空调水泵选型设计方法及案例
一，水泵选型原则及注意事项
（1）首先要满足最大运行工况的流量和扬程，并使水泵的工作状态点处于高效率范围；
（2）水泵的流量和扬程应有10%-20%的富裕量；
（3）当流量较大时，宜考虑多台并联运行，并联台数不宜超过三台； （4）多台泵并联运行时，应尽可能选择同型号水泵；
（5）选泵时必须考虑系统压力对泵体的作用，注意水泵壳体和填料的承压能力以及轴向推力对密封环和轴封的影响；特别对于闭式循环系统，在选择水泵时应确保水泵所能承受的静压值满足要求；
（6）开式系统总扬程和闭式系统不同，开式系统总扬程包括管道损失扬程和设备损失扬程；闭式系统除管道损失扬程和设备损失扬程外，还包括系统的实际扬程（水泵吸入扬程和输出扬程）。 1.17.1.3 水泵选型步骤 （1）水泵流量的确定
水泵的流量一般应为系统最大循环水流量，并取一定的富余量——单台一般取10%，两台及以上并联取20%。
对于冷热水系统水流量，水泵流量应按最大负荷计算：
()()
1c h j Q W t t ψρ+=
-
式中 W ——冷热水总水量（m ³/s ）；
Q ——各房间设计工况时的负荷总和（kW ）
c ——水的比热容，取4.187k J/（kg ·k ）； ρ——水的密度，取1000k g/m ³； t h ——回水的平均温度，℃； t j ——供水温度，℃；
ψ——富裕系数，单台水泵一般取10%，两台及以上并联取20%。 （2）水系统水管管径的选型计算
对于冷热水系统水管，目前管径的尺寸规格有：DN15、DN20、DN25、DN32、
DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600（DN 表示工称直径，单位mm ）。
对于家用热水系统，还常用到聚丙烯管（PPH 、PPB 和PPR 管），目前管径的尺寸规格有：dn16、dn20、dn25、dn32、dn40、dn50、dn63、dn75、dn90、dn110（dn 表示工称外径，单位mm ）。
水管的水流速主要考虑经济和噪声两个因素。管内的水流速过大，管路阻力过大，噪声增大、水泵耗工增加；管内流速过低，则管径选择太大，不经济。根据经验，大管（总管）流速可以取的大一些，小管（分支管）的流速可以小一点。 下表为热水系统管路允许最大经济流速（m/s ）。
表1冷热水系统管路允许最大经济流速（m/s ）
表2 冷热水管最大流速（m/s ）
行验证，直到符合要求为止。
0.5
4u G d π⎛⎫= ⎪⋅⎝⎭
式中 d ——计算管内径（mm ）；
G ——通过该段管的水流量（m3/s ） u ——通过该段管的水流速（m/s ）
注意：一般选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN40，那么所选水泵的进出口管径应为DN32。 1.17.1.4 水泵扬程的确定
水系统中水流经管子、管件表面时会有一定的摩擦力损失，此损失即是水泵的损失扬程，损失扬程主要跟流速、管径、水管内表面粗糙度、水管长度、管件、管路配件等有关。
水系统中的阻力损失主要有沿程阻力损失和局部阻力损失两部分组成，沿程阻力和局部阻力之和，即为水系统的总阻力损失，也即水泵所需提供的总扬程。
水在管道内流动的沿程阻力损失：
2u 2l l H d g
λ=
式中 u——水流速，m/s ； l ——管段的长度，m ；
λ——摩擦阻力系数，无因次量，其值与管内流体所处的流态有关 水在管道内流动的局部阻力损失：水流动时遇到弯头、三通及其他配件时，因摩擦及涡流而产生的局部阻力计算公式为：
2
u 2g
ζ=f H
式中 ζ——局部阻力系数； u——水流速，m/s g——重力加速度。
计算中，热水系统局部阻力系数ζ可参考下表。
表3 热水及蒸汽供暖系统局部阻力系数ζ值
具体的计算步骤如下：
①找出水系统的最不利环路，一般取供水最远端所在环路为最不利环路；
②根据管径或流速不同将最不利环路分为几个管段，计算每一段的沿程损失和局部损失；
③汇总整个最不利环路的总阻力损失，即为所需水泵的扬程。
特别地，工程上对于水系统有较简便的估算公式：
Hmax=ΔP1+ΔP2+0.05L(1+K)
式中ΔP1——最不利环路中机组换热器水压降；
ΔP2——最不利环路中末端水压损失最大一台的压损；
0.05——在最不利环路中，大致取每100m管长沿程损失为5mH2O;
L——最不利环路的总水管长度；
K——最不利环路中局部阻力当量长度总和与直管长度的比值，当最不利环路较长时K取0.2~0.3，较短时K取0.4~0.6。
1.17.1.5 水泵的安装方向
对于卧式离心泵和立式离心泵，已经有明确的安装方向；
对于屏蔽泵，安装要求旋转轴必须水平，并且水泵出水口不能朝下，见下图。
1.17.2水泵选型验证
以制冷量为16kW的冷水机组应用于北方地区典型的三室两厅户型、安装四台风机盘管制冷为例，进行水泵选型验证（安装平面图如图X所示）。
图X 典型三室两厅房间及其风机盘管布局
各房间选择的风机盘管机型见表X 所示。
表X 各房间风机盘管型号
选型计算： ①水流量计算
()()
()()
311610.1 3.025/127c h j Q W m h t t ψρ+⨯+=
=
=⨯⨯-- 4.1871000
由上可知，该系统需要一台流量为3.025m3/h 水泵。 ②水管管径与压损确定
按照上述计算步骤，计算每一段的管径与阻力损失，详见下表：
