水力平衡计算
试论采暖系统中异程单、双管系统水力平衡计算
Ｓ ｋ
Ｌ ｋ ＋ ∑ ② 同理 散热器支 路 阻 力特 性 系 数 Ｓ ； 值 按下式计算：
ｎ —
ｓ ＝ 葫
散热器温控阀的阻力特性系数 （ Ｐ ａ ／ （ ｍ ３ ／ ｈ ） ） ， 综合考 虑了室温控制 的稳定 性和 适宜的室温 由生产厂家提供的温控阀的流通能力 Ｋｖ 值， 变化范 围， 它表 示阀门在室温高 出设定值 ２ Ｋ （ ℃）时关 闭。如果温 控阀预设值选择过小 ， 按 下式 推 导 得 出 ： × １ ０ （ Ｐ ａ）， ｘ口太小 时，控 制上不 容易 实现较 好 的稳定 Ｓ ￣ ＝Ｉ Ｏ ／ Ｋｖ 性 ，尤其在低 负荷运行时容易形成震荡 。 ３ 温 以上 各式中 ：Ｇ 一立 管流量 ；Ｇ 。 、Ｇ ｒ 控阀预设值选择过 小，阀门压差过大 ，会产 流经散热 器支路和跨越 管支路 的流量 ；ｓ 。 、 生噪声 ，且 由于 阀孔减 小，对水质 的要求更 ｓ 一 散热器支 路和跨越管支路 的阻力特性系 高，如水 质不 能保证 ，阀门极 易堵塞 失效。ａ 数； Ａ Ｐ —跨越 管支路管道总阻力 ； △ Ｐ ｒ 跨 垂直双管系统 中由于 自然循环作用压力造 成 越管 支路管道沿 程阻力 ；△ Ｐ ｛ ｒ一 跨 越管支路 的垂直失调也应通过 调整管径来解决 。对 于 管道局部 阻力； 。 、ｄ ｊ ｒ 散热器支路和跨越 层高为 ｈ（ ｍ）的建筑 ，各层之 间散热器 自然 管支路 的管道计 算内径 ； 、 一散热器 支路 循环作用压力差 Ｈ 随水温变化也是变化的 ， 和跨越管支路 的管道摩擦 阻力系数； Ｌ 目 、 Ｌ 广 ２．， 般近似按下式计算 ： 爿 ｒ 【 一 旭（ Ｐ ａ ） 散热器支路和跨越 管支路的管道长度；∑ 、 式中 Ｐ 、ｐ 一 设计供 、回水温度下水 的密度； ∑ ｒ 散热器支 路 （ 不含温控 阀）和跨越管支 一 重 力 加 速 度 ，ｇ ＝ ９ ． ８ １ ｍ／ ｓ 。 路 的管道 局部阻力系数和： △ Ｐ 一散热器温控 ｇ 下供下 回双管系统中 ，当末端 阻力相差 阀的压力损失。 当 已知立管流量 Ｇ 、各管段管径及连接 不大 时，如果每层增加 的管道阻力能和上式 方 式以及散热器温控 阀流通 能力，通过式② 中自然循环作 用压力相抵则 可解 决因 自然循
水力平衡计算
水力平衡计算方法
室内热水供暖管路水力计算的主要任务；
1．按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径。
为了各循环环路易于平衡，最不利循环环路的平均比摩阻Rpj不易选得过大，目前一般取值60～120Pa/m。
2．按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力。
水力计算的计算要求：
管径25mm，v<1.2m/s，
3．热水供暖系统的循环压力，一般宜保持在10～40kPa左右。
4．对于单层家用采暖系统，一般最不利环路与最有利环路仅靠管径的调整仍然会超过压力损失的最大允许差值，此时需加设自动恒温控制阀，保证满足所开房间的热量。
某住宅小区供暖热水管网水力平衡计算与分析
- 110 -工 程 技 术0 引言供热工程在调试、运行过程中，室温经常无法符合设计要求，即热源近端用户室内温度过高，而远端用户则出现室内温度不达标的情况。
其主要原因往往是水系统各并联环路之间出现严重水力失衡的情况，导致末端换热设备的供热量大幅偏离设计条件，进而影响室温调节。
为保证末端用户的供热效果，后期运维人员常采取提高二次热水温度，或提升水泵扬程的方法。
上述做法虽能解决用户供热需求，却同时带来热源效率降低、热媒输配功耗增加等一系列问题。
笔者在参与住宅供暖项目设计时发现，小区二次供热管网设计一般都滞后于单体供暖施工图，且由不同设计人员来完成，设计人员往往会忽视各并联水环路的资用压头，仅按最大允许流速、经济比摩阻直接确定管径，确定单体热力入口处平衡阀规格时，要直接按接管管径选型。
大量工程案例表明，按上述错误的设计做法，仅依靠后期调试很难实现水力平衡，无法使每个房间的实际散热量与设计供热量相匹配。
