热水循环泵相关参数的计算

中国给水排水

2002Vol. 18 C HI NA WATE R &WASTE WATER No. 1

热水循环泵相关参数的计算

段润斌

(北京西城城建开发集团, 北京100037)

摘 要: 对国内外热水循环泵的选泵参数计算作了介绍、分析和比较。国内的计算方法中, 确定循环泵流量的主要分歧是应否加入附加循环流量, 而确定其扬程的焦点是应以何种流量通过计算哪些管段的水头损失为依据。经分析认为, 循环泵流量应为循环流量与附加循环流量之和, 而循环泵扬程应为循环流量与附加循环流量在系统不配水时的管路水头损失。 关键词: 热水供应; 循环泵; 循环流量

中图分类号:TU822 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2002) 01-0071-03

在建筑全日制机械循环热水供应系统中, 循环流量是补偿热水系统不用水或用水量较小时热水管道向周围散失的热量, 以使用户随时得到所需水温的热水。循环泵是保证循环流量在热水系统中正常流动的动力。目前各国在选择全日制机械循环热水供应系统的循环泵、确定其选泵参数时, 均以保持热水系统水温为基本出发点, 但选泵参数的计算方法不尽相同。

1 国外计算方法

一种为:在满足热水供应系统允许温降的条件下, 根据系统配、回水管的热损失计算系统所需循环流量q x , 并以此确定循环泵的流量Q b ; 以q x 通过计算环路的水头损失来确定循环泵的扬程。日、美等国按此法计算。

另一种为:在满足热水供应系统允许温降的条件下, 根据系统配水管的热损失计算系统配水管所需循环流量q x , 并以系统平均小时用水量的25%~33%(小系统为平均小时用水量的15%) 作为附加循环流量q f , 以q x 和q f 之和确定循环泵的流量Q b , 以q x 和q f 通过计算环路中配水管的水头损失和q x 通过计算环路中回水管的水头损失之和确定循环泵的扬程。前苏联按此法计算, 而在美国计算一些特殊管道系统的循环流量时, 也不计入回水管的热损失[1]。

显然, 第一种选泵方法的依据是:在考虑系统的允许温降时, 充分考虑回水管的散热损失, 以确保最

不利点的温度要求, 并且在设计好的管道系统中, 在系统没有出流或者少量出流的情况下, 能有适当的循环流量通过最不利管段。循环泵的扬程应该以系统不出流时循环流量通过计算环路的水头损失来确定。而第二种选泵方法则认为, 系统的循环流量是为了保证最不利点的水温, 所以循环流量的计算只要能满足配水管的散热要求就可以了。但是在确定水泵流量时则加入了附加循环流量, 而且这种附加循环流量的计算完全是建立在经验估算上, 并没有实际的理论依据。2 国内计算方法

目前我国循环水泵的选择基本沿用了前苏联的方法, 仅对附加循环流量的取值略有调整。现行5建筑给水排水设计规范6第4. 5. 9条规定, 在全日制机械循环热水供应系统中, 循环泵的出水量应为循环流量与附加循环流量之和。其中循环流量系指管网不配水时为使配水点的水温不低于规定温度所需的最小循环流量。附加循环流量则是考虑若仅按循环流量选择循环水泵, 当热水供应系统大量用水时, 系统的循环流量就会降低, 配水点的水温就低于规定温度。因此, 循环流量应有一个附加流量, 附加循环流量的大小取决于建筑物的性质及使用要求, 一般宜为设计小时用水量的15%。3 国内学者的一些观点

311 循环泵的流量确定

问题焦点是要不要加入附加循环流量。

一些人认为不应该计入附加循环流量。观点如下:

¹ 全日制热水循环系统循环流量是按配水管网在不配水工况时为补充管网的热损失而提出的, 对于一个确定的管网, 管网的总热损失是定值。在不配水工况时, 循环流量一定能满足各配水点的水温要求。在配水工况时, 循环配水管网中的流量将是配水量与循环流量之和, 在加热器出口水温不变的情况下, 管网实际温降将低于设计温降, 最远配水点的流出水温将升高。因此, 只要循环水泵的出流量为总循环流量, 热水配水管网中任一配水点在任一时刻均可出流不低于规定水温的热水[2], 所以附加循环流量的引入没有意义。诚然, 对于一个确定的热水系统管网的总热损失是一定的, 但是在实际的配水过程中具体到各管段时, 其散热损失是否有变化、流量是否一定是配水量与循环流量之和, 则有待商榷。

