1. 工程概況及熱水供應系統形式
某單位培訓中心新建一棟四層住宿樓，主要接待行業內的國家級和地區性會議，使用率較低。該樓的房間按賓館的標準間客房設計，總床位數為80個。衛生間洗浴熱水由自建鍋爐房供給。該熱水供應系統平時極少運行，只在接到會議通知后啟動，在人員入住前幾小時內將蓄水罐溫升至55℃左右，人員入住后系統持續運行，保證客房24h小時的洗浴熱水供應。
2. 系統分析及運行狀況
2.1系統分析
根據建設方的要求，并考慮到該系統利用率較低和節約初投資及運行費用，原設計人員為該工程選用了一臺輸出熱量為175KW的電熱鍋爐（經計算該系統的小時耗熱量為285KW ），備設容量為10m3蓄水罐，兩臺循環水泵，流量4m3/h，揚程20m.系統使用前和用水低峰時（如夜間），蓄水罐內存儲大量熱水（設計溫度為55℃），以備高峰時連續的熱水供應。該系統鍋爐房與住宿樓相距約160m，鍋爐房地勢比住宿樓室外地面高8米；供回水管均為DN80的鋼管，其中熱水循環回水管為原有管道改造而成，時有漏水情況發生；系統冷水補水為本單位自建蓄水池供給，由一套定壓為0.35MPa的變頻供水設備提升，該設備比鍋爐房地勢低5米，間距約10米。根據測算該系統內管道及水罐總蓄水量約16m3，按照初次加熱時原水溫度為12℃計算，則在理想工況（無散熱損失和滲漏損失）下，持續加熱4.6小時就可以使系統內的水達到設計要求溫度。由于理想工況事實上是不存在的，實際加熱時間會根據熱損失的多少而增長。
2.2運行狀況
本工程在2002年5月安裝完工后，在兩個月內接待了幾次會議，運行效果不理想，不能達到預定的要求。主要是：（1）系統初次啟動后加熱速度緩慢。不管是啟動一臺循環水泵還是兩臺循環水泵并聯運行，初次加熱時間超過10h，水罐內溫升仍達不到預定溫度。（2）在住宿樓內少量用水時，系統出水溫度較高，可基本滿足洗浴用水要求；大量用水的情況下，系統持續出熱水的溫度低，不能滿足洗浴要求。（3）電鍋爐自動運行狀態下，儲水罐內溫度未達到設定要求時，鍋爐就頻繁斷電，然后又自行啟動；人工手動控制時連續加熱30分鐘后鍋爐出現開鍋現象。
3. 存在問題及解決措施
3.1循環水泵流量過小
按照鍋爐生產廠家提供的資料表明，該電熱鍋爐的加熱方式為間接加熱方式，鍋爐內部自身循環水（以下簡稱爐內循環）為一次加熱介質。由于電加熱的瞬間溫升速度快，爐內循環水溫必須控制在80℃以下（正常情況下水溫超過85℃時開始汽化）。在熱水供應系統循環流量（簡稱二次循環）帶走的熱量小于鍋爐一次循環水得到的熱量的情況下，該鍋爐運行只能靠間斷加熱來保證爐內循環水溫不超標。因此，要使鍋爐不間斷加熱，就要有足夠大的循環流量、較低的進出水溫差，促使爐內循環水得到的熱量及時被帶走。而本工程在原設計時未考慮以上因素，循環水泵流量是按照使用流量設計選用的，流量為4m3/h（兩臺泵為一用一備）。即使備用泵也同時運行，系統循環流量僅為8m3/h.按此流量該系統在理論工況下運行，鍋爐的進出水溫差為19℃。此時鍋爐內一次循環水的最低溫度要求為74℃，如此高的一次水溫就會經常由于超溫而自動停機。同時，由于該工程只對熱水蓄水罐和供水主干線進行了保溫，循環水管和供水支管未做保溫，系統的散熱損失和滲漏損損都很大。以上這些也使得系統實際加熱時間遠遠超過理論加熱時間。
3.2系統補水定壓點位置不合適且壓力過大
可以看出，該系統為帶循環泵的閉式系統。系統補水點壓力：PA=PD-PA~D
PD——變頻供水泵出口設定壓力，為0.35 Mpa ；
PD~A——D點與A點的壓力差，約為0.06Mpa ；
則，PA =0.35-0.06=0.29MPa
根據實際測量，PB <0.25Mpa .則就有PB < PA，即循環水泵出口壓力小于系統冷水補水點壓力，該冷水補水點實際成為該熱水供應系統的定壓點。因為變頻供水泵的出水壓力（PD）只在很小范圍內上下波動，循環水泵出水必然受到定壓點的限制，其實際循環流量遠遠小于額定流量，這也就是為什么兩臺循環泵并聯運行時的加熱時間并不是單臺泵運行加熱時間一半的原因。在資料（1）中，對帶循環水泵的閉式熱水供應系統形式的介紹中，補水定壓方式多為高位水箱。高位水箱補水定壓的優點就在，因為其高度的限制就不會使系統承受過高的壓力且定壓波動小，循環水泵揚程只需要克服系統循環阻力即可。而本工程中，原設計未考慮系統定壓形式和定壓點實際壓力值，是造成系統循環不利的主要原因。
3.3改造措施
本著節約投資和減少工程施工工期的原則，對該系統進行了改動。（一）增加一臺給水泵，流量6.3 m3/h，揚程22m（該泵是該單位原有庫存設備，與本工程的循環泵基本匹配，可并聯運行）使其與原有的一臺泵并聯運行（建設方要求另一臺泵不進行拆除，仍為備用泵）、系統循環流增大到10.3 m3/h.此時，該系統的初次加熱理論循環次數約為3次，鍋爐進出水溫差降低為14.5℃，比原設計進出水溫差降低了23.6%.（二），改變該供熱系統的補水定壓點的位置（見圖二），將系統定壓點改在C處，增加閥門1（常關）和閥門2（常開）。這樣該系統內在任何情況下都可以保證壓力均衡。（三）對該系統的循環回水管進行了檢修和保溫，減少了散熱損失和滲漏損失。（四）由于鍋爐本身的加熱特性決定了這種鍋爐不能進行手動控制，因此，對司爐人員進行了必要的上崗培訓，規范了管理、操作程序。
4. 結論與思考
該工程改造投入使用后效果明顯，基本解決了前述的各種問題，達到了原設計的目的，用戶也很滿意。但由于資金和時間的限制使得本工程仍然存在一些問題。（一）由于原有變頻給水泵主要供應該單位小區生活供水，其出口設定壓力不能改變，即補水定壓點的壓力不能降低，導致該工程在改造后，系統內最低壓力不小于0.29MPa，就使整個系統處于較高承壓狀態下。（二）對于本工程這種小規模的系統、使用率又低，可以不設計備用水泵，只要日常做好維護和檢修工作就完全可滿足使用要求。改造過程中雖然沒有新增加投資，但事實上已經造成了浪費。以上兩個問題雖然不是必須解決的，但如果初始設計時能考慮周到，都是可以避免的。因此，在從事此類工程設計時，不能盲目地照搬書本，而應客觀分析現實情況，取其利而避其弊，從而做出一個合理可行的最佳設計。
參考文獻：
1陸耀宗，姜文源，胡鶴均，張延燦，張淼主編 建筑給水排水設計手冊中國建筑工業出版社 1992
2劉振印，博文華，張國柱主編 民用建筑給水排水設計技術措施中國建筑工業出版社 1997
標簽： 電熱
