1、地暖系統(tǒng)循環(huán)水泵的合理選型廣東萬家樂燃氣具有限公司陳耀華潘桂榮王克軍向熹胡定剛仇明貴摘要：本文主要并針對地暖管路最大阻力和最小阻力兩種極端情況下的流量及阻力計算，綜合考慮循環(huán)水泵的運行效率，提出了地暖系統(tǒng)中循環(huán)水泵的選型方法。關(guān)鍵詞：流量阻力效率一、前言地暖：即低溫熱水地面輻射供暖，以溫度不高于60C的熱水為熱媒，在埋置于地面以下填充層中的加熱管內(nèi)循環(huán)流動，加熱整個地板，通過地面以輻射和對流的熱傳遞方式向室內(nèi)供熱的一種供暖方式。近年來隨著燃氣采暖熱水爐在我國分戶采暖市場得到廣泛使用，以及一批優(yōu)質(zhì)地暖管的出現(xiàn)，使得壁掛爐加地暖的組合形式以其安全、舒適、節(jié)能、環(huán)保、美觀等特點深受廣大用戶喜愛，并逐

2、漸成為一種趨勢。循環(huán)水泵作為整個地暖系統(tǒng)的動力來源，如果選擇不合理不但會造成水力失調(diào)，而且會使水泵偏離最佳工作點，效率降低，功耗增大，直接影響供暖的舒適度。二、循環(huán)水泵選型方法和實例計算：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。1.1系統(tǒng)流量G=3.6Q/C(Tg-Th1)g供暖管網(wǎng)所需流量imVhQ房屋所需采暖熱負荷，kWC水的比熱，kj/（kgCTg供暖出水溫度，KTh供暖回水溫度，KQ=KlK2qA2）Q住房供暖所需熱負荷，kcal/h；

3、K1考慮鄰居采暖不同步的安全系數(shù)，此處取1.2；K2考慮間歇供暖的安全系數(shù)，此處取1.2；q標準住宅熱指標估算值，kcal/m2；A標準住宅建筑面積，m2；里標準禮宅vf3K.C3J.E609193510S1.2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、過濾器等）所造成的非連續(xù)性壓力損失；機器內(nèi)阻是機器本身的阻力。1.2.1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算公式如下：Hf=入L/DV

4、2/2g3）Hf沿程壓力損失，mm/m入一摩擦阻力系數(shù)并非定值）L環(huán)路水管長度，mD管道內(nèi)徑,m個人資料整理僅限學習使用個人資料整理僅限學習使用2300為紊流流動:5)6)入=0.316Re-0.25Re=VD/YY：動力粘度系數(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)水流動力粘度-W-IJ|-J-*I.-X*lU-JJMJTRb!IL水祖est迅101.gltf1.501.0222Qi.1D31.000弭c.Q.BQb.?aj400.爺MziCTLS50.574500.54X103.540.9GG00.47X100.470.91700.43X100430.953-B0o.

5、0-590-9569Qo.瞪xi(TC.350.9S1.2.2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，選擇計算公式如下：AP=102（G/KV0.0127）AP；局部壓力損失，mmh2oG供暖管網(wǎng)所需水流量，l/hKV0.01流通能力壓差等于O.Olbar）,l/h1.2.3機器本身的內(nèi)阻是一個實測值，由于壁掛爐行業(yè)起步較高，標準化程度較好，所以不同廠家的同一類型產(chǎn)品內(nèi)阻相差不大。1.3循環(huán)水泵效率曲線目前燃氣采暖熱水爐中所應(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，其效率與流量曲線如圖1所示:由圖1看出，不同揚程的循環(huán)水泵效率相差不大，

6、水泵運行的最高效率點在水泵流量為1.4m/h處，最高效率接近20%。2實例計算例：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，三個房間、一個客廳（40m2、一個廚房、外加一個衛(wèi)生間共六條并聯(lián)支路，采用ZF25FX15-6-CJ/T251型號的分集水器，設(shè)計供水溫度50C，回水溫度40C。當所有支路全部打開時，其沿程阻力最小，流量最大，當只打開其中最不利支路時，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，該支路就是我們說的最不利支路，地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程建議各環(huán)路長度不宜超過120m，這里假定客廳地暖管環(huán)路長度為120m（正常計算超

7、過120m，再加上機器到分集水器間的主管路長度約20m，那么整個環(huán)路總地暖管長度約140m。環(huán)路共有7個閥門，預(yù)估閥門Kv0.01為669L/h機器進出水口2個、分水器進出水口2個、集水器進出水口2個、Y型過濾網(wǎng)一個）。實測冷凝壁掛爐機器內(nèi)阻：3.5m2io。分以下兩種極端情況計算：2.1當所有支路全部打開時，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、長短不一，計算非常復雜，這里以大環(huán)路管徑為25mm計算）2.1.1流量計算：將各參數(shù)代入公式2）可得供暖負荷：Q1=1.2X1.2X60kcal/m2X120m2=10368kcal/h=12kW/h將各參數(shù)代入公式1）可得水流量：Gl

