设计手册中水泵和通风机的散热量计算存在的问题 摘要：暖通专业常用的设计手册，对于电动设备的散热量计算叙述得太笼统，尤其是对于水泵、通风机等设备的散热量计算没有做出明确规定，导致其散热量计算结果比实际大出80%左右。实际上水泵、通风机所耗电能的大部分变成了动能，只有损耗部分变成了热能，其散热量计算可按电动机在室内而设备在室外考虑。 关键词：电动设备 电动机 散热量计算
设计手册中水泵和通风机的散热量计算存在的问题
摘要：暖通专业常用的设计手册，对于电动设备的散热量计算叙述得太笼统，尤其是对于水泵、通风机等设备的散热量计算没有做出明确规定，导致其散热量计算结果比实际大出80%左右。实际上水泵、通风机所耗电能的大部分变成了动能，只有损耗部分变成了热能，其散热量计算可按电动机在室内而设备在室外考虑。
关键词：电动设备 电动机 散热量计算
1 引言
工业建筑物内通常设有各种机械设备，为了维持生产工艺需要的室内温度，通常设有通风系统或空调系统，设置的原则是尽量采用自然通风，当自然通风不能满足要求时再辅以机械通风或采用机械通风，当通风不能满足要求时再设置空调系统。工业建筑与民用建筑不同，设备散热量在通风空调热负荷中的占比很大，因此设备发热量的计算至关重要。有关这方面的设计参考资料有限，有些公式还是错误的，这导致本来可以设置自然通风的建筑物设置了机械通风甚至设了空调系统，导致投资增大和能耗大大增加。
2 电动设备的能量转换过程
电动设备系指用电动机驱动的设备。为了正确计算电动设备的散热量，我们有必要了解一下电动设备的特点。电动设备的种类和用途不同，电能转换为其它能量的种类也不同，大致可分为如下三种：
a. 全部转换成热能
金属切削机床类(包括车、磨、刨、铣、铲、镗等)切削的能量，全部都转换为热能。切削热是由切削过程中产生的弹塑性变形功，即刀具—切削间磨擦功和刀具—工件间磨擦转换形成的。所生成的切削热向切削工件、刀具和周围介质(空气和切削液)中传散。
b. 有效功转换成改变物体的势能、损耗功转换为热能
矿山、工厂、码头等场所的各类卷扬机(提升机)、起重机(吊车)、运输机、建筑物内的电梯、自动扶梯等主要是将货物、人员输送某一段路程。这类电动设备的特点是电动设备的有效机械能变换为该类物体的能量，使物体获得势能，其损耗部分转换为热能。
a. 全部转换成热能
金属切削机床类(包括车、磨、刨、铣、铲、镗等)切削的能量，全部都转换为热能。切削热是由切削过程中产生的弹塑性变形功，即刀具—切削间磨擦功和刀具—工件间磨擦转换形成的。所生成的切削热向切削工件、刀具和周围介质(空气和切削液)中传散。
b. 有效功转换成改变物体的势能、损耗功转换为热能
矿山、工厂、码头等场所的各类卷扬机(提升机)、起重机(吊车)、运输机、建筑物内的电梯、自动扶梯等主要是将货物、人员输送某一段路程。这类电动设备的特点是电动设备的有效机械能变换为该类物体的能量，使物体获得势能，其损耗部分转换为热能。
c.有效功转换为流体的动能、损耗功转换为热能
各类泵与管道连接在一起，将水、砂浆、泥浆、炉渣等输送至需要的地方。离心式、轴流式风机广泛用在工厂、矿山、建筑物内，通过管道(井巷)将空气送至有关场所。罗茨鼓风机用于输送粮食、水泥、砂等，也用于煤矿的瓦斯抽放。这类电动设备的特点是电动设备的有效机械能变换为该类物体的能量，使物体获得动能，其损耗部分转换为热能。
2 现行设计手册计算方法综述
电子工业部第十设计研究院主编的《空气调节设计手册》（第二版）、陆耀庆主编的《供暖通风设计手册》，提供的计算方法如下：
各类泵与管道连接在一起，将水、砂浆、泥浆、炉渣等输送至需要的地方。离心式、轴流式风机广泛用在工厂、矿山、建筑物内，通过管道(井巷)将空气送至有关场所。罗茨鼓风机用于输送粮食、水泥、砂等，也用于煤矿的瓦斯抽放。这类电动设备的特点是电动设备的有效机械能变换为该类物体的能量，使物体获得动能，其损耗部分转换为热能。