º 用水点水温随着流到该点的管道流量增加而升高, 而与该流量的用途无关。随着热水系统用水量的增加, 虽然系统的循环流量降低, 但由于管道流量相应增加, 配水点的水温将高于而不是低于规定温度。因此, 附加循环流量的根据不能成立[3]。对于单环系统或者某配水出流的管段而言, 这无疑是正确的。但在多环系统中, 非出流管段将会随着循环流量的减少而降温。

» 附加循环流量体现的是系统的部分配水流量, 它的水流来源于水加热器前的冷水系统, 其能量取决于冷水系统的资用水压, 因而无需循环水泵供应这部分流量。所以, 循环水泵的输送流量无需包括这部分流量[4]。该观点基于的前提是正确的, 但规范已经说明附加循环流量的计入是出于对温度要求的考虑, 而不是出于配水的考虑。

另外一些人则认为应该加入附加循环流量。观点如下:

¹ 按热损失计算得到的循环流量一般都是很小的, 在多环路热水管网中, 很小的循环流量较难采用阀门调节使各环路阻力损失达到平衡, 因此往往会产生近环短流。在实际工程中, 循环流量的选值应比按管道热损失理论计算的大些为好, 一般宜增大50%的安全量, 在单环路热水系统及半循环热水系统中循环流量可不必加大。该观点与规范基本是一致的, 在实际工程中这种情况是完全有可能发生

的。

º 附加循环流量的含义应为:由于计算循环流量时有些考虑不到的散热因素影响循环流量计算的准确性, 致使计算值偏小, 为弥补计算中存在的这一影响因素而增加了那一部分流量[5], 所以确定循环泵流量时应包括附加循环流量。

312 循环泵扬程的确定

由于一些学者和专家对循环泵流量的确定以及对实际热水系统的分析不一致, 所以在循环泵扬程的确定上也存在一些分歧, 主要有以下几点:

¹ 以循环流量通过配水管网与回水管网的水头损失与附加循环流量通过配水管网的水头损失之和确定。

当热水系统中部分配水点用水时, 配水管道中除了通过循环流量外还要通过部分配水流量即附加循环流量, 在配水管路中产生的水力阻力要比单独流过循环流量时大。要保持循环流量的正常运行, 循环水泵的扬程必须包含克服由于通过这部分配水流量而增加了的水力阻力的能量。也就是说, 循环水泵的扬程既与循环流量有关, 也与这部分配水流量有关。

在循环水泵扬程计算公式中加入附加循环流量的目的是增加循环水泵的扬程, 使热水管网中某些近环路上用水点的出流量达到所选定的附加循环流量时, 循环水泵的扬程仍能克服增加附加循环流量后的管网阻力, 使热水管网中仍有计算要求的循环流量流向远环路, 保证其他部位的热水温度。在单环路的热水管网中, 附加循环流量一般假定发生在管网的末梢, 在多根立管组成的多环路的热水管网中, 附加循环流量不是全部集中流过最不利环路, 而是要按热水管网各管道热损失量的比例进行流量分配, 把附加循环流量分配到各个热水环路, 然后按公式计算循环泵扬程[6]。

º 以一定配水量通过配水与回水管网计算管路的水头损失之和确定。

循环水泵的扬程应以管网在一定配水量时计算管路的沿程和局部水头损失之和来确定, 方能保证管网安全、经济运行。其公式为:

h b =B h p +h x

式中 B ) ) ) 配水计算管路、回水计算管路的水头

损失与只通过循环流量时的水头损失之比值

[4]

h p ) ) ) 配水计算管路沿程和局部水头损失,

kPa

h x ) ) ) 回水计算管路沿程和局部水头损失,

kPa 在计算水泵扬程时配水管网中的一定配水量与B 值的确定, 有待于进一步研究与总结[2]。» 以循环流量通过配水管网和回水管网的水头损失之和确定。4 结论与建议

¹ 附加循环流量的定义应为:为确保系统在不利工况如系统发生短流时, 各非出流立管为满足散热损失的要求而需要增加的流量。只有这样, 才能保证系统各配水点随时都能得到所需水温的热水。

º 循环泵的流量应以循环流量与附加循环流量之和来确定。

» 循环泵扬程的确定应以循环流量与附加循环流量在系统不配水时, 通过计算管路的水头损失

参考文献:

[1] Sabrsula Larry. Designing plumbing systems for high-rise fa -cilities[J]. Consult Speci f Eng, 1998, 3(2) :44-51. [2] 王学文. 全日制热水供应系统循环水泵的选择计算

[J]. 给水排水, 1993, 19(6) :51-54.

