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地暖循环泵扬程和流量应用分析

时间:2015-05-15    来源:博容节能    阅读数:
    燃气采暖热水炉配地暖(低温热水地板辐射供暖)似乎是当前家庭分户式供暖工程中的绝配。曾经有人做过地暖供暖方式和“暖气片”供暖方式对热煤水要求的比较。地暖供暖方式要求热媒水低水温、低温差、高流量;“暖气片”供暖方式要求热媒水高水温、高温差、低流量。诚然这样的分析是合理的,但是高和低是相对而言的,这种说法缺乏具体数据的支持,起不到对实际应用的指导作用。
 
地暖循环泵
 
    随着采暖面积的不同和房型结构的变化(例如跃层或者别墅型住宅),对采暖热水循环系统的要求也应该随之而变化。而我们在市场上所见到的各品牌燃气采暖热水炉,不论功率大小都采用了相同的热水循环泵。这样的配置合理吗?能不能满足不同使用环境的供暖需求?一些安装单位对于大面积建筑(尤其是别墅),往往认为循环水泵不够用,还要在机外增加一台循环水泵,这有必要吗?本文将对燃气采暖热水炉和不同房型地板采暖结合使用中,其热水循环泵的扬程和流量做一个定量分析。
 
一、地暖循环泵的作用
 
    循环泵的主要作用就是解决水在燃气采暖热水炉与供热系统之间循环流动时的动力问题。简单地说,就是要把燃气采暖热水炉产生的热量有效、及时地输送到采暖末端。循环泵作用的主要表现方式就是扬程和流量。
 
二、地暖循环泵的扬程和流量

    循环泵的扬程用来克服采暖系统阻力,确保把热媒水送到采暖系统末端;循环泵的流量是为了满足足够量的热媒水到达采暖系统末端。如果忽略了这两个指标,必然会对采暖效果带来影响。
现在市场上各品牌壁挂锅炉所配置的循环泵大多数的功率60W~70W;扬程5M~6M;流量10L/min~0L/min
 
三、地暖供暖方式对循环泵扬程和流量的要求

    地暖管的铺设面积和房型结构影响着对热媒水温度、流速的要求。热媒水温度由燃气采暖热水炉发热系统控制,热媒水流速受热水循环泵控制,同时也受地暖管材材质、管径、铺装方式等影响。现在分别对两种情况进行分析:一种是采暖面积100㎡的平层房屋;一种是采暖面积200㎡的两层别墅。
 
1、采暖面积100㎡的平层房屋
1)设定条件
地暖管铺设面积M=100㎡    房间温度设定18℃,热负荷指标q=100Kcal/㎡•h(115W/㎡)
为了采暖舒适性,热媒水出回水温差为⊿T=15℃  地暖管采用PE-RT(或者PE-Xa),DN20*2.0  
平均分成n=5回路,每回路地暖管L=100M
2)计算过程
房间总热输入量为Q=qM=10000Kcal/h   热水循环量为(流量)d=Q/⊿T=666.67Kg/h=11.11L/min
每个回路的循环水量d′=d/n=2.2L/min     地暖管横截面积P=(16/2)2*π=200.96mm2
每个回路水的流速为v=d′/P=0.18m/s      每回路沿程水头损失hf1=λ(L/di•v2/2g) =6.8×10-6MPa=6.8Pa
λ—水力摩阻系数,查表40℃时λ=0.659×10-6(㎡/s)      L—管段长度(m)    di—管道内径(m)
v—平均流速(m/s)   g—重力加速度(9.81m/s2)   系统沿程水头损失hf=n•hf1=34Pa
系统局部水头损失hj=0.3hf=10.2Pa     系统水头损失h=hf+hj=44.2Pa
 
小结:通过上面的计算可以得出,采暖系统要求流量为11.11L/min,系统水头损失为44.2Pa(相当于0.0045米水柱)。对照循环泵性能曲线可以知道,这个坐标点在曲线下方。所以燃气采暖热水炉现配循环水泵完全满足100㎡地板采暖需要。
 
2、采暖面积200㎡的两层别墅
1)设定条件
地暖管铺设面积M=200㎡(其中一层100㎡,二层100㎡)  
房间温度设定18℃,热负荷指标q=100Kcal/㎡•h(115W/㎡)
为了采暖舒适性,热媒水出回水温差为⊿T=15℃    地暖管采用PE-RT(或者PE-Xa),DN20*2.0
干管采用铝塑复合管,DN20*2.5    平均分成n=10回路(其中一层5回路,二层5回路),每回路地暖管L=100M
2)计算过程
房间总热输入量为Q=qM=20000Kcal/h   热水循环量为(流量)d=Q/⊿T=1333.33Kg/h=22.22L/min
每个回路的循环水量d′=d/n=2.2L/min     地暖管横截面积P=(16/2)2*π=200.96mm2
每个回路水的流速为v=d′/P=0.18m/s      每回路沿程水头损失hf1=λ(L/di•v2/2g) =6.8×10-6MPa=6.8Pa
λ—水力摩阻系数,查表40℃时λ=0.659×10-6(㎡/s)    L—管段长度(m)   di—管道内径(m)
v—平均流速(m/s)   g-重力加速度(9.81m/s2)     系统沿程水头损失hf=n•hf1=68Pa
系统局部水头损失hj=0.35hf=23.8Pa    系统水头损失h=hf+hj=91.8Pa
 
小结:通过上面的计算可以得出,采暖系统要求流量为22.22L/min,系统水头损失为91.8Pa(相当于0.0094米水柱)。对照循环泵性能曲线可以知道,这个坐标点在曲线下方。所以燃气采暖热水炉现配循环水泵完全满足200㎡两层别墅地板采暖需要。
 
    采暖系统循环水泵的扬程通常选系统阻力的1.05~1.1倍,而补水泵扬程为高度+系统阻力,另外考虑3m~5m富余量。在燃气采暖热水炉的实际应用中,人们经常把循环系统和补水系统对水泵的要求混同起来,按照感觉来选择循环泵,对于大面积的别墅采暖,往往在燃气采暖热水炉机外再增加1台循环泵给予扬程补充。通过上面的计算可以知道,这是没有必要的。采暖系统循环水泵的扬程与采暖建筑物的绝对高度没有关系。所以,现在市场上的燃气采暖热水炉所配循环泵,适用于一般住宅地暖需求。

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