第 3章 液体输配管网水力特征
与水力计算
基本水力特征
? 任意两个断面之间的能量方程
21
2
22
2122~1
2
11
1 2))((2 ?????????? P
vPPgHHvP
jqaj
????
212122~11 )( ??????? PPPgHHP jqj ?
? 位压（水柱压力）大。要注意其对于液体管网运行的影响。
? 空气渗入会严重影响管内的正常流动，要重视“排气”。
3.1.1 闭式液体管网水力特征
iGiqi PPP ???
）（ 1-3 j
j
j
i
Gi HgldgP ?????? ?? ??
)( tj
j
lji PPP ????? ?
3.1.1.1 重力循环液体管网的工作原理与水力特征
i
j
j
j
i
Gi
P
Hg
ldgP
??
????
??
?
?
?
?
Phg
hghg
hghghhg
gh
hh
hgg
????
??
????
)(
)(
00
11
??
??
???
忽略管道散热的影响：
? 起循环作用的是散热器（冷却中心）和锅炉（加热中心）
之间的水柱密度差与高差的乘积。如供水温度为 95℃,回
水 70℃,则每米高差可产生的作用压力为 156 Pa。重力循
环的作用压力不大，环路中若积有空气，会形成气塞，阻
碍循环。例如在下降的回水管中，有个充满回水管断面，
高仅 2cm的气泡，就可产生约 192Pa的反循环力。因此要特
别重视排气。
? 为了排气，系统的供水干管必须有 0.5～ 1.0%向膨胀水箱
方向上坡度，散热器支管的坡度一般取 1%。在重力循环
系统中，水的流速较低，空气能逆着水流方向，经过供水
干管聚集到系统的最高处，通过膨胀水箱排除。
（ 1）并联管路的水力特征
? 环路 a-S1-b-热源 -a
)(11 ghG ghP ?? ??
?环路 a-S2-b-热源 -a
)(
))((
21
212
ghG
ghG
ghP
hhgP
??
??
???
???
双管系统的垂直失调
? 当上下层环路的管道、散热器尺寸一致时，必然
出现上层的流量大于下层的情况。在供热系统中，
称为垂直失调。
? 解决办法：在设计时正确计算不同环路的循环动
力，采用不同的管道与设备尺寸及调节措施。
并联管路的阻力与流量分配
? 共用管路是 b-热源 -a，独用管路 a-S1-b和 a-
S2-b处于并联，它们的阻力分别为：
abghbaS
abghbaS
PhhgP
PghP
??
??
??????
?????
热源
热源
))((
)(
21
1
2
1
??
??
? 并联的独用管路的阻力等于各自的资用动力。
它们之间的流量分配：
21
21
1:1:
SSLL ?
（ 2）串联管路的水力特征
? 环路动力：
)()( 2211 ggG ghghP ???? ????
?
?
??
n
j
gjjG ghP
1
)( ??
。高差最小的散热器开始的排序是从与加热中心
中心的高差。时，是散热中心与加热
组散热中心的高差。组散热中心与第第
j
j
jjh j
1
1:
?
?
?各个散热中心处于同一环路，循环动
力相同。
?需要计算从各个散热中心流出的流体
的密度。
密度推算
)(
86.0
hg
L tt
QG
??
?
)(
187.4
6.3
1
hgn
k
k
n
jk
k
g
L
n
jk
k
gj
tt
Q
Q
t
G
Q
tt ???
?
?
??
?
??
?
??
tj是第 j组散热器出流流体的温度。根据温度，求取各个密度
值。
单管系统的垂直失调
? 在串联环路中，各层散热器循环作用压力是同一
个，但进出口水温不相同，越在下层，进水 温
度越低。
? 由于各层散热器的传热系数 K随各层散热器平均
计算温度差变化，在选择设备时没有正确考虑这
一点，也会带来各个散热器的散热量达不到设计
要求。引起垂直失调。
（ 3）水在管路中沿途冷却的影响
?上述分析, 没有考虑水在管路中沿途冷却的因素 。 水的温
度和密度沿循环环路不断变化, 不仅影响各层散热器的进,
出口水温, 同时也影响到循环动力 。 由于重力作用形成的
循环动力不大, 在确定实际循环动力大小时, 必须加以考
虑 。
?精确计算：必须明确密度沿程变化的关系式 。
?在工程中, 采用简化处理 。 首先只考虑水在散热器内冷却,
然后根据不同情况, 增加一个考虑水在循环管路中冷却的
附加作用压力 。 它的大小与系统供水管路布置状况, 楼层
高度, 所计算的冷却中心与加热中心之间的水平距离等因
素有关 。 其数值可从采暖设计手册查取 。
G fiG h iGi PPP ??