[3] 赵世明. 全日制热水供应的机械循环系统[J]. 给水排

水, 1993, 19(7) :50-52.

[4] 郁宝良. 热水循环泵选泵参数公式的探讨[J]. 青岛建

筑工程学院学报, 1988, (1) :17-19. [5]

王学文. /循环附加流量0浅议[J]. 中国给水排水, 1993, 9(3) :48-51.

[6] 钱维生. 热水供应循环泵流量扬程参数的探讨[J]. 给

水排水, 1993, 19(1) :56-58. 电话:(010) 68326598

E -mail:duanrunbin@biamail. net. cn 收稿日期:2001-06-24

来确定。

#技术交流#

气囊式水锤消除器的应用

气囊式水锤(击) 消除器利用弹性气囊及气体可缩性大的特点, 有效地避免了高层建筑输水管路中

的水锤事故。它结构简单, 安装、维护方便, 使用单位反映效果较好。

由于水锤消除器是给水系统中的新设备, 因此是否能够正确地安装、使用该设备非常关键(设备安装位置见图1) 。

在安装、使用时应注意:

¹ 将消除器安装在水泵出口处的止回阀后(近止回阀端) 或输水管路中水柱分离点附近;

º 水锤消除器上的压力表仅在检查气囊内的

图1 气囊式水锤消除器安装位置示意图

气压时使用, 在消除器正常使用时应关闭;

» 要定期测量气囊内气压;

¼ 气囊工作次数>2@104次后应及时更换

。

(中国船舶重工集团公司第七研究院 俞纯民 顾隆维 供稿)

中国给水排水

2002Vol. 18 C HI NA WATE R &WASTE WATER No. 1

热水循环泵相关参数的计算

段润斌

(北京西城城建开发集团, 北京100037)

摘 要: 对国内外热水循环泵的选泵参数计算作了介绍、分析和比较。国内的计算方法中, 确定循环泵流量的主要分歧是应否加入附加循环流量, 而确定其扬程的焦点是应以何种流量通过计算哪些管段的水头损失为依据。经分析认为, 循环泵流量应为循环流量与附加循环流量之和, 而循环泵扬程应为循环流量与附加循环流量在系统不配水时的管路水头损失。 关键词: 热水供应; 循环泵; 循环流量

中图分类号:TU822 文献标识码:C 文章编号:1000-4602(2002) 01-0071-03

在建筑全日制机械循环热水供应系统中, 循环流量是补偿热水系统不用水或用水量较小时热水管道向周围散失的热量, 以使用户随时得到所需水温的热水。循环泵是保证循环流量在热水系统中正常流动的动力。目前各国在选择全日制机械循环热水供应系统的循环泵、确定其选泵参数时, 均以保持热水系统水温为基本出发点, 但选泵参数的计算方法不尽相同。

1 国外计算方法

一种为:在满足热水供应系统允许温降的条件下, 根据系统配、回水管的热损失计算系统所需循环流量q x , 并以此确定循环泵的流量Q b ; 以q x 通过计算环路的水头损失来确定循环泵的扬程。日、美等国按此法计算。

另一种为:在满足热水供应系统允许温降的条件下, 根据系统配水管的热损失计算系统配水管所需循环流量q x , 并以系统平均小时用水量的25%~33%(小系统为平均小时用水量的15%) 作为附加循环流量q f , 以q x 和q f 之和确定循环泵的流量Q b , 以q x 和q f 通过计算环路中配水管的水头损失和q x 通过计算环路中回水管的水头损失之和确定循环泵的扬程。前苏联按此法计算, 而在美国计算一些特殊管道系统的循环流量时, 也不计入回水管的热损失[1]。

