加水泵了。
對于我們的經(jīng)銷商來說,假設(shè)某小區(qū)的熱指標(biāo)可以取60W/㎡,采暖面積10萬㎡。我們算熱源的實(shí)際出力需要多少:60×100000=6000kW?按說實(shí)際出力就是修正過的負(fù)荷,這有問題嗎?
有,你沒考慮外網(wǎng)熱損失和水力不平衡的影響。
我們知道,在缺乏合理設(shè)置調(diào)節(jié)閥的情況下,可能會出現(xiàn)水力失調(diào),出現(xiàn)這樣的情況:離熱源近的室內(nèi)20℃,離熱源遠(yuǎn)的室內(nèi)16℃。我們看遠(yuǎn)端用戶,你給供熱16℃,肯定交不了差吧?如果你遠(yuǎn)端滿足18℃,近端可能會達(dá)到22℃。
不用我說,你是不是自己覺得應(yīng)該加熱泵主機(jī)了呢?當(dāng)然,這還不包括備用機(jī)組。
不管是集中供熱,還是熱泵采暖,都只是一個(gè)熱源。在熱網(wǎng)面前,都遇到同樣的問題:供暖極點(diǎn)。我們必須考慮熱量輸送過程中的熱損失和水力平衡帶來的影響。
熱網(wǎng)損失我們避免不了。但是我們可以選用合適的預(yù)制直埋保溫管來減少熱損失,讓其在可控范圍內(nèi)。一般我們選用那種硬塑料殼的保溫管,聚氨酯發(fā)泡建議不小于40mm。較厚的保溫層么可以減少無效的熱損失,帶有結(jié)實(shí)的保護(hù)殼,可以保護(hù)絕熱層,避免應(yīng)破損、受潮而導(dǎo)致保溫層失效。在管井、接頭、破損的地方,還要二次發(fā)泡,并做好保護(hù)層。請注意,室外的閥門,也應(yīng)該進(jìn)行保溫處理。
在本案例中,最遠(yuǎn)處,最高層出現(xiàn)不熱,原因在于循環(huán)動(dòng)力不足。什么是循環(huán)動(dòng)力不足?我們知道,熱水在管道中打圈需要?jiǎng)恿?,這個(gè)動(dòng)力要由水泵來提供。每個(gè)系統(tǒng)都要求一定的循環(huán)速度。當(dāng)循環(huán)動(dòng)力不足時(shí),水泵會自動(dòng)去適應(yīng)管網(wǎng)阻力。水泵工作點(diǎn)左移,揚(yáng)程變大,流量隨之變小。
我們想:末端用戶循環(huán)流量不足,肯定就導(dǎo)致了供熱不足,采暖效果不好了。此時(shí)我們在專業(yè)上叫小馬拉大車,拉不動(dòng)!我們可能就要重新核算系統(tǒng)的阻力和所需流量,選大一點(diǎn)的水泵。
其實(shí),并不是所有的系統(tǒng)都需要換大泵。有的系統(tǒng)可能是采暖入戶的調(diào)節(jié)閥年久失效,導(dǎo)致水力不平衡所致的。如果我們調(diào)研發(fā)現(xiàn),遠(yuǎn)端用戶和近端用戶室內(nèi)溫度差異過大,就應(yīng)該先解決水力失調(diào),比如在入戶、單元、區(qū)域加調(diào)節(jié)閥消除水力不平衡。常用的調(diào)節(jié)閥有壓差調(diào)節(jié)閥、流量調(diào)節(jié)閥,可咨詢相關(guān)廠家。閥門的設(shè)定應(yīng)有廠家的技術(shù)人員指導(dǎo)完成。