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耗电输热比怎么算:循环泵扬程32米被审查打回,限值反算只允许26.3米,管网加长10倍也只放宽九成

2026年9月10日0
耗电输热比怎么算:循环泵扬程32米被审查打回,限值反算只允许26.3米,管网加长10倍也只放宽九成

先说结论:泵扬程超标不是因为"选大了",是因为限值里压根没给那么多

某住宅小区换热站二次侧,低区循环泵设计扬程 32 m,管网总干线 553 m,供回水温差 25 ℃。设备表上写着"耗电输热比符合《居住建筑节能设计标准》",施工图审查给的意见是四个字:扬程偏高。

这不是审查员凭手感。把规范那条公式反着解一遍,这根管子、这个流量下,允许的扬程上限只有 26.33 m——32 m 超了 21.5%。多出来的 5.67 m 扬程,对应一台 120 m³/h 的泵每采暖季白白多烧 8500 度电左右。

这条公式叫耗电输热比 EHR,写在《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736-2012 第 8.11.13 条、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》JGJ 26-2018 第 5.2.11 条,而且必须标注在施工图设计说明里。它是个强制条文,但绝大多数人只知道"要算",不知道这条公式里藏着一个非常反直觉的结论。

公式原文:左边是实际值,右边是限值

规范给的是一整条不等式:

EHR = 0.003096 × Σ(G·H/η_b) / Q ≤ A(B + α·ΣL) / ΔT

  • G——每台运行水泵的设计流量,m³/h;
  • H——每台运行水泵对应的设计扬程,m 水柱;
  • η_b——水泵在设计工作点的效率;
  • Q——设计热负荷,kW;
  • ΔT——设计供回水温差,℃;
  • ΣL——室外主干线(含供回水管)总长度,m。

右边四个系数:

  • A(按流量分档):G ≤ 60 m³/h 取 0.004225;60 < G ≤ 200 取 0.003858;G > 200 取 0.003749;
  • B(机房及用户阻力):一级泵系统 20.4,二级泵系统 24.4;
  • α(按 ΣL 分三段):ΣL ≤ 400 m 时 0.0115;400 < ΣL < 1000 m 时 α = 0.003833 + 3.067/ΣL;ΣL ≥ 1000 m 时 0.0069。

注意 α 这三段是递减的:管道越长,单位长度允许摊到的阻力越小。规范在有意惩罚长管网。

0.003096 是哪来的:它是电机输入功率,不是轴功率

这个常数没人解释过。拆一下就清楚了。

水泵轴功率的经典工程式是 N = G·H / (367.2·η_b),其中 367.2 = 3600×1000/(ρ·g),ρ = 1000 kg/m³、g = 9.80665。也就是说轴功率系数其实是 0.002724,不是 0.003096。

两者之比:0.002724 ÷ 0.003096 = 0.8799,几乎正好是 0.88。反过来说:

0.003096 ≈ 1/(367.2 × 0.88) = 1/323.1 = 0.0030947(与规范值差 0.04%)

所以这个 0.003096 隐含了两件事:①规范算的是电机从电网取的电功率,不是泵轴上的功率;②隐含电机效率取 0.88、联轴器直联传动效率取 1.0。 换句话说,你在设备表上填的 η_b 只是泵效率,规范已经替你把电机效率扣掉了。拿着轴功率去对限值,会天然算小 12%。

限值里 82% 是"死重":B = 20.4 才是主角

把限值 A(B + αΣL)/ΔT 拆成两项看,管道那一项到底占多少:

ΣL(m)αα·ΣLB + αΣL管道项占比限值相对 400 m
2000.011502.3022.7010.1%0.908
4000.011504.6025.0018.4%1.000
5530.009385.1925.5920.3%1.023
10000.006906.9027.3025.3%1.092
20000.0069013.8034.2040.4%1.368
40000.0069027.6048.0057.5%1.920
80000.0069055.2075.2073.0%3.024

这里有两个结论很硬:

