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《熱泵市場》雜志

文_海立睿能/唐智鈞

水泵是空氣能采暖系統中重要組成部分，本期總工在線從兩部分全面闡述水泵，第一部分是從水泵原理、分類、作用、選型、常見問題等基礎知識，第二部分是總工解疑，一對一回復經銷商工程中遇到的實際水泵問題。

地暖空調系統，一般說的是水系統居多，咱們今天要談的是，就是以水為介質，以水為載熱(冷)劑的地暖空調系統其中的水泵。

地暖空調系統，由主機、管道、末端、控制四大件組成，其有兩個心臟，其一為主機中的壓縮機，其二為管道中的水泵。壓縮機，主機系統自帶；水泵，需要工程安裝時進行選配和調試。一個好的水泵直接決定地暖空調系統的效果、可靠性、節能性、噪聲等方面。以下主要從水泵原理、分類、作用，水泵的選型，水泵的安裝，水泵在使用中常出現問題等幾方面進行闡述。

一、選擇平坦性能曲線的離心泵

水泵根據不同的工作原理可分為容積泵、葉片泵等類型。容積泵是利用其工作室容積的變化來傳遞能量；葉片泵是利用回轉葉片與水的相互作用來傳遞能量，有離心泵、軸流泵和混流泵等類型。地暖空調的泵都是葉片泵中的離心泵。

管道泵結構圖

離心泵的工作原理：離心泵是由于在葉輪的高速旋轉所產生的離心力的作用下，將水提向高處的，故稱離心泵。離心泵按結構區分為：管道泵(作為管路一部分，安裝時無需改變管路)；屏蔽泵(葉輪與電動機轉子聯為一體，并在同一個密封殼體內，不需采用密封結構，屬于無泄漏泵)；潛水泵；磁力泵；自吸式泵等形式。地暖空調系統用的最多的就是屏蔽泵和管道泵，屏蔽泵一般用在家用小戶型采暖和空調上，管道泵一般用在集中供暖或大戶型采暖空調上。

屏蔽泵結構圖

水泵的主要性能參數(流量Q、揚程H、轉速n、功率P、效率η等)之間有一定的內在的關系，通常是用曲線的方法給出，這就是泵的性能曲線。實質上，泵的性能曲線是液體在泵內運動規律的外部表現形式。泵的性能曲線主要有流量-揚程曲線(Q-H)，流量-功率曲線(Q-P)，流量-效率曲線(Q-η)，如下圖所示：

在性能曲線上，對于一個任意的流量點，都可以找出一組與其相對應的揚程、功率和效率值。通常，把一組相對應的參數稱為工況點稱為最佳工況點。

泵在最高效率點運行是最理想的，但用戶的要求是千差萬別的，不一定和最高效率點下的性能相一致。為此，規定了一個范圍(效率下降5%～8%為界)，泵在此范圍內運行，效率下降不算太大，這個范圍就是泵的工作范圍(也稱高效范圍)。超出此范圍時，效率低，不經濟。

常見的性能曲線有三種：

1.平坦的性能曲線：這種性能曲線適用于流量調節范圍較大，而壓力變化較小的系統，也就是對揚程要求變化較小、流量變化要求相對較低的系統中。

2.陡降的性能曲線：這種性能曲線適用于對流量的要求較高而壓力的要求不高的系統中，一般像螺桿泵等都具有這種特性。

3.有駝峰的性能曲線：有駝峰的性能曲線的泵在運行中可能會出現不穩定工況，泵出現噪音、震動等，一般是不允許出現的。

地暖空調系統的循環泵一般選擇具有平坦的性能曲線的離心泵。

二、地暖系統水泵選型技巧

地暖空調系統的水泵選型有三個方面：第一，確定水泵的使用環境溫度和水介質的最高溫度；第二，確定系統的最大流量和系統的最大揚程；第三，確定地暖空調系統的管道特性曲線圖。

1.水泵流量

一般按冷負荷進行流量計算，再使用熱負荷進行校核，如果校核偏小，就需要根據熱負荷進行重新計算，取兩者大的值。

循環水流量通過下面公式計算：G=[Q/c(tg-th)]×3600

式中：G-計算水流量，kg/h；Q-用戶設計熱負荷，W；c-水的比熱，c=4187J/kg.℃；tg、th-設計供、回水溫度，℃；

2.水泵揚程

通過下面公式計算：Hmax=△P1+△P2+0.05L (1+K)

式中：Hmax-最大總揚程，m；△P1-為熱泵主機水側的水壓降，m；△P2-為該環中并聯的各占末端裝置的水壓損失最大的一臺的水壓降，m；L-為該最不利環路的管長，m；K-為最不利環路中局部阻力當量長度總和和與直管總長的比值，當最不利環路較長時K值取0.2～0.3，最不利環路較短時K值取0.4～0.6；0.05L，每米管道按0.05米阻力計算。

3.地暖空調系統的管道特性曲線圖的繪制，在供、回水端安裝壓力表，在管道上安裝一個流量計。然后開啟水泵，對水泵出口的閥門進行控制，分別記錄：最小流量、一般流量、最大流量的供、回水壓力和流量。再根據下列公式進行計算揚程和管路阻抗。

