太阳能热水系统循环泵的选型

太阳能热水系统循环泵的选型

提要：在太阳能集中式热水系统中会用到比较多的管道循环泵，来实现太阳能集热系统的热量吸收、转移和交换。从式（2）可知：太阳能热水系统循环水泵的扬程取决于两个因素，一个是水泵提升水的高度，另一个是系统循环回路的流动阻力。

来源：山东德州飞天工贸有限公司

0 前言

在太阳能集中式热水系统中会用到比较多的管道循环泵，来实现太阳能集热系统的热量吸收、转移和交换。所以，循环泵的流量和扬程就成为一个比较关键的技术参数，会直接影响到系统的运行效果，在此，对太阳能集热系统中循环泵的选型做一详细阐述。

1太阳能集中集热—集中储热式系统中集热循环泵选型

1.1循环泵流量确定

对于太阳能热水系统，集热循环管路为闭合回路，管道计算流量为全部集热器循环流量，按公式（1）计算：

q＝Ａ·QS（1）式中：

q—循环流量，L/h；

A-太阳能集热器的总集热面积，m2；

QS—集热循环流量,由于太阳辐照量的不确定性，太阳能热水系统的集热循环流量一般按照每平方米集热器的流量为

0.01~0.02L/s考虑，即36~72L/（h·m

2），对于真空管太阳能集热器可取低值，对于平板太阳能集热器取高值。假设，集热循环流量取50L/（h·m2），太阳能集热器的总集热面积为100m2，经计算集热器循环流量为5000L/h。水泵的流量选择应使水泵的工作流量在计算的集热循环流量附近。

1.2水泵的扬程

太阳能热水系统循环泵扬程计算方法：

H=（1.1~1.2）（Hs+Hx）（2）式中：

Hs—太阳能热水系统提升液体介质（水）的高度，mH2O；

Hx—太阳能热水系统总流动阻力（扬程阻力和局部阻力之和），mH2O。

从式（2）可知：太阳能热水系统循环水泵的扬程取决于两个因素，一个是水泵提升水的高度，另一个是系统循环回路的流动阻力。

水泵提升水的高度等于太阳能热水系统太阳能集热器水位与水箱水位的高度。对于闭式循环回路，Hs=0。对于开式循环回路，当水箱与集热器同在一个平面上，且最高水位一样时，Hs=0；

当水箱与集热器不在一个平面上，或虽在一个平面上，但最高水位不一样时，Hs等于二者最高水位的高度差。

2集中集热—分户储热系统循环泵选型

2.1系统原理图(带缓冲水箱)（见图1）

太阳能集热系统产生的热水储存在楼顶大水箱内，再通过循环泵实现楼顶大水箱和楼下室内小水箱之间的循环换热。

2.2换热循环泵流量计算

假设分户换热水箱的容量为100L，每个水箱内置铜盘管式换热器，换热面积0.6m2。换热水箱设计指标为每日温升30℃（20~50℃）每个水箱的换热是均匀的。那么100L水箱一天升温得到的热量通过计算可为12540kJ。

实际工作中，因为太阳能供热系统工作的持续性，实际换热循环泵的工作时间一般为4~5h，不会在最短时间1.43h内完成，所以，换热流量可以选小一点，具体范围为：

12540÷（4.18×4×8×0.7）=134（L）

12540÷（4.18×5×8×0.7）=107（L）

经上述分析可看出，流量选择时，根据换热水箱的容量来选择循环泵的流量，比如上述30个100L的水箱换热，其循环泵的流量应为3.21~4.02t/h。对于上述案例，其太阳能集热器面积为50m2左右，对于平板太阳能集热器集热循环流量大约为3.5t/h，和换热循环泵的流量基本接近。

通过上述分析可看出，对于有中间缓冲水箱的系统来说，太阳能集热系统的循环流量接近于水箱间的换热循环流量，所以，对于无中间换热水箱的太阳能集热系统，其循环泵的流量可按照太阳能集热系统的流量要求确定，即根据集热器面积计算。图2为系统效果图。

通过上述的分析可帮助设计师设计太阳能集热系统时对循环泵的选型有一个充分的认识，在设计具体项目时，设计师可对不同情况做一个适当的修正，保证太阳能集热系统的使用效果。

太阳能热水系统的温差循环泵一定是通过计算出来的，先根据自己计算结果，然后对照泵的性能曲线图，选择水泵！

1、设计流量

对于太阳热水系统，集热循环管路为闭合回路，则管道计算流量为循环流量，按下列公式计算：

式中：q—循环流量，L/h;

QS—集热循环流量, 由于太阳辐照量的不确定性，联集管热水系统的集热循环流量无法准确计算，一般采用每平方米集热器的流量为0.01 ～0.02L/s，

即36-72L/(h· ㎡) 。

A—太阳能集热器的总集热面积。

根据各地太阳辐照量的不同以及四季沐歌多年的工程设计经验，集热循环流量通常按下表选取。

集热循环流量取值表表1.1.1

地区集热循环流量Qs L/(h·㎡)

青海、西藏70~80

内蒙、新疆60

其他地区50

2、集热循环所需水压

集热循环泵的扬程计算公式为：

H=H1+H2+H3

式中，H——建筑内给水系统所需水压，kPa；

H1——水泵吸水管起点至最不利配水点（集热循环系统中如若某一配水点的水压被满足则系统中其他任何用水点的压力也均能被满足，则该点称为系统中的最不利配水点。）位置高度所要求的静水压，kPa；

H2——水泵吸水管起点至最不利配水点的给水管路既计算管路的沿程与局部水头

损失之和，kPa ；

H3——最不利配水点所需要的流出水头kPa.。其中H3根据经验可取2-3m。