理论派+实践派，教你彻底学会采暖系统水泵的计算和选型！
《空气源热泵供暖入门百科》
文_叶泽文/王建南
采暖系统水泵的选型，在我们的微信群里大概被问了10000遍了。有人想知道选型过程，有人就想知道个结果。今天，我们把水泵选型分为“理论派”和“实践派”两篇文章来给大家“科普”。在理论派里，我们请格兰富来教大家通过严谨的科学计算进行选型。在实践派里，我们请热泵商学院最好的讲师王建南、王言明、安建新教大家最大限度的利用经验来选型。
理论派：热泵采暖系统水泵选型要点
有液体的地方，就有泵。水泵，为空气源热泵采暖水系统提供循环的动力，是采暖水路系统的核心零部件。
泵正确选型的必要性
从目前空气源热泵应用情况看，水泵的选型仍存在很多不合理之处。由于选型的不合理，许多水泵处于不合理的运行状况，运行效率低，浪费大量能源。据统计，空气源热泵采暖系统水泵的能耗占整个采暖季能耗的10%~18%。可见，水泵的能耗所占比例不低，不同水泵的能耗差异也很大。还有的水泵由于选型不对，水泵失效导致系统无法正常运行。合理选择水泵，对系统高效、可靠运行具有重要意义。
泵正确选型考虑必要因素
如何正确选泵？水泵的选型前必须要了解具体的系统状况，依据系统的制冷、制热量、设计供回水温差、液体温度、安装位置等情况，以及初投资、运行费用等综合考虑。具体来说，需要考虑以下几点：
根据系统的制冷、制热量，设计供回水温差，计算出系统的设计流量，从而确定水泵的流量；
根据主机的水力特性曲线、末端系统的水力特性曲线，拟合出整个采暖系统的特性曲线，确定系统设计的流量下，系统的水阻，即水泵的扬程；
考虑液体的特性，液体是水还是防冻液？如果是防冻液，防冻液的成分、浓度需要确认，不同成分、浓度的防冻液对于泵的Q-H(流量-扬程)曲线有影响，在选型时必须要考虑，水泵厂家可以提供不同液体的Q-H曲线；液体温度对于水泵选型也至关重要，如果系统有制冷功能，液体温度一般设计7℃供水12℃回水，此时必须要考虑冷凝水对于水泵可靠性的影响。同时水泵的安装也是很关键。水泵安装在回水侧对于减少冷凝水的生成也是有好处的。
除了考虑泵的性能、可靠性，还要考虑噪音、安装位置、空间等因素。对于噪音要求较高的分户式采暖系统，适宜选择屏蔽泵；对用商用机组所用水泵的选型，要考虑安装空间情况，来决定是选择立式泵或者卧式泵，一般情况下，立式泵所占空间少但价格会略高于同等性能的卧式泵；考虑到系统的节能性，还需要根据工程预算以及投资回报率等考虑是否需要选择变频泵。
除了上述因素，水泵选型时，特别是非屏蔽水泵，需要向水泵厂家索取NPSH(净正吸程)曲线。NPSH用来表示泵内的压力损失及汽化压力。用于计算泵所需的入口压力，以避免气蚀现象的发生，否则水泵就会发生气蚀破坏水泵。特别需要留意的是，水泵在不同的液体温度、流量下，所要求的最低入口压力都是不一样的。
水泵工作点及系统特性曲线
在讲述水泵流量及扬程计算之前，首先引进水泵工作点以及系统水力特性曲线两个概念。水泵工作点，即水泵工作的流量及扬程等参数；系统水力特性曲线，即输送液体在系统中损失的压力。在闭式系统中(液体循环)，系统特性曲线起点将始终位于0.0(0流量；0扬程)；在开式系统 (液体循环)中，该起点将取决于(几何升程)。一般的采暖系统，都会采用闭式系统。
热泵水路系统的系统特性曲线，由主机的换热器、阀门、末端以及连接水路的管路、弯头等的水路部件水阻曲线所组成。水路系统的不同部件是通过串联与并联连接起来的，并联时系统特性曲线的H(扬程)会降低，曲线水平叠加；串联时系统特性曲线的H(扬程)会增加，曲线垂直叠加。
这里需要强调的是，水阻并非是一个固定值，它是一条与流量对应的曲线。对于所有系统特性曲线而言，其普遍特性为Q(流量)和H(扬程)之间有一对应关系：如果Q降为1⁄2，H将会将至1⁄4。
行业很多人都误以为，水泵的工作点是设计出来的固定点。实际上，水泵的性能是以Q-H(流量-扬程)曲线来表述的，理论上水泵可以在Q-H曲线上任意点工作。同一台水泵，在不同的系统或者在同一个系统阀门开启不同的情况下，水泵的工作点都是不一样的。水泵的实时的工作点是水泵的Q-H曲线与系统的特性曲线交点。
水泵流量的确定
水泵选型的第一步，是要确定水泵的流量。系统设计流量一般都可以通过计算得出。通常情况下，行业都是按照1KW的换热量0.172m³/h来计算。其实，这计算方法仅仅针对设计换热温差是5℃适用。系数0.172的由来可以看下面的计算过程：