显然, 第一种选泵方法的依据是:在考虑系统的允许温降时, 充分考虑回水管的散热损失, 以确保最

不利点的温度要求, 并且在设计好的管道系统中, 在系统没有出流或者少量出流的情况下, 能有适当的循环流量通过最不利管段。循环泵的扬程应该以系统不出流时循环流量通过计算环路的水头损失来确定。而第二种选泵方法则认为, 系统的循环流量是为了保证最不利点的水温, 所以循环流量的计算只要能满足配水管的散热要求就可以了。但是在确定水泵流量时则加入了附加循环流量, 而且这种附加循环流量的计算完全是建立在经验估算上, 并没有实际的理论依据。2 国内计算方法

目前我国循环水泵的选择基本沿用了前苏联的方法, 仅对附加循环流量的取值略有调整。现行5建筑给水排水设计规范6第4. 5. 9条规定, 在全日制机械循环热水供应系统中, 循环泵的出水量应为循环流量与附加循环流量之和。其中循环流量系指管网不配水时为使配水点的水温不低于规定温度所需的最小循环流量。附加循环流量则是考虑若仅按循环流量选择循环水泵, 当热水供应系统大量用水时, 系统的循环流量就会降低, 配水点的水温就低于规定温度。因此, 循环流量应有一个附加流量, 附加循环流量的大小取决于建筑物的性质及使用要求, 一般宜为设计小时用水量的15%。3 国内学者的一些观点

311 循环泵的流量确定

问题焦点是要不要加入附加循环流量。

一些人认为不应该计入附加循环流量。观点如下:

¹ 全日制热水循环系统循环流量是按配水管网在不配水工况时为补充管网的热损失而提出的, 对于一个确定的管网, 管网的总热损失是定值。在不配水工况时, 循环流量一定能满足各配水点的水温要求。在配水工况时, 循环配水管网中的流量将是配水量与循环流量之和, 在加热器出口水温不变的情况下, 管网实际温降将低于设计温降, 最远配水点的流出水温将升高。因此, 只要循环水泵的出流量为总循环流量, 热水配水管网中任一配水点在任一时刻均可出流不低于规定水温的热水[2], 所以附加循环流量的引入没有意义。诚然, 对于一个确定的热水系统管网的总热损失是一定的, 但是在实际的配水过程中具体到各管段时, 其散热损失是否有变化、流量是否一定是配水量与循环流量之和, 则有待商榷。

º 用水点水温随着流到该点的管道流量增加而升高, 而与该流量的用途无关。随着热水系统用水量的增加, 虽然系统的循环流量降低, 但由于管道流量相应增加, 配水点的水温将高于而不是低于规定温度。因此, 附加循环流量的根据不能成立[3]。对于单环系统或者某配水出流的管段而言, 这无疑是正确的。但在多环系统中, 非出流管段将会随着循环流量的减少而降温。

» 附加循环流量体现的是系统的部分配水流量, 它的水流来源于水加热器前的冷水系统, 其能量取决于冷水系统的资用水压, 因而无需循环水泵供应这部分流量。所以, 循环水泵的输送流量无需包括这部分流量[4]。该观点基于的前提是正确的, 但规范已经说明附加循环流量的计入是出于对温度要求的考虑, 而不是出于配水的考虑。

另外一些人则认为应该加入附加循环流量。观点如下:

¹ 按热损失计算得到的循环流量一般都是很小的, 在多环路热水管网中, 很小的循环流量较难采用阀门调节使各环路阻力损失达到平衡, 因此往往会产生近环短流。在实际工程中, 循环流量的选值应比按管道热损失理论计算的大些为好, 一般宜增大50%的安全量, 在单环路热水系统及半循环热水系统中循环流量可不必加大。该观点与规范基本是一致的, 在实际工程中这种情况是完全有可能发生

的。

º 附加循环流量的含义应为:由于计算循环流量时有些考虑不到的散热因素影响循环流量计算的准确性, 致使计算值偏小, 为弥补计算中存在的这一影响因素而增加了那一部分流量[5], 所以确定循环泵流量时应包括附加循环流量。

312 循环泵扬程的确定

由于一些学者和专家对循环泵流量的确定以及对实际热水系统的分析不一致, 所以在循环泵扬程的确定上也存在一些分歧, 主要有以下几点:

