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在建筑全日制機(jī)械循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，循環(huán)流量是補(bǔ)償熱水系統(tǒng)不用水或用水量較小時(shí)熱水管道向周圍散失的熱量，以使用戶隨時(shí)得到所需水溫的熱水。循環(huán)泵是保證循環(huán)流量在熱水系統(tǒng)中正常流動(dòng)的動(dòng)力。目前各國(guó)在選擇全日制機(jī)械循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)泵、確定其選泵參數(shù)時(shí)，均以保持熱水系統(tǒng)水溫為基本出發(fā)點(diǎn)，但選泵參數(shù)的計(jì)算方法不盡相同。
1、國(guó)外計(jì)算方法
一種為：在滿足熱水供應(yīng)系統(tǒng)允許溫降的條件下，根據(jù)系統(tǒng)配、回水管的熱損失計(jì)算系統(tǒng)所需循環(huán)流量qx，并以此確定循環(huán)泵的流量Qb；以qx通過(guò)計(jì)算環(huán)路的水頭損失來(lái)確定循環(huán)泵的揚(yáng)程。日、美等國(guó)按此法計(jì)算。
另一種為：在滿足熱水供應(yīng)系統(tǒng)允許溫降的條件下，根據(jù)系統(tǒng)配水管的熱損失計(jì)算系統(tǒng)配水管所需循環(huán)流量qx，并以系統(tǒng)平均小時(shí)用水量的25%～33%(小系統(tǒng)為平均小時(shí)用水量的15%)作為附加循環(huán)流量qf，以qx和qf之和確定循環(huán)泵的流量Qb，以qx和qf通過(guò)計(jì)算環(huán)路中配水管的水頭損失和qx通過(guò)計(jì)算環(huán)路中回水管的水頭損失之和確定循環(huán)泵的揚(yáng)程。前蘇聯(lián)按此法計(jì)算，而在美國(guó)計(jì)算一些特殊管道系統(tǒng)的循環(huán)流量時(shí)，也不計(jì)入回水管的熱損失［1］。
顯然，*種選泵方法的依據(jù)是：在考慮系統(tǒng)的允許溫降時(shí)，充分考慮回水管的散熱損失，以確保zui不利點(diǎn)的溫度要求，并且在設(shè)計(jì)好的管道系統(tǒng)中，在系統(tǒng)沒(méi)有出流或者少量出流的情況下，能有適當(dāng)?shù)难h(huán)流量通過(guò)zui不利管段。循環(huán)泵的揚(yáng)程應(yīng)該以系統(tǒng)不出流時(shí)循環(huán)流量通過(guò)計(jì)算環(huán)路的水頭損失來(lái)確定。而第二種選泵方法則認(rèn)為，系統(tǒng)的循環(huán)流量是為了保證zui不利點(diǎn)的水溫，所以循環(huán)流量的計(jì)算只要能滿足配水管的散熱要求就可以了。但是在確定水泵流量時(shí)則加入了附加循環(huán)流量，而且這種附加循環(huán)流量的計(jì)算*是建立在經(jīng)驗(yàn)估算上，并沒(méi)有實(shí)際的理論依據(jù)。
2、國(guó)內(nèi)計(jì)算方法
目前我國(guó)循環(huán)水泵的選擇基本沿用了前蘇聯(lián)的方法，僅對(duì)附加循環(huán)流量的取值略有調(diào)整。現(xiàn)行《建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.5.9條規(guī)定，在全日制機(jī)械循環(huán)熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，循環(huán)泵的出水量應(yīng)為循環(huán)流量與附加循環(huán)流量之和。其中循環(huán)流量系指管網(wǎng)不配水時(shí)為使配水點(diǎn)的水溫不低于規(guī)定溫度所需的zui小循環(huán)流量。附加循環(huán)流量則是考慮若僅按循環(huán)流量選擇循環(huán)水泵，當(dāng)熱水供應(yīng)系統(tǒng)大量用水時(shí)，系統(tǒng)的循環(huán)流量就會(huì)降低，配水點(diǎn)的水溫就低于規(guī)定溫度。因此，循環(huán)流量應(yīng)有一個(gè)附加流量，附加循環(huán)流量的大小取決于建筑物的性質(zhì)及使用要求，一般宜為設(shè)計(jì)小時(shí)用水量的15%。