3.1.1.2 机械循环液体管网的工作原理与水力特征
iGiq PPP ???
G fiG h iGi PPP ??
Giq PP ??
3.1.2 闭式液体管网水力计算
? 液体管网和气体管网在水力计算的主要目的、基
本原理和方法上是相同的。只是因为液体的物性
参数与气体有显著差别，液体管网的工作参数也
与气体管网有一定区别，所以二者水力计算使用
的计算公式和技术数据有所不同。
3.1.2.1 液体管网水力计算的基本公式
（ 1）摩擦阻力：
./
1025.6 5
2
8
hkgG
d
GlRP
mml
管段流量，??
?????? ?
?
?
25.0
Re
64
11.0
Re
51.2
71.3
lg01.2
1
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
??
d
k
d
k
?
??
?室内管网，常处于紊流过渡区：
?室外管网，常处于阻力平方区,25.0
11.0 ??????? dk?
（ 2）局部阻力
? ??? 2
2v
P c ??
3.1.2.2 液体管网水力计算的主要任务和方法
任务 （ 1）, 已知管网各管段的流量和循环动力,
确定各管段的管径 。
方法,压损平均法 。 预先求出管段的平均比摩阻,
作为选择管径的控制参数 。
?? l
PR zh
pj
?
损失的百分比。－－沿程损失占总阻力?
然后根据各管段流量和 Rmp，用公式或图表计算管
径，选择接近的标准管径，然后根据流量和选定
管径计算阻力损失，并核算资用动力和计算阻力
的不平衡率是否满足要求。
? 任务（ 2）, 已知各管段的流量和管径，确定管
网的需要压力。
? 方法,首先计算最不利环路各管段的压力损失，
如果不能忽略重力作用，计算重力作用形成的循
环动力。按下式确定管网的需用压力：
G z b lz b lq PPP ???
然后计算其他环路的资用压力，用压损平均法
对各个环路不与最不利环路共用的各个管段进
行压损平衡。
? 任务（ 3）,已知各管段的流量，确定各管段的管
径和管网的需用压力。
? 方法,首先用假定流速法计算最不利环路。根据
管网的技术经济要求，选用经济流速或经济比摩
阻，用公式或图表确定管径，计算各个管段的阻
力损失，进而确定管网的需用压力。
? 然后计算其他环路的资用压力，用压损平均法对
各个环路不与最不利环路共用的各个管段进行压
损平衡。
室内采暖管网最大允许的水流速：
? 民用建筑 1.2m/s
? 生产厂房的辅助建筑物 2m/s
? 生产厂房 3m/s。
室外供热管网 最大允许的水流速, 3.5m/s
室内供热, 空调水管网的经济比摩阻：
60~120Pa/m.
室外供热管网的经济比摩阻：
主干线,30~70pa/m
支线,<300Pa/m
?任务（ 4）,已知管网各管段的管径和该管段的允
许压降，确定通过该管段的水流量。
?方法,利用公式和图表计算。
在用水流量携带热量（冷量）的工程中，实际
上的已知量是散热量（吸热量）。它和换热设备有
关。采用此方法是通过调整换热设备来满足已定的
热量（冷量）需求。
3.1.2.3 重力循环双管系统管网水力计算
? 〔 例 3-2〕
计算准备：绘制管网图、管段编号、计算各个管段的设计流量。
（ 1）选最不利环路,通过立管 Ⅰ 的最底层散热器 Ⅰ 1（ 1500W）的环路。
这个环路从散热器 Ⅰ 1顺序地经过管段①、②、③、④、⑤、⑥，进入
锅炉，再经管段⑦、⑧、⑨、⑩、⑾、⑿、⒀、⒁进入散热器 Ⅰ 1。
（ 2）计算最不利环路循环动力：
Pa818
350)92.96181.977(381.9
(
?