8、=3.6X12kW/hX4.1868X（50-40C=1.032m3/h對應(yīng)水流速為：Vl=G/S=0.58m/s2.1.2阻力計算：首先根據(jù)公式6）計算雷諾數(shù)Re=VD/Y=0.58X0.025/0.54X10-6=268522300為紊流流動在根據(jù)公式5）計算入=0.316Re-0.25=0.025將各參數(shù)代入公式3）可得沿程阻力：H1=入L/DV2/2g=0.025X140mX（0.58m/s2/0.025mX2X9.8=0.235m將各參數(shù)代入公式7）可得局部阻力：APl=7X102（G/Kv0.012=7X102X1032/669）2=156mm=0.156m環(huán)路總阻力二沿程阻力+局

9、部阻力+機器內(nèi)阻=0.235m+0.156m+3.5m=3.9m2.2當只有客廳一條支路打開時，其環(huán)路阻力最大，流量最小，為最不利環(huán)路該環(huán)路為一個管徑為15mm的管路環(huán)路）2.2.1流量計算：將各參數(shù)代入公式2）可得供暖負荷：Q2=1.2X1.2X60kcal/m2X40m2=10368kcal/h=4kW/h將各參數(shù)代入公式1）可得水流量：G2=3.6X4kW/4.1868X（50-40C=0.344m3/h對應(yīng)水流速V=G/S=0.54m/s2.2.2阻力計算：首先根據(jù)公式6）計雷諾數(shù)Re=VD/Y=0.54X0.015/0.54X10-6=150002300為紊流流動在根據(jù)公式5）計算入

10、=0.316Re-0.25=0.028將各參數(shù)代入公式3）可得沿程阻力：H2=入L/DV2/2g=0.028X140mX（0.54m/s2/0.015mX2X9.8=0.388m將各參數(shù)代入公式7）可得局部阻力：AP2=7X102（G/Kv0.012=7X102X344/669）2=188.8mm=0.188m環(huán)路總阻力二沿程阻力+局部阻力+機器內(nèi)阻=0.388m+0.188m+3.5m=4.08m從以上兩種極端情況下的計算結(jié)果可以看出，該北京120m2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4.3mH20，理論上揚程為5m、6m、

11、7m的循環(huán)水泵都可滿足要求。3循環(huán)水泵選型根據(jù)液體在管路中流動的管路特性方程：F=K+SG2管道阻力與流量成二項式關(guān)系，將以上計算的點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，也就是單開客廳回路時的阻力曲線。曲線2為最有利管路阻力曲線，也就是所有支路同時打開時的阻力曲線該套北京120m2房子實際工作時的管路特性在曲線1和曲線2之間，其對應(yīng)的5m揚程水泵實際工作點在AB兩點之間，流量區(qū)間是0.551.05m3/h，最大流速0.59m/s；對應(yīng)6m揚程水泵實際工作點在C、D兩點之間，流量區(qū)間是0.61.45m3/h，

12、最大流速0.82m/s；對應(yīng)7m揚程水泵實際工作點在EF兩點之間，流量區(qū)間是0.651.8m3/h,最大流速1.0m/s。參考圖1的水泵效率曲線，考慮5m揚程的水泵實際工作區(qū)間效率過低，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0.8m/s,7m揚程的水泵最大流速明顯過大，不適用于該地暖系統(tǒng)；6m揚程的水泵最大流速雖然超過0.8m/s，但考慮隨著使用時間的增長，地暖系統(tǒng)阻力會相應(yīng)增大，一般在設(shè)計之初都會使工作點向右適當偏移，而且6m揚程的水泵在該地暖系統(tǒng)中提供的流量最接近其最高工作效率點，所以綜合考慮：6m揚程的循環(huán)水泵最適合該套地暖系統(tǒng)。三、結(jié)語本文主要討論了低溫

13、地板輻射采暖與循環(huán)水泵的適配性問題，地暖取暖一般采用并聯(lián)方式，用戶根據(jù)需要打開部分支路取暖，因此實際實用的管路特性在不斷變化。文章通過分析最有利和最不利環(huán)路的情況，提出了地暖系統(tǒng)循環(huán)水泵的選擇方法，即在選擇循環(huán)水泵時應(yīng)同時考慮以下四個條件：選擇地暖系統(tǒng)最有利的環(huán)路來計算系統(tǒng)流量，循環(huán)水泵能提供的最大流量應(yīng)大于該系統(tǒng)最有利環(huán)路的水流量；選擇地暖系統(tǒng)最不利的環(huán)路來計算系統(tǒng)阻力，循環(huán)水泵所能提供的最大揚程應(yīng)大于該系統(tǒng)最不利環(huán)路的系統(tǒng)阻力；在滿足水流量和系統(tǒng)阻力的情況下，還應(yīng)考慮循環(huán)水泵的工作效率，盡量使循環(huán)水泵工作在最高效率區(qū)間或接近最高效率區(qū)間。地暖管路中水流速不宜小于0.25m/s,不宜大于0.