¹ 以循环流量通过配水管网与回水管网的水头损失与附加循环流量通过配水管网的水头损失之和确定。

当热水系统中部分配水点用水时, 配水管道中除了通过循环流量外还要通过部分配水流量即附加循环流量, 在配水管路中产生的水力阻力要比单独流过循环流量时大。要保持循环流量的正常运行, 循环水泵的扬程必须包含克服由于通过这部分配水流量而增加了的水力阻力的能量。也就是说, 循环水泵的扬程既与循环流量有关, 也与这部分配水流量有关。

在循环水泵扬程计算公式中加入附加循环流量的目的是增加循环水泵的扬程, 使热水管网中某些近环路上用水点的出流量达到所选定的附加循环流量时, 循环水泵的扬程仍能克服增加附加循环流量后的管网阻力, 使热水管网中仍有计算要求的循环流量流向远环路, 保证其他部位的热水温度。在单环路的热水管网中, 附加循环流量一般假定发生在管网的末梢, 在多根立管组成的多环路的热水管网中, 附加循环流量不是全部集中流过最不利环路, 而是要按热水管网各管道热损失量的比例进行流量分配, 把附加循环流量分配到各个热水环路, 然后按公式计算循环泵扬程[6]。

º 以一定配水量通过配水与回水管网计算管路的水头损失之和确定。

循环水泵的扬程应以管网在一定配水量时计算管路的沿程和局部水头损失之和来确定, 方能保证管网安全、经济运行。其公式为:

h b =B h p +h x

式中 B ) ) ) 配水计算管路、回水计算管路的水头

损失与只通过循环流量时的水头损失之比值

[4]

h p ) ) ) 配水计算管路沿程和局部水头损失,

kPa

h x ) ) ) 回水计算管路沿程和局部水头损失,

kPa 在计算水泵扬程时配水管网中的一定配水量与B 值的确定, 有待于进一步研究与总结[2]。» 以循环流量通过配水管网和回水管网的水头损失之和确定。4 结论与建议

¹ 附加循环流量的定义应为:为确保系统在不利工况如系统发生短流时, 各非出流立管为满足散热损失的要求而需要增加的流量。只有这样, 才能保证系统各配水点随时都能得到所需水温的热水。

º 循环泵的流量应以循环流量与附加循环流量之和来确定。

» 循环泵扬程的确定应以循环流量与附加循环流量在系统不配水时, 通过计算管路的水头损失

参考文献:

[1] Sabrsula Larry. Designing plumbing systems for high-rise fa -cilities[J]. Consult Speci f Eng, 1998, 3(2) :44-51. [2] 王学文. 全日制热水供应系统循环水泵的选择计算

[J]. 给水排水, 1993, 19(6) :51-54.

[3] 赵世明. 全日制热水供应的机械循环系统[J]. 给水排

水, 1993, 19(7) :50-52.

[4] 郁宝良. 热水循环泵选泵参数公式的探讨[J]. 青岛建

筑工程学院学报, 1988, (1) :17-19. [5]

王学文. /循环附加流量0浅议[J]. 中国给水排水, 1993, 9(3) :48-51.

[6] 钱维生. 热水供应循环泵流量扬程参数的探讨[J]. 给

水排水, 1993, 19(1) :56-58. 电话:(010) 68326598

E -mail:duanrunbin@biamail. net. cn 收稿日期:2001-06-24

来确定。

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气囊式水锤消除器的应用

气囊式水锤(击) 消除器利用弹性气囊及气体可缩性大的特点, 有效地避免了高层建筑输水管路中

的水锤事故。它结构简单, 安装、维护方便, 使用单位反映效果较好。

由于水锤消除器是给水系统中的新设备, 因此是否能够正确地安装、使用该设备非常关键(设备安装位置见图1) 。

在安装、使用时应注意:

¹ 将消除器安装在水泵出口处的止回阀后(近止回阀端) 或输水管路中水柱分离点附近;

º 水锤消除器上的压力表仅在检查气囊内的

图1 气囊式水锤消除器安装位置示意图

气压时使用, 在消除器正常使用时应关闭;

» 要定期测量气囊内气压;

¼ 气囊工作次数>2@104次后应及时更换

。

(中国船舶重工集团公司第七研究院 俞纯民 顾隆维 供稿)