因此，笔者以某住宅小区供暖工程为例，浅谈设计过程中热水管网水力平衡的计算与设计。
1 相关规范条文文献[1]第5.9.11条：“室内热水供暖系统的设计应进行水力平衡计算，并应采取措施使设计工况时各并联环路之间（不含共用段）的压力损失相对差额不大于15%。
”当双管系统并联环路之间的压力损失相对差额不大于15%时，最大流量偏差可控制在8%左右，平均水温及散热量偏差可控制在2%左右[3]，可保证供暖系统的运行效果。
文献[2]第5.3.6条：设计室内热水供暖系统时，应计算水力平衡，并采取控制措施，使设计工况下各并联环路之间（不含公共段）的压力损失差额不大于15％；在计算水力平衡时，要计算水冷却产生的附加压力，其值可取设计供、回水温度条件下附加压力值的2/3。
2 计算公式及原理热水供暖系统中计算管段的压力损失计算如下[4]。
'''P P P d l y iO UX ]UX 2222（1）式中：∆P —计算管段的压力损失，Pa ；∆P y —计算管段的沿程损失，Pa ；∆P i —计算管段的局部损失，Pa ；λ—管段的摩擦阻力系数；d —管段内径，m ；l —管段长度，m ；ρ—热水的密度，kg/m 3；υ—热水流速，m/s ；ζ—局部阻力系数，常用管道配件可参考文献[3]。
滴灌系统水力计算公式(沐禾)
2.设计灌水定额计算公式m=0.1γzp(θmax-θmin)/η
Z土壤计划 θ max为田间 θ min为田 田间持水率 P设计土壤湿 最大持水率 间最大持水 γ 土壤容重g/cm3 湿润层深 θ 田 润比 度m 的90% 率的65% 1.45 0.5 65.00% 90 65 25.5 求T 求区允 [q v ] 许的偏差率 水 头 偏 差 率 [h v ]
0.2 8 0.412
一次灌水延续 时间t (h/组)
3.8
）：A=Qηt/10*Ia
t一次灌水 延续时间 22 求灌溉面 积，亩 6.27
1.水量平衡计算公式（以地定水）：Q=10*Ia*A/ηt
已知 灌溉面积 常数 10 Ia设计耗水 强度mm/d 4.5 A灌溉面 积,hm2 50.53 η 灌溉水利 t一次灌水延 用系数 续时间 0.95 22 求Q 108.80
1.水量平衡计算公式(以水定地）：A=Qηt/10*Ia
已知 灌溉面积 常数 10 Ia设计耗水 强度mm/d 5.0 Q,m3/h 1 η 灌溉水利 用系数 0.95
31.62 6.68
21.09
3.设计灌水周期T=(m/Ia)*η 4.一次灌水延续时间t=m*Se*Sl/qd
m设计灌水定额 (mm) 31.62 qd滴头设计 Se滴头间 Sl毛管间距m 距m 流量L/h 0.3 1.2 3
求t 3.8
系统设计参数表
序号 1 2 3 参数名称 灌溉补充强度I a (mm/d) 系统初定总供水流量 Q (m3/h) 灌溉水有效利用率η 参数值 5 50 0.95 序号 5 6 7 参数名称 参数值 土 壤 湿 润 比 65 p (%) 设计 灌水 定额 31.62/21. 08 m (mm)/(m3/亩) 设计 灌水 周期 6.5 T (d)
采暖系统设计中水力平衡计算的分析
加强维护和管理
定期对系统进行检查和维护，及时发现和解决水 力不平衡问题，能够提高系统的运行效率和延长 其使用寿命。
07
结论与展望
研究结论
水力平衡计算对于采暖系统设计至关重要，有助于 确保系统运行的稳定性和高效性。
在不同规模和类型的建筑中，水力平衡计算的应用 有助于减少能源浪费和降低运行成本。
本文通过对实际工程案例的分析，验证了水力平衡 计算在采暖系统设计中的重要性和有效性。
水力平衡计算需要考虑系统的复杂性 和不确定性，因此常常需要进行多次 迭代和调整。
水力平衡计算的主要步骤
01
02
03
04
确定系统模型
包括管道的长度、直径、弯头 、阀门等元件的阻力特性。
确定流量分配
根据分支管道的阻力和系统总 流量，确定各分支管道的流量 分配。
校核水力平衡
通过比较实际测量值和计算值 ，验证水力平衡是否满足系统 要求。
提高水力平衡的措施及优化建议