3、國(guó)內(nèi)學(xué)者的一些觀點(diǎn)
3.1 循環(huán)泵的流量確定
問(wèn)題焦點(diǎn)是要不要加入附加循環(huán)流量。
一些人認(rèn)為不應(yīng)該計(jì)入附加循環(huán)流量。觀點(diǎn)如下：
① 全日制熱水循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)流量是按配水管網(wǎng)在不配水工況時(shí)為補(bǔ)充管網(wǎng)的熱損失而提出的，對(duì)于一個(gè)確定的管網(wǎng)，管網(wǎng)的總熱損失是定值。在不配水工況時(shí)，循環(huán)流量一定能滿足各配水點(diǎn)的水溫要求。在配水工況時(shí)，循環(huán)配水管網(wǎng)中的流量將是配水量與循環(huán)流量之和，在加熱器出口水溫不變的情況下，管網(wǎng)實(shí)際溫降將低于設(shè)計(jì)溫降，zui遠(yuǎn)配水點(diǎn)的流出水溫將升高。因此，只要循環(huán)水泵的出流量為總循環(huán)流量，熱水配水管網(wǎng)中任一配水點(diǎn)在任一時(shí)刻均可出流不低于規(guī)定水溫的熱水［2］，所以附加循環(huán)流量的引入沒(méi)有意義。誠(chéng)然，對(duì)于一個(gè)確定的熱水系統(tǒng)管網(wǎng)的總熱損失是一定的，但是在實(shí)際的配水過(guò)程中具體到各管段時(shí)，其散熱損失是否有變化、流量是否一定是配水量與循環(huán)流量之和，則有待商榷。
② 用水點(diǎn)水溫隨著流到該點(diǎn)的管道流量增加而升高，而與該流量的用途無(wú)關(guān)。隨著熱水系統(tǒng)用水量的增加，雖然系統(tǒng)的循環(huán)流量降低，但由于管道流量相應(yīng)增加，配水點(diǎn)的水溫將高于而不是低于規(guī)定溫度。因此，附加循環(huán)流量的根據(jù)不能成立［3］。對(duì)于單環(huán)系統(tǒng) 或者某配水出流的管段而言，這無(wú)疑是正確的。但在多環(huán)系統(tǒng)中，非出流管段將會(huì)隨著循環(huán)流量的減少而降溫。
③ 附加循環(huán)流量體現(xiàn)的是系統(tǒng)的部分配水流量，它的水流來(lái)源于水加熱器前的冷水系統(tǒng)，其能量取決于冷水系統(tǒng)的資用水壓，因而無(wú)需循環(huán)水泵供應(yīng)這部分流量。所以，循環(huán)水泵的輸送流量無(wú)需包括這部分流量［4］。該觀點(diǎn)基于的前提是正確的，但規(guī)范已經(jīng)說(shuō)明附加循環(huán)流量的計(jì)入是出于對(duì)溫度要求的考慮，而不是出于配水的考慮。
另外一些人則認(rèn)為應(yīng)該加入附加循環(huán)流量。觀點(diǎn)如下：
① 按熱損失計(jì)算得到的循環(huán)流量一般都是很小的，在多環(huán)路熱水管網(wǎng)中，很小的循環(huán)流量較難采用閥門調(diào)節(jié)使各環(huán)路阻力損失達(dá)到平衡，因此往往會(huì)產(chǎn)生近環(huán)短流。在實(shí)際工程中，循環(huán)流量的選值應(yīng)比按管道熱損失理論計(jì)算的大些為好，一般宜增大50%的安全量，在單環(huán)路熱水系統(tǒng)及半循環(huán)熱水系統(tǒng)中循環(huán)流量可不必加大。該觀點(diǎn)與規(guī)范基本是一致的，在實(shí)際工程中這種情況是*有可能發(fā)生的。
② 附加循環(huán)流量的含義應(yīng)為：由于計(jì)算循環(huán)流量時(shí)有些考慮不到的散熱因素影響循環(huán)流量計(jì)算的準(zhǔn)確性，致使計(jì)算值偏小，為彌補(bǔ)計(jì)算中存在的這一影響因素而增加了那一部分流量［5］，所以確定循環(huán)泵流量時(shí)應(yīng)包括附加循環(huán)流量。
