供熱循環(huán)系統(tǒng)的阻力主要來自兩個方面，一是熱水在輸送管道中流動產(chǎn)生的阻力，叫做沿程阻力；二是由于各種水利元件和供熱設(shè)備對水的流動產(chǎn)生的阻力，叫做局部阻力。對于沿程阻力，根據(jù)規(guī)范中規(guī)定：***不利環(huán)路的比摩阻應(yīng)在30-60Pa/m，其它環(huán)路的比摩阻應(yīng)小于等于300 Pa/m，同時循環(huán)水的流速小于等于3ｍ/ｓ。對于各種供熱設(shè)備的局部阻力，不同的產(chǎn)品有不同的標(biāo)準(zhǔn)。供熱系統(tǒng)***不利環(huán)路中的局部阻力和沿程阻力的大小決定了選用循環(huán)水泵揚程的大小，循環(huán)水泵揚程的大小直接影響著水泵電耗的大小，因此，有必要對供熱系統(tǒng)中，涉及***不利環(huán)路的各種阻力進行仔細(xì)的分析。
一、 熱力站的阻力
供熱系統(tǒng)的熱力站有兩種主要形式，一種是熱水鍋爐直接供暖的形式，另一種是換熱器換熱間接供暖的形式。
１、 鍋爐
供熱系統(tǒng)中使用的鍋爐大多是熱水鍋爐，根據(jù)其額定發(fā)熱量的大小分為7Mw、14 Mw、29 Mw、58 Mw等多種規(guī)格，根據(jù)其熱媒參數(shù)可分為95/70°C、115/70°C、150/90°C等，其中95/70°C、115/70°C的兩種參數(shù)的鍋爐應(yīng)用比較多。鍋爐在通過額定水量的情況下，鍋爐的阻力應(yīng)在40-80Kpa之間。在供暖實際中，造成鍋爐阻力增大的原因主要是鍋爐通過的實際水量大于其額定的循環(huán)水量。
在鍋爐的銘牌參數(shù)里，并沒有提供額定循環(huán)水量的數(shù)據(jù)，具體到一臺鍋爐具體的循環(huán)水量是多少呢？可以通過下面的公式進行計算：
G＝860*Q/（tg－th）
G：鍋爐的額定循環(huán)水量，單位ｍ３/ｈ
Q：鍋爐的額定發(fā)熱量，單位Mｗ.
tg－th：鍋爐的額定進水溫度與出水溫度之差，單位°C。
對于鍋爐的循環(huán)水量允許有一定的波動，波動的范圍應(yīng)小于20％。當(dāng)實際流量超過額定流量過多時，大大增加鍋爐的阻力；當(dāng)實際流量低于額定流量過多時，會使鍋爐內(nèi)的部分管束流量發(fā)生偏流，造成局部汽化或爆管。
我國的鍋爐標(biāo)準(zhǔn)***低熱媒參數(shù)是95/70°C，供回水溫差是25°C，而實際供熱運行中，供回水的溫度一般在10-20°C之間，即使是20°C的供回水溫差，與鍋爐的額定溫差相比還差5°C，當(dāng)鍋爐滿負(fù)荷運行時，根據(jù)鍋爐產(chǎn)熱和熱用戶散熱的平衡關(guān)系可以計算出鍋爐的循環(huán)水量為：
對于14Ｍｗ，95/70°C的鍋爐，在溫差25°C和20 °C時的相應(yīng)流量是：
額定流量：860*14/25＝482ｍ３/ｈ
實際流量：860*14/20＝602ｍ３/ｈ
對于14Ｍｗ，115/70°C的鍋爐，在溫差45°C和20 °C時的相應(yīng)流量是：
相應(yīng)流量：860*14/45＝268ｍ３/ｈ
實際流量：860*14/20＝602ｍ３/ｈ
假如鍋爐在額定水量下運行，其阻力是50Ｋpa，在上述實際流量下運行時的阻力是：
對于14Mｗ，95/70°C的鍋爐實際阻力是：
（50/482）*602*602＝79Ｋpa
對于14ｍｗ，115/70°C的鍋爐實際阻力是：
（50/268）*602*602＝252Ｋpa
兩種不同參數(shù)的鍋爐阻力分別增長了29Ｋpa和202Ｋpa。