計算管路揚程H

H=h1-2=ΔP/ρg=(P1-P2)/ρg

計算管路阻抗SK

SK=H/Q2

通過上面公式計算，得出最少三組的Q、H、SK的數據，并畫出平滑的Q-H曲線圖。

通過上面1、2、3步算出系統的最大流量、最大揚程和管道特性曲線圖后，就根據水泵的曲線圖和管道特性曲線圖就可以選擇最適合的水泵了。

離心泵的工況點

上圖中R是管道特性曲線，H是水泵性能曲線，P是水泵輸入功率曲線，η是水泵的效率曲線圖，A點就是該系統最佳的運行點，qva就是該水泵的額定流量。

三、采暖系統中水泵常見問題

水泵選型好了，就是安裝位置的選擇，在環境許可的條件下，水泵應盡量安裝在回水管上。

水泵在系統運行中常出現的問題主要有以下幾種現象：

故障

原因及解決

無法啟動

首先應檢查電源供電情況、接頭連接是否牢靠、開關接觸是否緊密、保險絲是否熔斷、三相供電的是否缺相等；

水泵發熱

原因是軸承損壞；

吸不上水

原因是泵體內有空氣或進水管積氣；

劇烈震動

主要有幾個原因，電動轉子不平衡；聯軸器結合不良、軸承磨損彎曲、轉動部分的零件松動和破裂、管路支架不牢等原因；

電動機過熱

水泵運行的點不是最佳，偏移最佳點太多；

汽蝕現象

指被輸送液體由于在輸送溫度下飽和蒸汽壓等于或低于泵入口處(實際為葉片入口處的)的壓力而部分汽化，引起泵產生噪音和震動，嚴重時，泵的流量、壓頭及效率的顯著下降。顯然，汽蝕現象是離心泵正常操作所不允許發生的。避免汽蝕現象發生的關鍵是泵的安裝高度要正確，尤其是當輸送溫度較高的易揮發性液體時，更要注意。

總之，水泵的選型是決定一個系統的可靠、節能的關鍵點，需要仔細計算和選擇。

四、總工釋疑水泵難題

1.兩聯供主機用一個緩沖水箱，循環是用一臺水泵還是兩臺水泵?

答：需要根據緩沖水箱的安裝方式來看，如果是串聯安裝，循環是用一臺水泵；如果是并聯安裝，循環水泵需要兩臺水泵。

2.兩臺熱泵，共用一個水泵，任何一臺機組供電，水泵都能啟動，這個接線方法是怎么樣的?

答：最安全的安裝方式是兩臺熱泵做成模塊機組，水泵安裝在主模塊上，如果沒有模塊模式，水泵控制線分別接到兩臺主機的水泵接線端子上，就需要注意，L、N線不能接反，防止發生觸電等現象。

3.水箱在5樓樓頂，開式水箱，供4樓200平地暖，請問水泵怎么配?

答：水泵采用供水方式安裝，需要計算樓層高度的楊程和最不利管路的阻力。

4.空氣能地暖，2層樓共230平米，開式水箱，請問怎么選擇地暖循環水泵?

答：根據負荷選擇水泵流量，揚程計算時需要加上樓層與水箱最大落差的高度。

5.如果加緩沖水箱的話，地暖的循環水泵該用什么類型的，該怎么控制泵的啟停，還是一直循環，直到地暖停用?

答：加緩沖水箱與選擇水泵的類型沒有必然的聯系，地暖的循環水泵的選擇只跟流量、揚程、管道特性有關。地暖循環水泵的控制可以通過房間溫控器來控制。

6.十三層樓水箱水泵放置樓頂，垂直向下40米，帶回水，回水為定時回水，需要選擇多大揚程的水泵?先不考慮流量問題，單說揚程。

答：3、4米揚程就行，計算水箱回水位置和供水位置的高度差，加上部分水管的沿程阻力。

7.用戶端13個末端，最遠的風盤高度10米，水平距離到機組大概7米，廠家設備資料是流量是5.8，選多大的水泵?

答：水泵揚程的計算，首先要找到最不利環路，并計算其阻力，最遠的風盤不一定是最不利環路，按照最大阻力和最大流量來選擇水泵，最好畫出管道的特性曲線圖，會更有利于找到最適合的水泵。

8.閉式系統風機盤管4個，主管約60米長，主要為了采暖，屋子都比較小，4個風機總制熱量3kw，應該選用什么泵，選多大的水泵?沿程阻力要算嗎?

答：沿程阻力依然要算。根據制熱量算流量Q=0.5m3/h，查下主機和風盤的局部阻力，風盤是并聯還是串聯，是同程還是異程，根據最不利環路原則計算系統的最大阻力，就可選擇水泵了。

9.我有套系統用的三個130模塊機，每套是獨立的，水泵水溫傳感器也是獨立的，每套模塊機的出水上都做一個止回閥，下面的末端四分之一裝有電動閥，這樣做的目的就是減少水泵的能耗，不知這樣做行不行啊?

答：可以，最好根據總供水管和回水管的大小計算，防止出現水力不平衡的現象。

版權：本文原載于《熱泵市場》雜志2017年2月刊。感謝海立睿能總工唐智均接受訪談，并做專業解釋。歡迎索閱雜志，首期免費快遞直投上門。請留言你的“雜志+姓名+手機+公司+地址”即可。

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