第一,短管网区间里,B = 20.4 一项就撑起 82%。 它代表机房(换热器、除污器、阀门)和用户侧(散热器/分集水器、恒温阀)的阻力,是规范认为" unavoidable "的固定开销,跟你怎么布管没关系。

第二,靠加长管网换限值极其不划算。 ΣL 从 400 m 拉到 1000 m(2.5 倍),限值只放宽 9.2%;从 400 m 拉到 4000 m(10 倍),也才放宽 92%。因为 α 在中段被 3.067/ΣL 这一个反比项压着,长出来的管子几乎都被扣回去了。真要靠 ΣL 把限值翻倍,得把管网做到 4 km 以上。

把公式反解:Q 和 ΔT 会同时消掉

这条不等式最有意思的地方在反解。把 H 留在左边:

H ≤ A(B + αΣL)·η_b·Q / (0.003096·G·ΔT)

而流量本身由热负荷和温差决定:G = Q / (1.1631·ΔT)(1.1631 = 4.187 kJ/(kg·K) × 1000 kg/m³ ÷ 3600)。代进去,Q 约掉,ΔT 也约掉:

H_max = (1.1631/0.003096) × A × (B + α·ΣL) × η_b = 375.7 × A × (B + αΣL) × η_b

允许扬程跟热负荷无关,跟温差也无关,只取决于 A、B、αΣL 和泵效率。 一个 3.5 MW 的小区和一个 350 kW 的小区,只要泵落在同一流量档、管网长度相当,允许扬程是一模一样的。

代几个数进去(一级泵,B = 20.4):

流量档Aη_bΣL = 400 mΣL = 553 m
G ≤ 600.0042250.6325.00 m25.59 m
60 < G ≤ 2000.0038580.7125.73 m26.33 m
G > 2000.0037490.7125.00 m25.59 m

(η_b 无厂家资料时的缺省取值按 DB11/687:G ≤ 60 取 0.63,60 < G ≤ 200 取 0.71。)

注意第一行的 25.00 m:0.004225 × 25.0 × 0.63 × 375.7 的结果恰好是个整数,说明这套系数内部是自洽的——A 那三档台阶正好把不同流量的泵拉回到 25~26 m 这个共同的扬程量级上。集中供暖二次泵的扬程天花板,规范给的就是 25 米上下。

回头看那个被退回的项目:Q = 3500 kW、ΔT = 25 ℃,G = 3500/(1.1631×25) = 120.4 m³/h,落在 60~200 档,A = 0.003858;ΣL = 553 m,α = 0.009379,B + αΣL = 25.59。取 η_b = 0.71:

  • H_max = 375.7 × 0.003858 × 25.59 × 0.71 = 26.33 m
  • 设计 32 m 时的 EHR = 0.003096 × 120.4 × 32/(0.71 × 3500) = 0.004799
  • 限值 = 0.003858 × 25.59 / 25 = 0.003949
  • 超标 21.5%,电机功率从 13.82 kW 涨到 16.80 kW,多 2.98 kW

按 2880 h/季(120 天满负荷折算)算,多耗 8570 kWh/季;按 1800 h 折算也有 5360 kWh/季。这就是"审查意见"四个字背后的钱。

温差的 2.85 次方陷阱:这套公式对小温差系统极不友好

限值与 ΔT 成反比——温差减半,限值翻倍,看起来是小温差系统的补偿。但实际 EHR 对温差的敏感度高得多。

固定热负荷 Q 时,G ∝ 1/ΔT;管径不变时阻力 H ∝ G^1.85(湍流区,含沿程与局部)。于是实际值:

EHR ∝ G·H/Q ∝ ΔT^(-(1+1.85)) = ΔT^(-2.85)

而限值只 ∝ ΔT^(-1)。两者做商,达标裕度 ∝ ΔT^1.85。算出来:

ΔT(℃)实际 EHR 涨限值只涨达标难度净涨
25 → 201.89 倍1.25 倍1.51 倍
25 → 154.29 倍1.67 倍2.57 倍
25 → 1013.62 倍2.50 倍5.45 倍
25 → 598.19 倍5.00 倍19.64 倍