3.2 循環(huán)泵揚(yáng)程的確定
由于一些學(xué)者和專家對(duì)循環(huán)泵流量的確定以及對(duì)實(shí)際熱水系統(tǒng)的分析不一致，所以在循環(huán)泵揚(yáng)程的確定上也存在一些分歧，主要有以下幾點(diǎn)：
① 以循環(huán)流量通過(guò)配水管網(wǎng)與回水管網(wǎng)的水頭損失與附加循環(huán)流量通過(guò)配水管網(wǎng)的水頭損失之和確定。
當(dāng)熱水系統(tǒng)中部分配水點(diǎn)用水時(shí)，配水管道中除了通過(guò)循環(huán)流量外還要通過(guò)部分配水流量即附加循環(huán)流量，在配水管路中產(chǎn)生的水力阻力要比單獨(dú)流過(guò)循環(huán)流量時(shí)大。要保持循環(huán)流量的正常運(yùn)行，循環(huán)水泵的揚(yáng)程必須包含克服由于通過(guò)這部分配水流量而增加了的水力阻力的能量。也就是說(shuō)，循環(huán)水泵的揚(yáng)程既與循環(huán)流量有關(guān)，也與這部分配水流量有關(guān)［4］。
在循環(huán)水泵揚(yáng)程計(jì)算公式中加入附加循環(huán)流量的目的是增加循環(huán)水泵的揚(yáng)程，使熱水管網(wǎng)中某些近環(huán)路上用水點(diǎn)的出流量達(dá)到所選定的附加循環(huán)流量時(shí)，循環(huán)水泵的揚(yáng)程仍能克服增加附加循環(huán)流量后的管網(wǎng)阻力，使熱水管網(wǎng)中仍有計(jì)算要求的循環(huán)流量流向遠(yuǎn)環(huán)路，保證其他部位的熱水溫度。在單環(huán)路的熱水管網(wǎng)中，附加循環(huán)流量一般假定發(fā)生在管網(wǎng)的末梢，在多根立管組成的多環(huán)路的熱水管網(wǎng)中，附加循環(huán)流量不是全部集中流過(guò)zui不利環(huán)路，而是要按熱水管網(wǎng)各管道熱損失量的比例進(jìn)行流量分配，把附加循環(huán)流量分配到各個(gè)熱水環(huán)路，然后按公式計(jì)算循環(huán)泵揚(yáng)程［6］。
② 以一定配水量通過(guò)配水與回水管網(wǎng)計(jì)算管路的水頭損失之和確定。
循環(huán)水泵的揚(yáng)程應(yīng)以管網(wǎng)在一定配水量時(shí)計(jì)算管路的沿程和局部水頭損失之和來(lái)確定，方能保證管網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。其公式為：
hb=βhp+hx
式中 β——配水計(jì)算管路、回水計(jì)算管路的水頭損失與只通過(guò)循環(huán)流量時(shí)的水頭損失之比值
hp——配水計(jì)算管路沿程和局部水頭損失，kPa
hx——回水計(jì)算管路沿程和局部水頭損失，kPa
在計(jì)算水泵揚(yáng)程時(shí)配水管網(wǎng)中的一定配水量與β值的確定，有待于進(jìn)一步研究與總結(jié) ［2］。
③ 以循環(huán)流量通過(guò)配水管網(wǎng)和回水管網(wǎng)的水頭損失之和確定。
4、結(jié)論與建議
① 附加循環(huán)流量的定義應(yīng)為：為確保系統(tǒng)在不利工況如系統(tǒng)發(fā)生短流時(shí)，各非出流立管為滿足散熱損失的要求而需要增加的流量。只有這樣，才能保證系統(tǒng)各配水點(diǎn)隨時(shí)都能得到所需水溫的熱水。
② 循環(huán)泵的流量應(yīng)以循環(huán)流量與附加循環(huán)流量之和來(lái)確定。
③ 循環(huán)泵揚(yáng)程的確定應(yīng)以循環(huán)流量與附加循環(huán)流量在系統(tǒng)不配水時(shí)，通過(guò)計(jì)算管路的水頭損失來(lái)確定。
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