2 现行设计手册计算方法综述
电子工业部第十设计研究院主编的《空气调节设计手册》（第二版）、陆耀庆主编的《供暖通风设计手册》，提供的计算方法如下：
a.电动机和工艺设备均在空调房间内时，
Q1=1000*n1*n2*n3*N/η (1)
b.工艺设备在空调房间内，而电机不在空调房间内时，
Q1=1000*n1*n2*n3*N
(2)
c.工艺设备不在空调房间内，而电动机在空调房间内时，
Q1=1000*n1*n2*n3*N*(1-η) /η (3)
式中：Q1—电动设备散热量(W)；
N— 电动设备的安装功率(kW)；
n1— 安装系数。电动设备设计轴功率与安装功率之比,一般可取0.7～0.9；
n2— 负荷系数。电动设备小时的平均实耗功率与设计轴功率之比，根据设备运转的实际情况而定；
n3—同时使用系数。房间内电动设备同时使用的安装功率与总安装功率之比。根据工艺过程的设备使用情况而定；
η—电动机效率。与电机型号、负荷情况有关，可由电动机产品样本查得或参照有关资料。
η—电动机效率。与电机型号、负荷情况有关，可由电动机产品样本查得或参照有关资料。
3 电动设备散热计算存在的问题-水泵、通风机散热量
本文所提到的设计手册，电动设备散热计算方法的含义是，当设备及其电动机都放在同一房间内，电动设备所消耗的电能全部转换成热能。实际上，水泵或通风机的有效功转化为了流体的动能，只是损耗部分变成了热能。其散热量计算应采用电动机在室内而设备在室外的计算公式（3）计算，而不能采用电动机和工艺设备均在室内的计算公式（1）计算。两个公式的计算结果相差大约80%。在国际上，ASHRAE HANDBOOK也是这样规定的。综上所述，水泵、通风机等输送流体的电动设备的散热量计算应按下式计算：
本文所提到的设计手册，电动设备散热计算方法的含义是，当设备及其电动机都放在同一房间内，电动设备所消耗的电能全部转换成热能。实际上，水泵或通风机的有效功转化为了流体的动能，只是损耗部分变成了热能。其散热量计算应采用电动机在室内而设备在室外的计算公式（3）计算，而不能采用电动机和工艺设备均在室内的计算公式（1）计算。两个公式的计算结果相差大约80%。在国际上，ASHRAE HANDBOOK也是这样规定的。综上所述，水泵、通风机等输送流体的电动设备的散热量计算应按下式计算：
Q1=1000*n1*n2*n3*N*(1-η) /η
式中：Q1—电动设备散热量(W)；
N— 电动设备的安装功率(kW)；
n1— 安装系数。电动设备设计轴功率与安装功率之比,一般可取0.7～0.9；
n2— 负荷系数。电动设备小时的平均实耗功率与设计轴功率之比，根据设备运转的实际情况而定。
N— 电动设备的安装功率(kW)；
n1— 安装系数。电动设备设计轴功率与安装功率之比,一般可取0.7～0.9；
n2— 负荷系数。电动设备小时的平均实耗功率与设计轴功率之比，根据设备运转的实际情况而定。
n3—同时使用系数。房间内电动设备同时使用的安装功率与总安装功率之比。根据工艺过程的设备使用情况而定；
η—电动机效率。与电机型号、负荷情况有关，可由电动机产品样本查得或参照有关资料。
η—电动机效率。与电机型号、负荷情况有关，可由电动机产品样本查得或参照有关资料。
4 结束语
在计算电动设备的散热量时，不能简单地看电动机以及设备所在位置，最主要的是看电能转换成了什么形式的能量，要客观地使用手册中提供的计算公式。设计手册是仅次于设计规范的重要设计依据，其影响是整个行业的。建议设计手册在以后修订时，对这方面的内容进行深化。
