热水管网的水力计算

第8章建筑内部热水供应系统8.4热水管网的水力计算8.4 热水管网的水力计算8.4热水管网的水力计算热水管网的水力计算是在完成热水供应系统布置，绘出热水管网系统图及选定加热设备后进行的。

水力计算的目的是：计算第一循环管网（热媒管网）的管径和相应的水头损失；计算第二循环管网（配水管网和回水管网）的设计秒流量、循环流量、管径和水头损失；确定循环方式，选用热水管网所需的各种设备及附件，如循环水泵、疏水器、膨胀设施等。

以热水为热媒时，热媒流量G按公式（8-8）计算。

热媒循环管路中的配、回水管道，其管径应根据热媒流量G、热水管道允许流速，通过查热水管道水力计算表确定，并据此计算出管路的总水头损失Hh 。

热水管道的流速，宜按表8-45选用。

8.4.1 第一循环管网的水力计算1．热媒为热水热水管道的流速表8-12当锅炉与水加热器或贮水器连接时，如图8-12所示，热媒管网的热水自然循环压力值H zr 按式（8-35）计算：)(8.921ρρ-∆=h H zr 图8-128.4热水管网的水力计算8.4.1 第一循环管网的水力计算式中H zr —热水自然循环压力，Pa ；Δh —锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度，m ；ρ1—锅炉出水的密度，kg/m 3；ρ2—水加热器或贮水器的出水密度，kg/m 3。

当H zr ＞H h 时，可形成自然循环，为保证运行可靠一般要求（8-36）：h H 当H zr 不满足上式的要求时，则应采用机械循环方式，依靠循环水泵强制循环。

循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些，以确保可靠循环。

zr H ≥（1.1~1.15）hH2．热媒为高压蒸汽以高压蒸汽为热媒时，热媒流量G按公式（8-6）或（8-7）确定。

热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和水头损失。

高压蒸汽管道的常用流速见表8-13。

高压蒸气管道常用流速表8-13 确定热媒蒸汽管道管径后，还应合理确定凝水管管径。

给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s ，不宜大于2.0m/s ，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm 时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s ；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s ；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s ，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s 。

2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。

3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
πυ
g
q d 4=
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。

供热管道的水力计算及热力站主要设备选择本文从设计角度讲述了供热管网水力计算的方法及热力站内主要设备选型和注意事项。

标签：供热系统;水力计算;设备选型集中供热系统热水管道的水力计算是管道设计中及其重要的部分，通过水力计算结果不仅可以确定热水网路各管段的管径，还可以确定网路循环水泵的流量和扬程。

在保证系统管网水力平衡的基础上，再进行合理的选用热力站内的设备，是提高供热质量，降低供热成本的前提。

以下将介绍水力计算和设备选型的方法及注意事项。

一、管网水力计算方法在热水网路中经常采用当量长度法，亦即将管段的局部损失折合成相当的沿程损失计算管网总损失。

在水力计算前首先要确定热力网的设计流量，应按下式计算：G=3.6Q/c（t1-t2）G—供热管网设计流量，t/hQ—设计热负荷，kwc—水的比熱容，kJ/（kg.℃）t1—供热管网供水温度，℃t2—供热管网回水温度，℃采用当量长度法进行水力计算时，热水网路中管段的总压降等于ΔP=R（l+ld）=RlzhPaR—每米管长的沿程损失（比摩阻），Pa/ml—管道的实际长度，mld—局部阻力的当量长度，mlzh—管段的折算长度，m其中局部阻力的当量长度ld可按管道实际长度l的百分数来计算，即ld=αjlm αj—局部阻力当量百分数，%，对于小于450mm无方形补偿器的管道αj=0.3。

供热管道的平均比摩阻R值，对于确定整个管网的管径起着决定性作用，如选用比摩阻R值越大，需要的管径越小，因而降低了管网的基建投资和热损失，但网路循环水泵的基建投资和运行电耗随之增大，这就需要确定一个经济比摩阻，使系统在规定年限内总费用最小。

对于采用间接连接的热水网路系统，根据运行经验，主线的平均比摩阻尽量小于100Pa/m，而支线的平均比摩阻可以在小于300Pa/m的范围内选择。

根据区域大小不同有所区别，例如对于建筑群内的供热二次管网，整体外网损失控制在5m左右，这样热力站内循环水泵扬程不会过高，供热管道的管径也较为适中，整个系统容易水力平衡，投入运行后易于调节，基建投资也较为合理。

给水管网水力计算
1.确定给水管网各管段的管径
给水管道的流速控制范围：
1、对于生活或生产给水管道，一般采用1.0~1.5m/s，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的流速可采用0.8~1.0m/s；
2、消火栓给水管道的流速不宜大于2.5m/s；
3、其自动喷水灭火系统给水管道的流速不宜大于5m/s，其配水支管在特殊情况下不得大于10m/s。

2.给水系统水压的确定
H=H1+H2+H3+H4
H1——引入管起点至配水最不利点位置高度所要求的静水压；
H2——引入管起点至配水最不利点的给水管路即计算管路的沿程与局部阻力水头损失之和；
H3——水表的水头损失；
H4——配水最不利点所需的流出水头。