精确计算
进行精确的水力平衡计算是确保系统正常运行的 关键，应根据建筑物的特点和实际需求进行计算 。
合理设计
在系统设计时，应充分考虑各环路的阻力特性和 流量需求，合理分配各环路的流量。
选用高质量的管材和设备
高质量的管材和设备能够减少系统的阻力损失和 水力不平衡现象的发生。
采暖系统的构成
热源
提供热量的设备，如锅炉、热泵等。
输配系统
将热量从热源输送到各房间的管道和设备，如水泵 、阀门等。
散热设备
将热量散发到室内空气中的设备，如散热器、地暖 等。
采暖系统的分类
02
01
03
按热媒种类分类
热水采暖系统、蒸汽采暖系统、热风采暖系统等。
空调冷热水温度、水力计算和管路平衡
空调冷热水温度、水力计算和管路平衡舒适性空调的冷热媒参数的确定舒适型空调的冷热媒参数，应考虑对冷热源装置、末端设备、循环水泵功率的影响等因素的确定，并应保证技术可靠、经济合理：1、 空调冷水供回水温差不应小于5℃；冷水机组直接供冷系统的空调冷水供回水温度可按冷水机组空调额定工况取7/12℃；循环水泵功率较大的工程，宜适当降低供水温度，加大供回水温差，但应校核降低水温对冷水机组性能系数和制冷量的影响。
2、 采用蓄冷装置的供冷系统，空调冷水供水温度应根据采用的蓄冷介质和蓄冷、取冷方式等参考表5.8.1确定；当采用冰蓄冷装置能获得较低的供水温度时，应奖励加大供回水温差；3、 采用换热器加热空调热水时，其空调热水供水温度宜采用60~65℃，供回水温差不应小于10℃；4、 采用直燃式冷（温）水机组、空气源热泵、地源热泵等作为热源，供回水温度和温差应按设备要求确定；5、 当空调冷水或热水采用大温差时，应校核流量减少对采用定型盘管的末端设备（如风机盘管等）传热系数和传热量的影响，所用的风机盘管机组的性能应经过测试。
空调系统的水流量1、 计算管段的水量应按下式计算：tQ G ∆=163.1（5.8.2） 式中 G ——计算管段的水量(m 3/h);Q ——计算管段的空调符合（kW ）；t ∆——供回水温差（℃）。
2、 计算管段的水量可按所接空气处理机组和风机盘管的额定流量的叠加值进行简化计算，当其总水量达到与水泵流量相等时，干管水流量值不再增加。
空调冷水系统的阻力计算1、 管道每米长摩擦阻力可按下式计算：85.187.485.1105s j h i q d C H --=（5.8.3-1）式中i H ——计算管段的比摩阻（kPa/m ）；d ——管道计算内径（m ）；q ——设计秒流量（m 3/s ）；C ——海澄-威廉系数，钢管闭式系统取C=120，开式系统取C=100。
2、 比摩阻宜控制在100~300Pa/m ，不应大于400Pa/m ；且空调房间内空调管道流速不宜超过表5.8.3-1的限值。
排水管道纯公式水力计算
排水管道纯公式水力计算排水管道水力计算是指根据管道的水力特性和流体力学原理，计算管道内流体的速度、压力、流量等参数，以确定管道的水力性能。
下面将介绍一些常见的排水管道水力计算公式，并对其进行说明。
1.流量公式：流量是指单位时间内通过管道截面的液体体积。
流量公式可以用来计算流量，其表示为：Q=A*v式中，Q表示流量，单位为体积/时间；A表示管道截面积，单位为面积；v表示流速，单位为长度/时间。
该公式根据负责流量为截面面积与流速的乘积。
2.流速公式：流速是指单位时间内通过管道其中一点的液体线速度。
流速公式可以用来计算流速，其表示为：v=Q/A式中，v表示流速；Q表示流量；A表示管道截面积。
3.斯怀默公式：斯怀默公式用来计算管道中的流速，其表示为：v=C*R^(2/3)*S^(1/2)式中，v表示流速，单位为长度/时间；C为经验系数（一般根据实际情况取值）；R表示液体在管道内运动的惯性系数；S表示液体在管道内运动的能量消耗系数。
4.伯努利方程：伯努利方程是描述流体在管道中运动的一种基本物理原理。
对于水力平衡的平稳流动有：z+(P/γ)+(v^2/2g)=常数式中，z表示位置高度；P表示压力；γ表示液体的比重；v表示流速；g表示重力加速度。
该方程表达了位置高度、压力和速度之间的关系。