?????
???? GfghGfGhG PghPPP ）＋??
》或《供热工程》。查《简明供热设计手册:GfP
（ 3）确定最不利环路各管段的管径
1）计算平均比摩阻。
P a/ m 84.35.1 0 6 8 1 85.0 ????? ?? lPlPR Gzhpj ??
2）根据各个管段的流量，用热水采暖水力计算表，选择接
近 Rpj的标准管径，并根据流量和管径，查出实际比摩阻。
如管段 ②，流量 272kg/h,Rpj＝ 3.84Pa/m，查表选
DN32的管径，根据流量 272kg/h和 DN32的管径，查得流
速 0.08m/s，比摩阻 3.39Pa/m。填入表中，并计算该管段
的摩擦阻力。
3）相同方法确定出最不利环路的所有管段的管径。
（ 4）统计该管段的局部阻力系数，计算局部阻力。
（ 5）求各管段的压力损失 ＝沿程阻力损失＋局部阻力损失。
（ 6）计算最不利环路的总阻力。
Pa 7 1 2)( 141 ??????? ?cmlz bl PPP
（ 7）核算压力富余值。
%10%13%100712 712818%100% ??????? ????
z b l
z b lG z b l
P
PP
至此，最不利环路计算完成。
（ 8）其他环路计算
? 确定通过立管 Ⅰ 第二层散热器环路中各管段管径。
Pa 1 2 8 5)( 222 ???? ?? G f I Ighz h I I PgHP ??
?不与最不利环路共用的管段是 15,16，共用的管
段是 2-13。管段 15,16的资用动力：
4 9 9 P a3 2 )-( 8 1 8- 1 2 8 51322)1615( ????? ??? PPP z h I Iz h I
P a / m 9.495 4995.0)1615( ????pjR
? 用同样的方法，根据管段 15和 16的流量 G及平均
比摩阻，确定管径 d,Rm并计算摩擦阻力、局部阻
力。管段 15和 16的总阻力为 524Pa。
? 核算资用动力与计算阻力的不平衡率。
）（允许值,1 5% %5%1 004 99 5 244 99 ?????
?用同样的方法，依次计算 I立管第 3层,II,III、
IV,V各立管各层的管路。
说 明
? 有的环路中，管段已选用了最小管径，仍
不能实现允许的不平衡率，可通过调节装
置在运行时进行调节。
? 离热源较远的立管、各层支管及共用管段
选用较大的管径，便于离热源较近立管各
个环路实现平衡。
3.1.2.4 机械循环液体管网的水力计算方法
（ 1）室内热水采暖管网
?与上级管网采用直接连接的管网
循环动力由上级管网提供。室内管网的资用压
力往往比较大，特别是距离循环动力比较近的建筑
物。此时，按资用压力计算得出的最不利环路的平
均比摩阻较大，按此选用管径，造成管内流速高、
噪音大，且其他环路难于平衡。故一般按控制比摩
阻 60～ 120Pa/m进行计算，剩余压力靠入口减压装
置消耗。
?与上级管网采用间接连接的室内管网
水力计算的目的是确定管网的需用压力和各管
段管径。仍按控制比摩阻进行计算。
?关于重力循环动力
水在管道内冷却的附加作用压力可不考虑。对
双管系统，要考虑水在散热器冷却的重力循环动力；
单管系统，若各立管楼层数相同，可不考虑，若不
同，要考虑。
（ 2）空调冷冻水管网
? 一般是建筑物自成系统（现在也有区域供
冷，如北京的中关村）。水力计算目的是
确定管网的需用压力。按照推荐流速和控
制比摩阻选择最不利环路的管径，再对其
他环路进行压损平衡。
? 供回水温差小，不考虑重力作用形成的循
环动力。
（ 3）关于同程式系统管网
?当管网较大时，常采用同程式管网。
?按控制比摩阻，先计算最远立管，再计算最近立
管。这样，就所有干管管径即被确定。校核二者的
不平衡率。然后计算其他立管，确定其管径。按压
损平衡方法进行。最后计算管网的需用压力。
3
1
4
2
提 醒
? 注意阻力计算公式的选用及修正。
? 注意粗糙度等基础参数的取值。
? 灵活应用各种计算参考资料（图表）。
? 阅读规范的相关条文。
!, 采暖通风与空气调节设计规范, GB50019-2003
（ 4）枝状室外供热管网的水力计算
!,城市热力网设计规范, CJJ34-2002
水力计算任务,根据已知流量，确定各个管
段的管径。计算管网的需用压力。
计算的基本方法：
? 先按控制比摩阻计算最不利环路，再对其
他环路进行压损平衡。
? 不考虑重力作用形成的动力。
基本公式
? 流量的单位是 t/h； K=0.5mm.； 1025.6 5
2
t2
m d
GR
?