鍋爐阻力的增加也就是增加了循環(huán)泵的負(fù)擔(dān)，增加了電耗，因此要把鍋爐的阻力降低到合理的程度，具體的方法是根據(jù)鍋爐流量增加的程度，增加一條與鍋爐并聯(lián)的分流管道，分流的管徑應(yīng)通過合理的水力計算確定，分流管道上安裝的閥門應(yīng)該使調(diào)節(jié)閥、平衡閥或自力式流量控制閥，不應(yīng)是閘板閥。應(yīng)用時使用流量計測定鍋爐的實際水量來決定閥門的開啟程度。
２、 換熱器
供熱系統(tǒng)中常用的換熱器是板式換熱器，換熱器對于熱媒參數(shù)和循環(huán)流量的要求不向鍋爐那樣嚴(yán)格，但過高的流量同樣會大大增加換熱器的阻力，影響水泵出力。換熱器的阻力一般是20-50Kpa。
如吉林省鍋爐房，兩臺循環(huán)泵流量600m3/h，揚程55m，電機功率132Kw，三臺7Mw熱水鍋爐。運行中發(fā)現(xiàn)水泵的流量***370 m3/h，通過仔細(xì)查找，發(fā)現(xiàn)因為只運行一臺鍋爐，370 m3/h的循環(huán)水全部通過鍋爐，而根據(jù)計算鍋爐的額定水量******是240 m3/h，由于實際流量達(dá)到額定流量的154％，使得鍋爐的實際阻力達(dá)到160Kpa。為減少鍋爐阻力將第二臺鍋爐打開進行分流，同時打開兩臺鍋爐后，鍋爐阻力下降到60Kpa，水泵的流量增加到550 m3/h，每臺鍋爐通過的水量為275 m3/h，是額定流量的115.8％，系統(tǒng)工作良好。
二、 除污器
在循環(huán)泵的進口前，都安裝有除污器，目的是清除管道中的雜質(zhì)，保證水泵和鍋爐的安全運行。除污器的阻力一般在10-20Kpa之間。出現(xiàn)除污器阻力增大的原因有以下幾個方面：第一，除污器堵塞，這種原因在現(xiàn)場見到的比較多，第二，非正常原因，如用原有的兩個小型號的除污器并聯(lián)安裝在大一號的管道上；使用自制的除污器在制作當(dāng)中流道或流通面積制作不合理。
如吉林省某鍋爐房，回水母管管徑是DN500，采用原來以倆的兩臺DN350的除污器，在供熱面積近70％時，發(fā)現(xiàn)除污器阻力已達(dá)50Kpa，第二年供熱面積要達(dá)到100％，根據(jù)計算，其阻力將達(dá)到102Kpa。
三、循環(huán)泵進出口的阻力
水泵進出口阻力的大小取決于水泵進出口各種水利元件的阻力和進出口管道的阻力，正常情況下，從水泵進水管與回水母管連接處到水泵出水管與系統(tǒng)供水母管的連接處，之間的阻力損失在30-60Kpa之間，而實際在供熱系統(tǒng)中，這個阻力多達(dá)到50-100Kpa之間，只是由于這段阻力在現(xiàn)場不容易發(fā)現(xiàn)而被人忽略。
水泵的進口管徑比出口管徑一般情況下要小一號，進口管道的水流速度在2.5-3m/s以上，出口管道的水流速度一般2-2.5m/s以上，這樣的流速對于管道來講比摩阻將達(dá)到200Pa/m-300Pa/m以上，所以無論對于管道還是對于水利元件，都將產(chǎn)生巨大的阻力。
如：某單位水泵，型號SB－ZL－250-200-340A，進水管DN200，出水管DN250，流量800 m3/h，揚程32米，電機功率90Kw，泵的效率86％，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分。
先按進水管DN250，出水管DN200擴一號也是DN250進行計算。
進水管的水利元件有三通一個，閘閥一個，軟連接一個。局部阻力系數(shù)：
1＋0.5＋2＝3.5
出水管的水利元件有大小頭一個，軟連接一個，止回閥一個，閘閥一個，三通一個，局部阻力系數(shù)：
0.3+2+3+0.5+1.5＝7.3
當(dāng)水的流量是800 m3/h時，流速為4.145m/s，
