1、供热循环系统中的各种阻力分析 候保理（聊城市昌润供热有限公司） 徐辽前，张磊（聊城市规划建筑设计院有限公司） 摘要： 供热循环系统的阻力主要来自两个方面， 一是热水在输送管道中流动产生的阻力， 叫做沿程阻力；二是由于各种水力元件和供热设备对水的流动产生的阻力，叫做局部阻力。 对于沿程阻力，根据规范中规定：热力管道主管网最不利环路的比摩阻应在 30-60Pa/m，其 它环路的比摩阻应小于等于 300 Pa/m，同时循环水的流速小于等于 3.5/。对于各种供 热设备的局部阻力，不同的产品有不同的标准。供热系统最不利环路中的局部阻力和沿程阻 力的大小决定了选用循环水泵扬程的大小，循环水泵扬程的大小直
2、接影响着水泵电耗的大 小，因此，有必要对供热系统中，涉及最不利环路的各种阻力进行仔细的分析。 关键词：供热循环系统 阻力 沿程阻力 局部阻力 一、热源的阻力 供热系统的热源有两种主要形式，一种是热源（如热水锅炉）直接供暖的形式，另一种 是换热器换热间接供暖的形式。 1、锅炉 供热系统中使用的锅炉大多是热水锅炉，根据其额定发热量的大小分为 7Mw、14 Mw、 29 Mw、58 Mw等多种规格，根据其热媒参数可分为 95/70C、115/70C、150/90C 等， 其中 95/70C、115/70C 的两种参数的锅炉应用比较多。锅炉在通过额定水量的情况下， 锅炉的阻力应在 40-80Kpa 之
3、间。在供暖实际中，造成锅炉阻力增大的原因主要是锅炉通过 的实际水量大于其额定的循环水量。 在锅炉的铭牌参数里，并没有提供额定循环水量的数据，具体到一台锅炉具体的循环水 量是多少呢？可以通过下面的公式进行计算： G860*Q/（tgth） G：锅炉的额定循环水量，单位3/ Q：锅炉的额定发热量，单位 M. tgth：锅炉的额定进水温度与出水温度之差，单位C。 对于锅炉的循环水量允许有一定的波动，波动的范围应小于 20。当实际流量超过额 定流量过大时，大大增加锅炉的阻力；当实际流量低于额定流量过小时，会使锅炉内的部分 管束流量发生偏流，造成局部汽化或爆管。 我国的锅炉标准最低热媒参数是 95/70
4、，供回水温差是 25 度，而实际供热运行中，供回 水的温度差一般在 10-20度之间，即使是 2 0 度的供回水温差，与锅炉的额定温差相比还差 5 度，当锅炉满负荷运行时，根据锅炉产热和热用户散热的平衡关系可以计算出锅炉的循环 水量为： 对于 14，95/70C的锅炉： 额定流量：860*14/254823/ 实际流量：860*14/206023/ 对于 14，115/70C的锅炉： 860*14/452683/ 实际流量：860*14/206023/ 假如锅炉在额定水量下运行，其阻力是 50pa，在上述流量下运行时的阻力是： 对于 14M，95/70C的锅炉实际阻力是： （50/（482*4
5、82）*602*60279pa 对于 14，115/70C的锅炉实际阻力是： （50/（268*268）*602*602252pa 两种不同参数的锅炉阻力分别增长了 29pa和 202pa。 锅炉阻力的增加也就是增加了循环泵的负担，增加了电耗，因此要把锅炉的阻力降低到 合理的程度，具体的方法是根据锅炉流量增加的程度，增加一条与锅炉并联的分流管道，分 流的管径应进行合理的计算确定，分流管道上安装的阀门应该使调节阀或平衡阀，不应是蝶 阀或闸板阀。应用时使用流量计测定锅炉的实际水量来决定阀门的开启程度。 2、换热器 供热系统中常用的换热器是板式换热器， 换热器对于热媒参数和循环流量的要求不向锅 炉那
6、样严格，但过高的流量同样会大大增加换热器的阻力，影响水泵出力。换热器的阻力一 般是 2-5 米。 实例：某市锅炉房，两台循环泵流量 600m3/h，扬程 55m，电机功率 132Kw，三台 7Mw 热水锅炉，运行中发现水泵的流量仅 370 m3/h，通过仔细查找，发现因为只运行一台锅炉， 370 m3/h 的循环水全部通过锅炉，而锅炉的额定水量是 240 m3/h，锅炉的阻力为 16Kpa，为 减少锅炉阻力将第二台锅炉打开。同时打开两台锅炉后，锅炉阻力下降到 60Kpa，水泵的流 量增加到 550 m3/h，每台锅炉通过的水量为 275 m3/h，是额定流量的 98，系统工作良好。 二、除污器
7、 在循环泵的进口前，都安装有除污器，目的是清除管道中的杂质，保证水泵和锅炉的安 全运行。除污器的阻力一般在 1-2 米之间。出现除污器阻力增大的原因有以下几个方面：第 一，除污器堵塞，这种原因在现场见到的比较多，第二，非正常原因，如用原有的两个小型 号的除污器并联安装在大一号的管道上；使用自制的除污器在制作当中流通面积制作不合 理。 实例：某锅炉房，会水母管管径是 DN500，采用原来以俩的两台 DN350 的除污器，在 供热面积近 70时， 发现除污器阻力已达 50Kpa， 第二年供热面积要达到 100， 根据计算， 其阻力将达到 102Kpa。该公司表示今年由于已经运行，不便改变，明年一定