???? 25.0)(11.0 dK??
25.5
2
25.03
m 1088.6 d
GKR t
?
???； ?? dld ?? ??? ?25.0
25.1
1.9 Kdl d
zhd lRllRP mm )( ????
可查图表得到。,dl?
〔 例 3-3〕 某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布置图（各管
段的长度、阀门及方形补偿器的布置）见图 3-1-7。网路的计算
供水温度 t1′ =130℃,计算回水温度 t2′ =70℃ 。用户 E,F,D的
设计热负荷 Qn′ 分别为,3.518 GJ/h,2.513 GJ/h和 5.025GJ/h。
热用户内部的阻力为 Δ P=5× 104 Pa。试进行该热水网路的水力
计算。
（ 1）准备工作
? 管网图绘制、标注管段编号、长度、管件，计算
设计流量，填入绘制的计算表格。
? 例管段 B-E的设计流量计算如下：
t / h00314k g / h 00314C 70-130)Ckg/(kJ 187.4 k J / h 10 10518.3 o
39
＝）（ ???? ???
?
? EBG
（ 2）最不利环路计算
? 说明：
? 室外热水管网的回水管路沿供水管路相同的
路径布置，管径、管内流量与对应的供水管
段相同，故只进行供水管路的计算。
? 一般是闭式管网（即不从管网取出热水）。
但只计算供水供水管路，因此，也称最不利
环路的管线为“主干线”。
本例选 A-B-C-D为主干线。比摩阻
30~70Pa/m。
管段 AB：
? 流量 44t/h。查表，取 d=150mm,R=44.8Pa/m
? 闸阀 1个，方形补偿器 3个，当量长度：
Pa 1 1 1 3 04 8, 4 424 4, 8
m 44.24844.48200
m 44.4834.15124.2
???
???
?????
总压力损失
折算长度
dl
相同方法计算管段 BC,CD。
（ 3）计算其他支路
? 对其他环路进行压损平衡。
? 管段 BE：
Pa 2 0 9 22 4 6 7 5-2 6 7 6 7
Pa2 4 6 7 5m6.886.1870
P a / m 2 7 8, 5R7 0 m md
P a / m 2 3 9
)6.01(70
2 6 7 6 7
R
6 0 %
Pa 2 6 7 6 7
0
pj
??
????
??
?
?
?
?
????????
?????
富余压力
，
，则查表取
，则：的设局部阻力是沿程阻力
＋
资用动力
BEzh
ABCDBCAB
GG z b lz b l
ΔPL
PPPP
PPP
同理计算管段 CF。
3.2 开式液体管网水力特征与水力计算
112 )( HhHHghH ???????? ?
方程：进口与出口之间的能量
? 水泵扬程需要克服进出口的高差。
3.2.1 建筑给水管网水力计算
3.2.1.1 确定设计流量与管径
?流量的确定
要考虑末端用水器具的同时用水系数（即同时给水百
分数），分两种情况采用不同的计算公式。
（ 1） 用水时间集中，用水设备使用集中，同时给水百
分数高的建筑，如工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、
食堂餐厅、实验室、影剧院、体育场等 。
iiig bnqq ??