水泵進出口連接母管的管道DN250的比摩阻是796Pa/m，按水泵進出口管道總長度20米計算：796*20/10000＝16Kpa
進水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝3.5*4.145*4.145/2*9.8＝31Kpa
出水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝7.3*4.145*4.145/2*9.8＝64Kpa
進出口阻力合計為31+64+16＝111Kpa
再按進水管和出水管都擴大到DN300進行計算：
水的流速為2.927m/s.
水泵進出口連接母管的管道DN300的比摩阻是294Pa/m，按水泵進出口管道總長度20米計算，294*20/10000＝6Kpa。
進水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝3.5*2.927*2.927/2*9.8＝15Kpa
出水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝7.3*2.927*4.145/2*9.8＝32Kpa
進出口阻力合計為1.5+3.2+0.6＝53Kpa
規(guī)范中規(guī)定：供熱系統(tǒng)***不利環(huán)路中的比摩阻為30pa/m-60pa/m，其它環(huán)路的比摩阻不能大于300Pa/m，同時水的流速不能高于3m/s。對于供熱循環(huán)泵的進出口的管道，屬于供熱系統(tǒng)中所有環(huán)路包括***不利環(huán)路中的一部分，它的比摩阻如何取規(guī)范中沒有明確規(guī)定。在上面的分析中，當(dāng)管道比摩阻294Pa/m時，水泵進出口的阻力是53Kpa，比上例減少了58Kpa。因此，我個人觀點，在條件許可的情況下，水泵進出口的管道管徑還應(yīng)適當(dāng)加大。
四、 熱用戶
對于熱用戶，一般情況下以熱用戶的入口閥門井為界，閥門井以里屬于熱用戶系統(tǒng)，這里的熱用戶指的是一般住宅。根據(jù)熱用戶室內(nèi)系統(tǒng)的不同形式，其阻力大小也不同。傳統(tǒng)的上給下回單管串聯(lián)系統(tǒng)，它的阻力大小是5Kpa-20Kpa，新建的立管在樓梯間的分戶控制一戶一環(huán)系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-40Kpa，原上給下回式單管串聯(lián)系統(tǒng)改造成的一戶一環(huán)分戶控制系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-60Kpa。以上給出的都是根據(jù)多個熱力公司的實際得出的數(shù)據(jù)。
五、 閥門井
傳統(tǒng)的閥門井里面的水力元件有供、回水閥門和除污器，其中供回水閥門的阻力小于10Kpa，除污器的阻力略大，一般10Kpa左右。多數(shù)熱力公司，除污器在經(jīng)過一個采暖期運行之后，都會拆除不用。
隨著集中供熱的發(fā)展，供熱面積越來越大，“近熱遠(yuǎn)冷”的水力失調(diào)現(xiàn)象很是嚴(yán)重，為此，很多熱力公司在閥門井里安裝了自力式流量控制閥，用以解決水力失調(diào)現(xiàn)象的發(fā)生。而自力式流量控制閥是一個阻力可變的水力元件，根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同、閥體大小的不同，其阻力值也不相同，好的產(chǎn)品其***低阻力不到30Kpa，質(zhì)量差的低檔產(chǎn)品其***低阻力達(dá)到70Kpa?，F(xiàn)在供熱系統(tǒng)的外網(wǎng)壓差一般才10－15Kpa，因此，這個阻力對系統(tǒng)有很大影響。在選擇該產(chǎn)品時，一定要選擇阻力比較小的產(chǎn)品，雖然價格高一點，但不增加水泵的電耗。