换热量与比热容、温度变化的关系：Q=CM△T
C——比热容，水的比热容是4.2×10³J/kg·℃；M——质量；△T——温度的变化(不论温度升高还是降低永远取绝对值)
千瓦时与焦耳的关系：1kw·h=1000w×3600s=3600000J
一般情况下，取温差5℃，可以计算出1Kw制热量所需的水流量为：
即流量F=Q×0.1714m³/h
针对不同的换热温差，可以根据上述的计算过程计算出来所需的流量。
水泵扬程的确定
从水泵的工作点的形成机理可以知道，水泵所需要的扬程，即设计流量下，对应系统特性曲线的阻力。为了确定水泵的扬程，我们可以通过测试主机的水力特性曲线（经销商可以向主机厂家获取此曲线），以及向管路、阀门、末端等厂家获取对应零部件的特性曲线，再根据各自在水路的连接是串联或并联，依据上述的原则，即可拟合出整个系统的特性曲线。拟合出来的曲线，我就可以查到不同流量下，整个水路系统对应的阻力。
有时候由于部分组件的水力特性曲线不准确或者拟合过程中存在误差，所需的流量与实际工作流量存在差异。这时候可以通过流量与阻力的平方关系快速算出实际工作流量所需的水泵扬程。
举个例子，已知道A系统设计流量是2.6m³/H。安装了UPMXL GEO 25-125 130水泵后的实际流量是2.0m³/H，为了系统能达到2.6 m³/H的流量，我们究竟需要选择一款怎么样的水泵才能达到目的？
从下面的水泵Q-H曲线可以得到，2.0 m³/H流量时，水泵的扬程是12m，即可以通过下面的关系计算出这系统要达到2.6 m³/H流量，水泵在此流量下的扬程H需要达到20.28m的扬程。
水泵的流量扬程确认后，再综合上述的选型所需考虑的因素，即可选择到合适的水泵。
※ 本条答案贡献者：格兰富水泵（上海）有限公司，叶泽文。
实践派：不要繁琐计算，凭经验确定选型
现在说说水泵，现在用的水泵，包括做生活热水，一个是循环泵，还有一个增压泵，循环泵有屏蔽的，有管道的，增压泵有单极，有多极的。其实在做水这块，很多人在选泵的时候都非常迷茫，水泵不够用再加大。
这儿有个经验值，现在空气源热泵地暖系统供回水是5℃温差，风机盘管也是5℃温差，在5℃温差的情况下，一个千瓦需要水的循环量是172 升。举例子，每一台型号的风机盘管有制冷量和制热量，比如说10 个千瓦制热量，选屏蔽泵的时候可以去看曲线图，就是满足流量就是10 乘以172 升，就得出满足2吨流量的水泵就可以了。在别墅小系统中，闭式系统优先考虑流量，其次考虑扬程，但开式系统优先考虑扬程，其次考虑满足流量。
水泵有个曲线，现有水泵铭牌标明流量多少和扬程多少，这个值都是两个极端点，扬程指的是最高扬程，最高扬程意味着流量是最小。如果在扬程最高的时候，这个点流量是接近0，如果说是流量最大的时候，这个值的时候，扬程也意味着0，很多人吃亏就在这两个值上面。
选购水泵，一定要看它的曲线图，有一个适用值，讲的最简单，大概取70%就可以了。比如10 米的扬程，这个值7 米。这个值出完，流量取到70%，比如说是5 吨的，70% 是3.5 吨，是它的交叉点，这才是它的工作曲线，所以买水泵的时候，大家千万不要只看铭牌。大厂的水泵无论是说明书，还是使用书，每一款泵都有工作曲线图，以为只看铭牌就可以了，结果吃亏了。
如果扬程不足的情况下，不要去换一台更大的水泵，加一台水泵就好了。这时候两台泵串联，串联是提高扬程的，比如是额定10 米扬程的泵，两个泵串起来就可以。串联的时候是增加扬程。
当流量不足的时候可以并联水泵，但有一点很关键，两台泵必须要装单向阀，否则的话两台泵工作的时候会倒水，单向阀一定要加，它的系数同样是按照额定的流量×2×0.9，并联时候泵最多三台，单台的时候同样是×0.9 系数。在泵配管的时候，这个泵都是小一级，大家有没有发现，你做一寸接管的时候，真正泵的腔口只有6 分，便于涡旋增压。
※ 本条答案贡献者：福州乌兰节能，王建南。
以上文章选自《空气源热泵供暖入门百科》，11字，汇聚了热泵采暖常见的60个问题。你懂得，我们出书的原则是有料，实用，没有长篇大论的理论，又不缺乏必要的理论。总体来说，这本书“内容全、数据多”。这本书里，把热泵采暖的主机、国标、系统配件、系统方案设计（包括热负荷计算、各种修正、主机选型等）、常见故障、费用、销售话术等涉及到了。
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版权：节选自《空气源热泵供暖入门百科》第16、17章节。