（ 2） 用水时间长，用水设备使用不集中，同时给水百分数
随用水器具数量增加而减少的建筑，如住宅、宾馆、医院、
学校、办公楼等，用水器具种类多，且各种用水器具的额定
流量又不尽相同，为简化计算，将安装在污水盆上，管径为
15mm的配水龙头的额定流量 0.2L/s作为一个当量，其它用水
器具的额定流量对它的比值，即为该用水器具的当量值。用
下式计算管段的给水设计秒流量 qg：
ggg kNNq ?? ?2.0
?管径的确定
按控制流速范围来确定。
设计时给水管道流速应控制在正常范围内：生
活或生产给水管道，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
的水流速度，可采用 0.8～ 1.0m/s；消火栓系统，消
防给水管道，不宜大于 2.5m/s；自动喷水灭火系统
给水管道，不宜大于 5.0m/s，但其配水支管在个别
情况下，可控制在 10m/s以内。按流量和流速确定管
径规格后，需按确定的管径核算实际流速。
3.2.1.2 建筑 给水管网水头损失计算
（ 1）沿程阻力
选用公式或图表计算。注意它们的使用条件。
参考书, 建筑给水排水工程, （第四版）王增长 主编
（ 2）局部阻力
一般不作详细计算, 可按下列管网沿程水头损失的百分
数采用,
生活给水管网为 25%～ 30%；
生产给水管网；生活, 消防共用给水管网；生活, 生产,
消防共用给水管网为 20%；
消火栓系统消防给水管网为 10%；
自动喷水灭火系统消防给水管网为 20%；
生产, 消防共用给水管网为 15%。
沿程阻力＋局部阻力?? 2H
（ 3）水表阻力
是较为特殊的局部阻力。
b
g
K
q
H
2
3 ??
（ 4）管网需用压力
出水头。－－配水最不利点的流4
4321
H
HHHHH
?
????????
【 例 3-4】
与水力计算
基本水力特征
? 任意两个断面之间的能量方程
21
2
22
2122~1
2
11
1 2))((2 ?????????? P
vPPgHHvP
jqaj
????
212122~11 )( ??????? PPPgHHP jqj ?
? 位压（水柱压力）大。要注意其对于液体管网运行的影响。
? 空气渗入会严重影响管内的正常流动，要重视“排气”。
3.1.1 闭式液体管网水力特征
iGiqi PPP ???
）（ 1-3 j
j
j
i
Gi HgldgP ?????? ?? ??
)( tj
j
lji PPP ????? ?
3.1.1.1 重力循环液体管网的工作原理与水力特征
i
j
j
j
i
Gi
P
Hg
ldgP
??
????
??
?
?
?
?
Phg
hghg
hghghhg
gh
hh
hgg
????
??
????
)(
)(
00
11
??
??
???
忽略管道散热的影响：
? 起循环作用的是散热器（冷却中心）和锅炉（加热中心）
之间的水柱密度差与高差的乘积。如供水温度为 95℃,回
水 70℃,则每米高差可产生的作用压力为 156 Pa。重力循
环的作用压力不大，环路中若积有空气，会形成气塞，阻
碍循环。例如在下降的回水管中，有个充满回水管断面，
高仅 2cm的气泡，就可产生约 192Pa的反循环力。因此要特
别重视排气。
? 为了排气，系统的供水干管必须有 0.5～ 1.0%向膨胀水箱
方向上坡度，散热器支管的坡度一般取 1%。在重力循环
系统中，水的流速较低，空气能逆着水流方向，经过供水
干管聚集到系统的最高处，通过膨胀水箱排除。
（ 1）并联管路的水力特征
? 环路 a-S1-b-热源 -a
)(11 ghG ghP ?? ??
?环路 a-S2-b-热源 -a
)(
))((
21
212
ghG
ghG
ghP
hhgP
??
??
???
???
双管系统的垂直失调
? 当上下层环路的管道、散热器尺寸一致时，必然
出现上层的流量大于下层的情况。在供热系统中，
称为垂直失调。
? 解决办法：在设计时正确计算不同环路的循环动
力，采用不同的管道与设备尺寸及调节措施。
并联管路的阻力与流量分配
? 共用管路是 b-热源 -a，独用管路 a-S1-b和 a-
S2-b处于并联，它们的阻力分别为：
abghbaS
abghbaS
PhhgP
PghP
??
