热泵系统丨热泵系统的循环水泵如何设计、选型和配置
循环水泵的类型较多，一般用于空调系统常用的是离心式水泵;按照放置方式的不同，可以分为卧式和立式。设计水泵时的核心参数是流量、扬程，然后再充分考虑此工况时的效率。
(一)循环水泵的流量
在没有考虑同时使用率的情况下选定的水泵流量，可根据产品样本提供的数值乘以1.1～1.2倍的系数选用。
循环水泵流量计算：
(8-11)
式中
G'——机组的使用侧总水流量，m³/h;
β1——流量储备系数，β1=1.2(2用1备)，β1=1.1(1用1备)。
如果考虑了同时使用率，建议用公式(8-12)进行计算。
公式中的Q为没有考虑同时使用率情况下的总负荷。
(8-12)
式中
Q——总负荷，kW;
ΔT——供回水温差(采暖系统取5～7℃，冷暖系统取5℃)，℃。
水泵的流量=(1.1～1.2)×系统循环水量
(二)循环水泵的扬程
应为它承担的供回水管网不利环路的总水压降。不利环路阻力计算经验公式如下：
(8-13)
式中
Δp1——机组内部的水压降;
Δp2——不利环路中并联的各末端装置水压损失大一台(或部分)的水压降;
0.03L——沿程损失取每100m管长约3mH2O;
K——不利环路中局部阻力当量长度总和与直管总长的比值，不利环路较长时K取0.2～0.3，不利环路较短时K取0.4～0.6。
水泵扬程(mH2O)=(1.1～1.2)Hmax
(三)其他要求
水泵必须选用热水泵，其Q-H特性曲线，应是随着流量增大，扬程逐渐下降的曲线。同时适用于水/乙二醇(高30%)溶液。应根据水泵提供商提供的参数要求，并根据现场水力系统的要求选泵，水泵应在其高效区内运行。
(四)同型号水泵并联的工作特性
(1)水泵并联运行情况(表8-4)
表8-4 水泵并联运行情况单位：m³/h
注：
1.表中括号里的系数是1、2、3、4、5台水泵并联运行时对应单台水泵的流量与单台水泵运行时的流量偏移量;
2.表中是水泵并联运行时的流量变化情况一，需根据实际水泵台数及流量采取定的措施保证单台水泵运行时不超载;
3.超过5台水泵的情况，可以采用变频控制或加横流量的措施。
(2)5台同型号水泵的并联工作曲线(图8-3)
图8-3
5台同型号水泵的并联工作曲线一台水泵单独工作时的流量大于并联时每台水泵的流量。两台水泵并联工作时，其并联工作的流量不可能比单台水泵工作时的流量成倍增加。多台泵并联工作时更加明显，并联的水泵台数越多，每台水泵的工作效率越低。因此一般水泵选型时水泵的流量和扬程应有10%～20%的富余量。当流量较大时，宜考虑多台并联运行，并联台数不宜过多，一般不超过3台。
(五)空调冷(热)水系统耗电输冷(热)比[EC(H)R-a]
在选配空调冷(热)水系统的循环水泵时，必须根据《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2015)的有关规定，计算空调冷(热)水系统耗电输冷(热)比[EC(H)R-a]，确保符合节能原则。
空调冷(热)水系统耗电输冷(热)比应符合式(8-14)要求：
(8-14)
式中
G——每台运行水泵的设计流量，m³/h;
H——每台运行水泵对应的设计扬程，m;
ηb——每台运行水泵对应的设计工作点效率;
Q——设计冷(热)负荷，kW;
ΔT——规定的计算供回水温差，℃;
A——与水泵流量有关的计算系数;
B——与机房及用户的水阻力有关的计算系数;
α——与∑L有关的计算系数;
∑L——从冷热机房出口至该系统远用户供回水管道的总输送长度，m。
式中，ΔT、A、B、α值选取按《公共建筑节能设计标准》(GB 50189—2015)给定表格选取。
补水泵的选型
根据《采暖空调循环水系统定压》(05K210)标准，补水泵扬程应保证补水压力比系统补水点压力高30～50kPa。补水泵总小时流量宜为系统水容量的5%～10%，不得超过10%。系统水容量可按表8-5确定。
表8-5 补水泵系统的水容量(以建筑面积计)单位：L/㎡
气压罐的选型
气压罐的计算公式为：
(8-15)
式中
V——气压罐实际总容积，m³;
β——容积附加系数，隔膜式气压罐取1.05;
Vt——气压罐调节容积，不宜小于3min平时运行补水泵的流量，m³;
α——压力比α=(p1+100)/(p2+100)，p1、p2分别为补水泵的启动压力和停泵压力(表压，单位：kPa)，综合考虑气压罐容积和系统高运行工作压力的因素，α宜取0.65～0.85，必要时取0.5～0.9。
软水器与软化水箱的选型
软水器的处理水量应满足补水泵的小时流量要求。软化水系统宜设软化水箱，水箱储水容积可取0.5～1h补水泵的流量，系统较小时取较大值。
分集水器选型
分集水器是水系统中用于连接各路供、回水的分、集水装置。分集水器由分水主管和集水主管组成，分水主管连接于管网系统的供水管，它的主要作用是将来自于管网系统的水通过各分支管分配到各区域。水在管中流动时，将冷或热量传递到末端设备，再通过末端设备向室内供冷或热。回水管的另一端与分集水器的集水主管相连，在室内供冷或热后回水通过集水主管回到管网系统，完成一个循环。
分集水器一般材质为碳钢或不锈钢，针对室外地源热泵系统，也可以采用PE塑料。分集水器一般承压为低压1.6MPa，具体根据系统工作压力进行定制。
分集水器筒体直径的确定方法：
①筒体直径比汽水连接总管直径大两号以上。
②一般可以根据筒体断面流体流速经计算后确定，蒸汽流速按10m/s计算，水流速按0.1m/s、0.3m/s、0.5m/s、0.7m/s、1.0m/s计算，为便于选用，请查阅《分(集)水器分汽缸》(05K232)的选用表。
③筒体长度L根据筒体接管数确定，计算公式如下：
简化为：
(8-16)
式中，d1、d2为任意两相邻接管的外径，根据接管直径和保温层厚度确定。如接管不保温，则接管中心距必须大于d1+d2+80。
④分集水器的排污管及分汽缸的排污管和疏水管安装位置、安装方向，由工程设计决定。