5.里德伯格公式：里德伯格公式用来计算管道中的摩阻损失，其表示为：Hf=f*(L/D)*(v^2/2g)式中，Hf表示摩阻损失；f表示摩阻系数；L表示管道长度；D表示管道直径；v表示流速；g表示重力加速度。
以上是一些常见的排水管道水力计算公式，用于计算排水管道的流量、流速、摩阻损失等参数。
在实际应用中，还可以根据具体情况选择适用的公式进行计算。
需要注意的是，公式的使用需要考虑实际情况，并结合实际数据进行合理调整，以保证计算结果的准确性。
采暖系统设计中水力平衡计算的分析研究
采暖系统设计中水力平衡计算的分析研究【摘要】本文对采暖系统中典型的单管跨越式系统和双管系统的水力平衡计算进行分析研究，总结出分流系数在单管跨越式系统中的影响和重要性以及在双管系统中末端各散热器环路之间的平衡问题中应选用高阻力型温控阀，并按温控阀预设值为n时的流通能力进行水力平衡计算，并总结了散热器温控阀在采暖系统中的调节作用。
关键词分析研究单管跨越式系统双管系统分流系数散热器温控阀中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：1、引言《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》gb 507369－2012及现行有关节能设计标准，均对集中热水散热器采暖系统的水力平衡计算有严格的规定，即要求采暖系统在设计工况下应达到静态平衡，通过各种措施使并联环路之间的压力损失相对差额不大于15%。
近年来由于散热器温控阀的使用，增大了采暖系统末端的阻力，给系统的平衡设计创造了有利条件，但也给采暖系统水力计算带来一些新的问题；随着节能对设计的严格要求，设计人员对采暖系统水力平衡计算也应更加重视。
笔者总结了异程单管和双管系统水力平衡计算的几个问题，以及散热器温控阀的作用，供同行探讨分析。
2、异程单管系统——分流系数及对散热器数量的影响根据众多设计文献，热水散热器采暖单管系统应采用跨越式，散热器应采用低阻力温控阀。
典型垂直单管跨越式系统举例见图1，每组散热器(支路s)与其供回水管之间跨越管(支路k)为并联关系，其流量和阻力存在以下关系式：（1）由此可导出散热器支路分流系数α：根据流体力学基本公式，跨越管支路阻力特性系数sk值按下式推导得出：（2）同理，散热器支路阻力特性系数ss值按下式计算：（3）式（3）中sv为散热器温控阀的阻力特性系数（pa/(m3/h)2），由生产厂家提供的温控阀的流通能力kv值，按下式推导得出：（pa）以上各式中：g ——立管流量（m3/h）；gs、gk——流经散热器支路和跨越管支路的流量（m3/h）；ss、sk——散热器支路和跨越管支路的阻力特性系数（pa/(m3/h)2）；δpk——跨越管支路管道总阻力（pa）；δpmk——跨越管支路管道沿程阻力（pa）；δpjk——跨越管支路管道局部阻力（pa）；djs、djk——散热器支路和跨越管支路的管道计算内径（m）；λs、λk——散热器支路和跨越管支路的管道摩擦阻力系数；ls、lk——散热器支路和跨越管支路的管道长度（m）；∑ξs、∑ξk——散热器支路（不含温控阀）和跨越管支路的管道局部阻力系数和；δpv——散热器温控阀的压力损失（pa）。
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水力平衡计算方法
室内热水供暖管路水力计算的主要任务；
1．按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径。
为了各循环环路易于平衡，最不利循环环路的平均比摩阻Rpj不易选得过大，目前一般取值60～120Pa/m。
2．按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力。
水力计算的计算要求：
管径25mm，v<1.2m/s，
3．热水供暖系统的循环压力，一般宜保持在10～40kPa左右。
4．对于单层家用采暖系统，一般最不利环路与最有利环路仅靠管径的调整仍然会超过压力损失的最大允许差值，此时需加设自动恒温控制阀，保证满足所开房间的热量。