地暖循环水泵选型方法和实例计算

地暖循环水泵选型方法和实例计算地暖循环水泵选型方法和实例计算 注意注意：本文系转载文章本文系转载文章，旨在旨在提供解决问题的思路和方法提供解决问题的思路和方法，存在存在数据数据、单位错误单位错误的错误的错误，借鉴借鉴时时 请注意请注意。 （山东汉霖太阳能有限公司山东汉霖太阳能有限公司 整理整理、排版、排版） 1 1 循环水泵选型方法循环水泵选型方法 循环水泵选型的一般方法是根据水力计算的结果，得出地暖系统所需的水流量和 克服地暖系统管网及壁挂炉本身阻力所需的扬程，综合考虑循环水泵在地暖系统中的 工作效率，选择合适的循环水泵。 1.1 1.1 系统流量系统流量 G=3.6Q/C(Tg-Th) （1） G供暖管网所需流量，m/h Q房屋所需采暖热负荷，kW C水的比热，kJ/(kg) Tg供暖出水温度，K Th供暖回水温度，K Q=K1K2qA （2） Q住房供暖所需热负荷，kcal/h； K1考虑邻居采暖不同步的安全系数，此处取 1.2； K2考虑间歇供暖的安全系数，此处取 1.2； q标准住宅热指标估算值，kcal/； A标准住宅建筑面积，； 1.2 1.2 系统阻力系统阻力 系统阻力分为沿程压力损失、 局部压力损失及机器内阻， 沿程压力损失是指在 管道中连续的、一致的压力损失；局部压力损失是指管道系统中特殊的部件，由于 其改变了水流方向，或使局部水流通道变窄（比如缩径、三通、阀门、接头、过滤 器等）所造成的非连续性压力损失；机器内阻是机器本身的阻力。 1.2.1 1.2.1 沿程压力损失沿程压力损失 地暖管为圆管且内壁较为光滑， 属低粗糙程度， 选择沿程压力损失的计算公式 如下： Hf=L/DV2/2g （3） Hf沿程压力损失, mm/m 摩擦阻力系数（并非定值） L环路水管长度，m D管道内径,m V水平均流速 m/s Re2300 为紊流流动: =0.316Re-0.25 （5） Re=VD/ （6） ：动力粘度系数,/s 公式（6）用于判断水流方式：层流或紊流 表 2 水温及先关水流动力粘度 1.2.2 1.2.2 局部压力损失局部压力损失 局部压力损失主要受限于一些阀门、滤网的流通能力，选择计算公式如下： P=102(G/KV0.01)2 （7） P；局部压力损失，mmH2O G供暖管网所需水流量，l/h KV0.01流通能力（压差等于 0.01bar）, l/h 1.2.3 1.2.3 机器本身的内阻机器本身的内阻 是一个实测值，由于壁挂炉行业起步较高，标准化程度较好，所以不同厂家的 同一类型产品内阻相差不大。 1.3 1.3 循环水泵效率曲线循环水泵效率曲线 目前燃气采暖热水炉中所应用的水泵绝大部分为后向叶轮式离心泵，此种水 泵效率较低，根据某水泵厂家提供资料，其效率与流量曲线如图 1 所示： 由图 1 看出， 不同扬程的循环水泵效率相差不大， 水泵运行的最高效率点在水 泵流量为 1.4m/h 处，最高效率接近 20%。 2 2 实例计算实例计算 例：这里以北京一套三室两厅总面积 120 的住房为例，假设其采用冷凝壁挂炉 加地暖形式采暖，三个房间、一个客厅(40 )、一个厨房、外加一个卫生间共六条并 联支路,采用 ZF25F15-6-CJ/T251 型号的分集水器，设计供水温度 50，回水温度 40。当所有支路全部打开时，其沿程阻力最小，流量最大，当只打开其中最不利支路 时，其沿程阻力最大，流量最小。 经分析可知，客厅面积最大，铺设管路最长，该支路就是我们说的最不利支路， 地面辐射供暖技术规程建议各环路长度不宜超过 120m，这里假定客厅地暖管环路 长度为 120m(正常计算超过 120m)，再加上机器到分集水器间的主管路长度约 20m，那 么整个环路总地暖管长度约 140m。 环路共有 7 个阀门， 预估阀门 Kv0.01 为 669L/h （机 器进出水口 2 个、分水器进出水口 2 个、集水器进出水口 2 个、Y 型过滤网一个） 。 实测冷凝壁挂炉机器内阻：3.5mH2O。 