如我公司，在一個小區(qū)里同時安裝了“愛能牌”自力式流量控制閥和另一廠家生產(chǎn)的自力式流量控制閥，使用中發(fā)現(xiàn)安裝“愛能牌”自力式流量控制閥的用戶熱，安裝另一廠家自力式流量控制閥的用戶不熱，究其原因是由于兩個廠家的產(chǎn)品阻力不同所致。
由于自力式流量控制閥的阻力比較大，我們一般不在***不利環(huán)路上進行安裝，而只將其安在前端和中端用戶，這樣安裝自立式流量控制閥不會增加循環(huán)泵的揚程，但具體哪些地方需要安裝、那些地方不需要安裝需要根據(jù)水利計算進行確定。
六、 管道的阻力
管的的阻力，包括管道本身的沿程阻力和管道中間拐彎、變徑、三通、分支、補償器等形成的局部阻力。
沿程阻力的值等于管道的比摩阻和管道長度的乘積。根據(jù)規(guī)范的要求，管道的比摩阻應(yīng)在30－60Pa/m之間。根據(jù)管道通過的流量，通過查水利計算表可以得出管道的比摩阻，再計算出管道的實際長度，就可以知道管道的阻力。
局部阻力計算起來相當(dāng)麻煩，一般的設(shè)計手冊上面都給除了估算比例，一般20％－50％。根據(jù)經(jīng)驗，設(shè)計手冊上面局部阻力的估算比例過高，實際中10％－20％比較準(zhǔn)確。
七、 循環(huán)泵的選擇
對于供熱系統(tǒng)而言，循環(huán)泵需要選擇的參數(shù)有兩個，一個是流量，一個是揚程。
流量參數(shù)是由供熱系統(tǒng)的需要決定的，經(jīng)驗數(shù)據(jù)是每平米小時2.5－3.5公斤。對于使用高檔次自力式流量控制閥的系統(tǒng)不需增加富裕量，沒有使用自力式流量控制閥增加15％，使用低檔自力式流量控制閥的系統(tǒng)增加7％，間歇供暖系統(tǒng)增加20％，分戶改造系統(tǒng)增加15％。對于全部是地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)系統(tǒng)，流量應(yīng)該增加30％或更多。
循環(huán)泵的揚程實際作用是克服供熱系統(tǒng)中的各種阻力。根據(jù)前面的論述，對于鍋爐房鍋爐的阻力40-80Kpa，換熱器的阻力20-50Kpa，水泵的進出口阻力30-50Kpa，除污器的阻力10-20Kpa，對于***不利環(huán)路閥門井里的阻力10Kpa，用熱戶的阻力40Kpa，管道的比摩阻30－60Pa/m另加10％－20％的局部阻力。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，參考設(shè)備的具體情況可以計算出合適的水泵揚程，揚程參數(shù)可以增加5％的富裕量。
循環(huán)泵廠家的選擇，現(xiàn)在的泵廠多如牛毛，在選泵時，第一要選擇流量和揚程與自己的需要向接近。第二要選擇效率高的泵，泵的效率越高越省電，有些泵的效率高達(dá)83％－87%。***后，在泵實際運行時，對泵的實際運行工況進行測試，看是否能達(dá)到說明書的說明數(shù)據(jù)。
通過上面的論述，對供熱系統(tǒng)中的各種阻力進行了仔細(xì)地分析，并對供熱循環(huán)泵流量、揚程的選擇方法和經(jīng)驗數(shù)據(jù)進行了簡要地介紹，***做供熱企業(yè)的參考。
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