(阻力指数若按完全粗糙区 n = 2.0 取,25 → 10 ℃ 的净难度是 6.25 倍。)

这个结论对地暖很重要:散热器系统 ΔT = 25 ℃,地暖系统 ΔT 通常只有 10 ℃,同样的热负荷、同样的管径,地暖侧的泵功要涨 13.6 倍,而规范给的限值只放宽 2.5 倍,净亏 5.45 倍。 低水温确实让热源效率高(冷凝炉、热泵都吃这一套),但这部分收益有一部分被输送侧吃回去了——除非同时把管径放大、把环路缩短。

用 10 kW 的户内系统算一遍就很直观:

  • ΔT = 25 ℃:流量 0.344 m³/h(95.5 mL/s),相对泵功 1.00 倍;
  • ΔT = 15 ℃:流量 0.573 m³/h,阻力 2.57 倍,泵功 4.29 倍;
  • ΔT = 10 ℃:流量 0.860 m³/h,阻力 5.45 倍,泵功 13.62 倍。

所以"把地暖水温降下来更省"这句话是对的,但它省在热源侧;输送侧恰好相反,温差每降 5 ℃,泵功要翻倍以上。这也是为什么地暖分水器前的管径普遍要比同负荷散热器系统放大一号。

唯一线性且无代价的杠杆:泵效率

从 H_max 的闭式能直接读出:A、B、αΣL 都是规范给定的,设计师能动的只有 η_b,而且是严格线性的——泵效率每提高 1 个百分点,允许扬程就提高 1 个百分点,没有任何二阶惩罚。

还是 ΣL = 553 m、A = 0.003858 那个例子:

  • η_b = 0.63 → H_max = 23.36 m
  • η_b = 0.71 → H_max = 26.33 m(+12.7%)
  • η_b = 0.75 → H_max = 27.81 m(+19.0%)
  • η_b = 0.80 → H_max = 29.67 m(+27.0%)

把一台 63% 效率的老泵换成 80% 的高效泵,规范允许的扬程直接多出 6.3 m——比把管网从 553 m 缩到 200 m(限值只降 8.2%)有效得多。在 EHR 这条公式里,换泵永远比改管线划算。

地方标准更严:B 从 20.4 降到 17

GB 50736 与 JGJ 26 给的是 B = 20.4(一级泵)/ 24.4(二级泵)。但黑龙江省 DB23、以及《工业建筑节能设计标准》一类标准里,B 取的是 17 / 21,α 的分段与数值保持一致。

B 从 20.4 降到 17,B + αΣL 在 ΣL = 400 m 时从 25.00 掉到 21.60,H_max 等比降 13.6%:25.00 m → 21.60 m。同一个项目在国标下勉强及格,在更严的地方标准下就直接超标。做跨省项目时,先确认用的是哪一本标准里的 B 值,这是最容易漏的一处。

本文不算什么

  • 只算了单台定速泵在满负荷设计工况下的 EHR。规范公式里的 Σ 是对所有运行泵求和,多泵并联、变频调速的部分负荷工况要按实际运行点重算,不能照搬本文的 H_max。
  • 阻力指数取 n = 1.85 是湍流区的常用近似;层流区(地暖盘管低流速段)n 会降到 1.0 附近,此时 ΔT 的实际指数是 -2.0 而不是 -2.85,小温差的惩罚会小一些,但方向不变。
  • H_max 的闭式里 Q 与 ΔT 被消掉,前提是"设计工况点"——即 G 严格等于 Q/(1.1631·ΔT)。一旦水泵选型流量带了附加系数,这个消掉就不再成立,必须用原式核算。
  • EHR 是集中供暖系统的强制条文,家用壁挂炉内置循环泵不在其约束范围内;本文把户内地暖/散热器拿来对比,只是借用同一个输送侧关系,不代表户内系统要过这条审查。

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