分以下两种极端情况计算： 2.1 2.1 当所有支路全部打开时，其环路阻力最小，流量最大，为最有利环路（由于管路粗当所有支路全部打开时，其环路阻力最小，流量最大，为最有利环路（由于管路粗 细、长短不一，计算非常复杂，这里以大环路管径为细、长短不一，计算非常复杂，这里以大环路管径为 25mm25mm 计算）计算） 2.1.1 2.1.1 流量计算：流量计算： 将各参数代入公式（2）可得供暖负荷： Q1=1.21.260kcal/120 =10368kcal/h=12kW/h 将各参数代入公式（1）可得水流量： G1=3.612kW/h4.1868(50-40)=1.032m/h 对应水流速为：V1=G/S=0.58m/s 2.1.2 2.1.2 阻力计算：阻力计算： 首先根据公式（6）计算雷诺数 Re=VD/=0.580.025/0.5410-6=268522300 为紊流流动 在根据公式（5）计算=0.316Re-0.25 =0.025 将各参数代入公式（3）可得沿程阻力： H1=L/DV2/2g =0.025140m(0.58m/s)2/0.025m29.8=0.235m 将各参数代入公式（7）可得局部阻力： P1=7102(G/Kv0.01)2=7102（1032/669）2=156mm=0.156m 环路总阻力=沿程阻力+局部阻力+机器内阻=0.235m+0.156m+3.5m=3.9m 2.2 2.2 当只有客厅一条支路打开时，其环路阻力最大，流量最小，为最不利环路（该环路当只有客厅一条支路打开时，其环路阻力最大，流量最小，为最不利环路（该环路 为一个管径为为一个管径为 15mm15mm 的管路环路）的管路环路） 2.2.1 2.2.1 流量计算：流量计算： 将各参数代入公式（2）可得供暖负荷： Q2=1.21.260kcal/m240m2=10368kcal/h=4kW/h 将各参数代入公式（1）可得水流量： G2=3.64kW/4.1868(50-40)=0.344 m/h 对应水流速 V=G/S=0.54m/s 2.2.2 2.2.2 阻力计算：阻力计算： 首先根据公式（6）计雷诺数 Re=VD/=0.540.015/0.5410-6=150002300 为紊流流动 在根据公式（5）计算=0.316Re-0.25 =0.028 将各参数代入公式（3）可得沿程阻力： H2=L/DV2/2g=0.028140m(0.54m/s)2/0.015m29.8=0.388m 将各参数代入公式（7）可得局部阻力： P2=7102(G/Kv0.01)2=7102（344/669）2=188.8mm=0.188m 环路总阻力=沿程阻力+局部阻力+机器内阻=0.388m+0.188m+3.5m=4.08m 从以上两种极端情况下的计算结果可以看出，该北京 120m2 的住房采用冷凝壁挂 炉加低温地板辐射采暖系统需要的最大流量为 1.032m3/h，需要克服的最大系统阻力 为 4.3mH2O，理论上扬程为 5m、6m、7m 的循环水泵都可满足要求。 3 3 循环水泵选型循环水泵选型 根据液体在管路中流动的管路特性方程： F=K+SG2 管道阻力与流量成二项式关系，将以上计算的点（Q、H）分别代入管路特性方程可 得最有利和最不利环路的管路特性方程，其对应管道特性曲线如图 2 所示： 曲线 1 为最不利管路阻力曲线，也就是单开客厅回路时的阻力曲线。 曲线 2 为最有利管路阻力曲线，也就是所有支路同时打开时的阻力曲线 该套北京 120 房子实际工作时的管路特性在曲线 1 和曲线 2 之间，其对应的 5m 扬程水泵实际工作点在AB两点之间， 流量区间是0.551.05m/h， 最大流速0.59m/s； 对应 6m 扬程水泵实际工作点在 C、D 两点之间，流量区间是 0.61.45m3/h，最大流速 0.82m/s；对应 7m 扬程水泵实际工作点在 EF 两点之间，流量区间是 0.651.8m/h， 最大流速 1.0m/s。 参考图 1 的水泵效率曲线，考虑 5m 扬程的水泵实际工作区间效率过低，不适用于 该地暖系统； 地面辐射供暖技术规程建议地暖回