3.水力计算方法和步骤
1、根据综合因素初定给水方式;
2、根据建筑功能、空间布局及用水点分布情况，布置给水管道，并绘制出给水平面图和轴侧草图；
3、绘制水利计算表格；
4、根据轴侧图选择配水最不利点，确定计算管路；
5、以流量变化处为节点，从配水最不利点开始，进行节点编号，并标注两节点间的计算管段的长度；
6、按建筑的性质选择设计秒流量的计算公式，计算各管道的设计秒流量；
7、根据设计秒流量，考虑流速，查水利计算表进行管网的水利计算，确定管径，并求出给水系统所需压力；
8、校核（H0≥H；H0略＜H ；H0远＜H ）
9、确定非计算管路各管径。

第2章建筑内部给水系统2.4给水管网的水力计算在求得各管段的设计秒流量后，根据流量公式，即可求定管径：给水管网水力计算的目的在于确定各管段管径、管网的水头损失和确定给水系统的所需压力。

υπ42dq g =πυgq d 4=式中 q g ——计算管段的设计秒流量，m 3/s ；d j ——计算管段的管内径，m ；υ——管道中的水流速，m/s 。

（2-12）当计算管段的流量确定后，流速的大小将直接影响到管道系统技术、经济的合理性，流速过大易产生水锤，引起噪声，损坏管道或附件，并将增加管道的水头损失，使建筑内给水系统所需压力增大。

而流速过小，又将造成管材的浪费。

考虑以上因素，建筑物内的给水管道流速一般可按表2-12选取。

但最大不超过2m/s。

工程设计中也可采用下列数值： DN15~DN20，V =0.6~1.0m/s ；DN25~DN40，V =0.8~1.2m/s 。

生活给水管道的水流速度 表2-122.4.2 给水管网和水表水头损失的计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算给水管网水头损失的计算包括沿程水头损失和局部水头损失两部分内容。

１. 给水管道的沿程水头损失（2-13）——沿程水头损失，kPa；式中 hyL——管道计算长度，m；i——管道单位长度水头损失，kPa/m，按下式计算：2.4 给水管网的水力计算2.4.2 给水管网和水表水头损失的计算式中i——管道单位长度水头损失， kPa/m ；dj——管道计算内径，m；q g——给水设计流量，m3/s；Ch——海澄-威廉系数：塑料管、内衬（涂）塑管C h = 140；铜管、不锈钢管C h = 130；衬水泥、树脂的铸铁管C h = 130；普通钢管、铸铁管Ch = 100。

（2-14）设计计算时，也可直接使用由上列公式编制的水力计算表，由管段的设计秒流量，控制流速在正常范围内，查出管径和单位长度的水头损失。

“给水钢管水力计算表”、“给水铸铁管水力计算表”以及“给水塑料管水力计算表”分别见附表2-1、附表2-2和附表2-3。

太阳能集热工程,管网的水力计算管网的水力计算（1）管网热水流速的确定。

热水管道内的流速，宜按照表1来选用。

(1) 表1公称直径DN/mm 15---20 25---40 ≧50流速/ (m/s) ≦0.8 ≦1.0 ≦1.2(2) 热水管道阻力的确定。

热水管道的沿程水头损失可按照表2来计算，管道的计算内径应考虑结垢和腐蚀引起过水断面缩小的因素。

I= 105Ch-1.85 Di- 4.87 Qg-1.85式中I-------- 管道单位长度水头损失，kPa/mDi------ 管道计算内径，m；Qg----- 热水设计流量，m3/s；Ch-------- 海澄—威廉系数，各种塑料管、内衬（涂）塑管Ch =140；铜管、不锈钢管Ch =130 ；衬水泥、树脂的铸铁管Ch =130；普通钢管、铸铁管Ch =100.1. 热水管道的配水管的局部水头损失，宜按照管道的连接方式，采用管（配）件当量长法计算。

当管道的管（配）件当量长度资料不足时，可以按照下列管件的连接状况，按管网的沿程水头损失的百分数取值。

A：管（配）件内径与管道内径一致，采用三通分水时，取25%--30%；采用分水器时，取15%---20%。

B：管（配）件的内径略大于管道内径，采用三通分水时，取50%--60%；采用分水器分水时，取30%--35%。

C: 管（配）件内径略小于管道内径，管（配）件的插口插入管口内连接，采用三通分水时，取70%---80%; 采用分水器分水时，取35%---40%。

（备注：螺纹接口的阀门和管件的摩阻损失当量长度可参照GB50015---2003 《建筑给水排水设计规范》附录B选用）2. 热水管道上附件的局部阻力可参照以下计算A: 管道过滤器的局部水头损失，宜取0.01MpaB：管道倒流防止器的局部水头损失，宜取0.025---0.04 Mpa。

C：水表的水头损失，应按照选用产品所给定的压力损失值来计算。

在未确定具体产品时，可按照下列情况取用：住宅的入户管上的水表，宜取0.01 Mpa；建筑物或小区引入管上的水表，宜取0.03 Mpa。