解析地暖循環(huán)水泵選型方法和計(jì)算

1、循環(huán)水泵選型方法 循環(huán)水泵選型的一般方法是根據(jù)水力計(jì)算的結(jié)果， 得出地暖系統(tǒng)所需 的水流量和克服地暖系統(tǒng)管網(wǎng)及壁掛爐本身阻力所需的揚(yáng)程， 綜合考慮循環(huán)水泵在地暖系統(tǒng)中的工作效率，選擇合適的循環(huán)水泵。系統(tǒng)流量G=3.6Q/C(Tg-Th)(1)G一供暖管網(wǎng)所需流量，m3/hQ-房屋所需采暖熱負(fù)荷，kWC-水的比熱，kJ/(kg? C)Tg供暖出水溫度，KTh供暖回水溫度，KQ=K1K2qA(2)Q-住房供暖所需熱負(fù)荷，kcal/h ；K1一考慮鄰居采暖不同步的安全系數(shù)，此處取1.2;K2一考慮間歇供暖的安全系數(shù)，此處取 1.2;q一標(biāo)準(zhǔn)住宅熱指標(biāo)估算值，kcal/m2 ;A一標(biāo)準(zhǔn)住宅建筑面積，m

2、2系統(tǒng)阻力系統(tǒng)阻力分為沿程壓力損失、局部壓力損失及機(jī)器內(nèi)阻，沿程壓力損 失是指在管道中連續(xù)的、一致的壓力損失；局部壓力損失是指管道系 統(tǒng)中特殊的部件，由于其改變了水流方向，或使局部水流通道變窄(比如縮徑、三通、閥門、接頭、過(guò)濾器等)所造成的非連續(xù)性壓力損失；機(jī)器內(nèi)阻是機(jī)器本身的阻力。沿程壓力損失地暖管為圓管且內(nèi)壁較為光滑，屬低粗糙程度，選擇沿程壓力損失的計(jì)算公式如下：Hf=入？L/D?V2/2gHf-沿程壓力損失，mm/m入一摩擦阻力系數(shù)(并非定值)L一環(huán)路水管長(zhǎng)度，mD-管道內(nèi)徑,mV水平土流速m/sRe2300為紊流流動(dòng)：入=0.316Re-0.25(5)Re=VD/T(6)丫 ：動(dòng)力粘度

3、系數(shù)，m2/s公式(6)用于判斷水流方式：層流或紊流表2水溫及先關(guān)水流動(dòng)力粘度局部壓力損失局部壓力損失主要受限于一些閥門、濾網(wǎng)的流通能力，選擇計(jì)算公式如下： P=102(G/KV0.01)2 P;局部壓力損失，mmh2oG一供暖管網(wǎng)所需水流量，l/hKV0.01流通能力（壓差等于 0.01bar） , l/h機(jī)器本身的內(nèi)阻是一個(gè)實(shí)測(cè)值，由于壁掛爐行業(yè)起步較高，標(biāo) 準(zhǔn)化程度較好，所以不同廠家的同一類型產(chǎn)品內(nèi)阻相差不大。循環(huán)水泵效率曲線目前燃?xì)獠膳療崴疇t中所應(yīng)用的水泵絕大部分為后向葉輪式離心泵， 此種水泵效率較低，根據(jù)某水泵廠家提供資料，其效率與流量曲線顯 示，不同揚(yáng)程的循環(huán)水泵效率相差不大， 水

4、泵運(yùn)行的最高效率點(diǎn)在水 泵流量為1.4m3/h處，最高效率接近20% 計(jì)算例：這里以北京一套三室兩廳總面積120m2的住房為例，假設(shè)其采用 冷凝壁掛爐加地暖形式采暖，三個(gè)房間、一個(gè)客廳（40m2）、一個(gè)廚房、 外加一個(gè)衛(wèi)生間共六條并聯(lián)支路，采用ZF25FX 15-6-CJ/T251型號(hào)的 分集水器，設(shè)計(jì)供水溫度 50C,回水溫度40 Co當(dāng)所有支路全部打 開(kāi)時(shí)，其沿程阻力最小，流量最大，當(dāng)只打開(kāi)其中最不利支路時(shí)，其 沿程阻力最大，流量最小。經(jīng)分析可知，客廳面積最大，鋪設(shè)管路最長(zhǎng)，該支路就是我們說(shuō)的最 不利支路，地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程建議各環(huán)路長(zhǎng)度不宜超過(guò)120m 這里假定客廳地暖管環(huán)路長(zhǎng)度為 1