8、按笔者的方案 改正。 三、循环泵进出口的阻力 水泵进出口阻力的大小取决于水泵进出口各种水利元件的阻力和进出口管道的阻力， 正 常情况下，从水泵进水管与回水母管连接处到水泵出水管与系统供水母管的连接处，之间的 阻力损失在 30-60Kpa 之间，而实际在供热系统中，这个阻力多达到 50-100Kpa 之间，只是 由于这段阻力在现场不容易发现而被人忽略。 水泵的进口与出口管径一般情况下要小一号，进口的水流速度在 2.5-3m/s，出口的水流 速度一般 2-2.5m/s，这样的流速对于管道来讲比摩阻将达到 200Pa/m-300Pa/m，所以无论对 于管道还是对于水力元件，都将产生巨大的阻力。 如：
9、某单位水泵，型号 SBZL250-200-340A，进水管 DN200，出水管 DN250，流量 800 m3/h 扬程 32 米，电机功率 90Kw，泵的效率 86，转速 1450 转/分。 先按进水管 DN250 出水管扩一号也是 DN250 进行计算。 进水管的水利元件有三同一个，闸阀一个，软连接一个。局部阻力系数： 10.523.5 出水管的水利元件有大小头一个，软连接一个，止回阀一个，闸阀一个，三通一个，局 部阻力系数： 0.3+2+3+0.5+1.57.3 当水的流量是 800 m3/h时，流速为 4.145m/s， 水泵进出口连接母管的管道 DN250的比摩阻是 796Pa/m，
10、按水泵进出口管道总长度 20 米计算：796*20/100001.6m 进水管的阻力：PS*V2/23.5*4.145*2/2*9.83.1m 出水管的阻力：PS*V2/27.3*4.145*4.145/2*9.86.4m 进出口阻力合计为 3.1+6.4+1.611.1m 再按进水管和出水管都扩大到 DN300 进行计算： 水的流速为 2.927m/s. 水泵进出口连接母管的管道 DN300 的比摩阻是 294Pa/m，按水泵进出口管道总长度 20 米计算，294*20/100000.6m。 进水管的阻力：PS*V2/23.5*2.927*2/2*9.81.5m 出水管的阻力：PS*V2/2
11、7.3*2.927*4.145/2*9.83.2m 进出口阻力合计为 1.5+3.2+0.65.3m 供热规范中规定：供热系统最不利环路中的比摩阻为 30Kpa-60Kpa，其它环路的比摩阻 不能大于 300Pa/m，同时水的流速不能高于 3m/s。对于供热循环泵的进出口的管道，属于供 热系统中所有环路包括最不利环路中的一部分，它的比摩阻如何取规范中没有明确规定。在 上面的分析中，当管道比摩阻 294Pa/m时，水泵进出口的阻力是 5.3m。因此，个人观点， 在条件许可的情况下，水泵进出口的管道管径还应适当加大。 四、热用户 对于热用户，一般情况下一热用户的入口阀门井为界，阀门井以里属于热用户
12、系统，这 里的热用户指的是一般住宅。根据热用户室内系统的不同形式，其阻力大小也不同。传统的 上给下回单管串联系统，它的阻力大小是 5Kpa-20Kpa，新建的立管在楼梯间的分户控制一 户一环系统，它的阻力一般是 20Kpa-40Kpa，原上给下回式单管串联系统改造成的一户一环 分户控制系统，它的阻力一般是 30Kpa-60Kpa。以上给出的都是根据多个热力公司的实际得 出的数据。 热用户的阻力大小原设计的都比较合理，对于原有热用户的分户控制改造，由于各用户 室内装修的限制，影响分户之后的管道铺设造成用户阻力较大，这一点应尽量避免或减少。 五、阀门井 传统的阀门井里面的水力元件有供、回水阀门和除
13、污器，其中供回水阀门的阻力小于 10Kpa，除污器的阻力略大，一般 10Kpa 左右。一般情况下，除污器在经过一个采暖期运行 之后，都会拆除不用。 随着集中供热的发展，供热面积越来越大，“近热远冷”的水力失调现象很是严重，为 此，很多热力公司在阀门井里安装了自力式流量控制阀，用以解决水力失调现象的发生。而 自力式流量控制阀是一个阻力可变的水力元件，根据生产厂家的不同、阀体大小的不同，其 阻力值也不相同，范围一般在 30Kpa-60Kpa，这个阻力很大，在选择该产品是，一定要选择 阻力比较小的产品。 由于自力式流量控制阀的阻力比较大，我们一般不在最不利环路上进行安装，而只将其 安在前端和中端用户
14、。 结论： 对于锅炉房锅炉的阻力应控制在 40-80Kpa，换热器的阻力应控制在 20-50Kpa，水泵的 进出口阻力控制在 30-50Kpa， 除污器的阻力控制在 10-20Kpa， 阀门井里的阻力 20Kpa以下， 用热户的阻力控制在 30Kpa 以下。这样的阻力分配是目前比较经济的，并且能够完全满足 大多数单位的供热运行状况。 参考文献 1.民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012） 2.建筑给排水及采暖工程施工质量验收规范（GB50242-2002） 3.城镇供热管网设计规范CJJ34-2010 4.实用供热空调设计手册 （第二版）中国建筑工业出版社（陆耀庆主编） 5.全国民用建筑工程设计技术措施（暖通空调动力）北京 中国计划出 版社，2009,12 6.供热工程贺平，孙刚编著北京：中国建筑工业出版社，2006