5、20m（E常計(jì)算超過(guò)120m）,再加上 機(jī)器到分集水器間的主管路長(zhǎng)度約 20m那么整個(gè)環(huán)路總地暖管長(zhǎng)度 約140m環(huán)路共有7個(gè)閥門，預(yù)估閥門Kv0.01為669L/h （機(jī)器進(jìn)出 水口 2個(gè)、分水器進(jìn)出水口 2個(gè)、集水器進(jìn)出水口 2個(gè)、Y型過(guò)濾網(wǎng)一個(gè)）。實(shí)測(cè)冷凝壁掛爐機(jī)器內(nèi)阻：3.5m2ho。分以下兩種極端情況計(jì)算：當(dāng)所有支路全部打開(kāi)時(shí)，其環(huán)路阻力最小，流量最大，為最有利 環(huán)路（由于管路粗細(xì)、長(zhǎng)短不一，計(jì)算非常復(fù)雜，這里以大環(huán)路管徑 為 25mmi+算）流量計(jì)算：將各參數(shù)代入公式（2）可得供暖負(fù)荷：Q1=1.2X 1.2 X60kcal/m2 x 120m2=10368kcal/h=12kW/

6、h將各參數(shù)代入公式（1）可得水流量：G1=3.6X 12kW/hx 4.1868 x （50-40） C =1.032m3/h對(duì)應(yīng)水流速為：V1=G/S=0.58m/s阻力計(jì)算：首先根據(jù)公式（6）計(jì)算雷諾數(shù)Re=VD/T =0.58 X 0.025/0.54 X 10-6=268522300 為紊流流動(dòng)在根據(jù)公式（5）計(jì)算入=0.316Re-0.25 =0.025將各參數(shù)代入公式（3）可得沿程阻力：H1h ?L/D?V2/2g=0.025 x 140mx （0.58m/s）2/0.025m x 2X 9.8=0.235m將各參數(shù)代入公式（7）可得局部阻力： P1=7X102(G/Kv0.01)

7、2=7 X 102X ( 1032/669) 2=156mm=0.156m環(huán)路總 阻力=沿程 阻力+局部阻力+機(jī)器內(nèi) 阻=0.235m+0.156m+3.5m=3.9m當(dāng)只有客廳一條支路打開(kāi)時(shí)，其環(huán)路阻力最大，流量最小，為最不利環(huán)路（該環(huán)路為一個(gè)管徑為 15mm勺管路環(huán)路）流量計(jì)算：將各參數(shù)代入公式（2）可得供暖負(fù)荷：Q2=1.2X 1.2 X60kcal/m2 X40m2=10368kcal/h=4kW/h將各參數(shù)代入公式（1）可得水流量：G2=3.6X 4kW/4.1868X （50-40） C =0.344 m3/h對(duì)應(yīng)水流速V=G/S=0.54m/s阻力計(jì)算：首先根據(jù)公式（6）計(jì)雷諾數(shù)

8、Re=VD/T =0.54 X 0.015/0.54 X 10-6=150002300 為紊流流動(dòng)在根據(jù)公式（5）計(jì)算入=0.316Re-0.25 =0.028將各參數(shù)代入公式（3）可得沿程阻力：H2h ?L/D?V2/2g=0.028 x 140mx （0.54m/s）2/0.015m x 2X9.8=0.388m將各參數(shù)代入公式（7）可得局部阻力： P2=7X102（G/Kv0.01）2=7 X102X （344/669） 2=188.8mm=0.188m環(huán)路總阻力=沿程阻力+局部阻力+機(jī)器內(nèi)阻=0.388m+0.188m+3.5m=4.08m從以上兩種極端情況下的計(jì)算結(jié)果可以看出，該北京

9、120m2的住房采用冷凝壁掛爐加低溫地板輻射采暖系統(tǒng)需要的最大流量為1.032m3/h ,需要克服的最大系統(tǒng)阻力為 4.3mH2Q理論上揚(yáng)程為5m 6G 7m的 循環(huán)水泵都可滿足要求。循環(huán)水泵選型根據(jù)液體在管路中流動(dòng)的管路特性方程：F=K+SG2管道阻力與流量成二項(xiàng)式關(guān)系，將以上計(jì)算的點(diǎn)（Q H）分別代入管 路特性方程可得最有利和最不利環(huán)路的管路特性方程，其對(duì)應(yīng)管道特 性曲線如圖2所示：曲線1為最不利管路阻力曲線，也就是單開(kāi)客廳回路時(shí)的阻力曲線。曲線2為最有利管路阻力曲線，也就是所有支路同時(shí)打開(kāi)時(shí)的阻力曲線該套北京120m2房子實(shí)際工作時(shí)的管路特性在曲線 1和曲線2之間， 其對(duì)應(yīng)的5m揚(yáng)程水泵實(shí)際工作點(diǎn)在AB兩點(diǎn)之間，流量區(qū)間是0.55 1.05m3/h,最大流速0.59m/s;對(duì)應(yīng)6m揚(yáng)程水泵實(shí)際工作點(diǎn)在 G D 兩點(diǎn)之間，流量區(qū)間是0.61.45m3/h,最大流速0.82m/s ;對(duì)應(yīng)7m 揚(yáng)程水泵實(shí)際工作點(diǎn)在 EF兩點(diǎn)之間，流量區(qū)間是 0.651.8m3/h , 最大流速1.0m/s。參考水泵效率曲線，考慮 5m揚(yáng)程的水泵實(shí)際工作區(qū)間效率過(guò)低，不 適用于該地暖系統(tǒng)；地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程建議地暖回路最大水流速不宜超過(guò)0.8m/s,7m