??
??????
?????
热源
热源
))((
)(
21
1
2
1
??
??
? 并联的独用管路的阻力等于各自的资用动力。
它们之间的流量分配：
21
21
1:1:
SSLL ?
（ 2）串联管路的水力特征
? 环路动力：
)()( 2211 ggG ghghP ???? ????
?
?
??
n
j
gjjG ghP
1
)( ??
。高差最小的散热器开始的排序是从与加热中心
中心的高差。时，是散热中心与加热
组散热中心的高差。组散热中心与第第
j
j
jjh j
1
1:
?
?
?各个散热中心处于同一环路，循环动
力相同。
?需要计算从各个散热中心流出的流体
的密度。
密度推算
)(
86.0
hg
L tt
QG
??
?
)(
187.4
6.3
1
hgn
k
k
n
jk
k
g
L
n
jk
k
gj
tt
Q
Q
t
G
Q
tt ???
?
?
??
?
??
?
??
tj是第 j组散热器出流流体的温度。根据温度，求取各个密度
值。
单管系统的垂直失调
? 在串联环路中，各层散热器循环作用压力是同一
个，但进出口水温不相同，越在下层，进水 温
度越低。
? 由于各层散热器的传热系数 K随各层散热器平均
计算温度差变化，在选择设备时没有正确考虑这
一点，也会带来各个散热器的散热量达不到设计
要求。引起垂直失调。
（ 3）水在管路中沿途冷却的影响
?上述分析, 没有考虑水在管路中沿途冷却的因素 。 水的温
度和密度沿循环环路不断变化, 不仅影响各层散热器的进,
出口水温, 同时也影响到循环动力 。 由于重力作用形成的
循环动力不大, 在确定实际循环动力大小时, 必须加以考
虑 。
?精确计算：必须明确密度沿程变化的关系式 。
?在工程中, 采用简化处理 。 首先只考虑水在散热器内冷却,
然后根据不同情况, 增加一个考虑水在循环管路中冷却的
附加作用压力 。 它的大小与系统供水管路布置状况, 楼层
高度, 所计算的冷却中心与加热中心之间的水平距离等因
素有关 。 其数值可从采暖设计手册查取 。
G fiG h iGi PPP ??
3.1.1.2 机械循环液体管网的工作原理与水力特征
iGiq PPP ???
G fiG h iGi PPP ??
Giq PP ??
3.1.2 闭式液体管网水力计算
? 液体管网和气体管网在水力计算的主要目的、基
本原理和方法上是相同的。只是因为液体的物性
参数与气体有显著差别，液体管网的工作参数也
与气体管网有一定区别，所以二者水力计算使用
的计算公式和技术数据有所不同。
3.1.2.1 液体管网水力计算的基本公式
（ 1）摩擦阻力：
./
1025.6 5
2
8
hkgG
d
GlRP
mml
管段流量，??
?????? ?
?
?
25.0
Re
64
11.0
Re
51.2
71.3
lg01.2
1
?
?
?
?
?
?
??
?
?
?
?
?
?
??
d
k
d
k
?
??
?室内管网，常处于紊流过渡区：
?室外管网，常处于阻力平方区,25.0
11.0 ??????? dk?
（ 2）局部阻力
? ??? 2
2v
P c ??
3.1.2.2 液体管网水力计算的主要任务和方法
任务 （ 1）, 已知管网各管段的流量和循环动力,
确定各管段的管径 。
方法,压损平均法 。 预先求出管段的平均比摩阻,
作为选择管径的控制参数 。
?? l
PR zh
pj
?
损失的百分比。－－沿程损失占总阻力?
然后根据各管段流量和 Rmp，用公式或图表计算管
径，选择接近的标准管径，然后根据流量和选定
管径计算阻力损失，并核算资用动力和计算阻力
的不平衡率是否满足要求。
? 任务（ 2）, 已知各管段的流量和管径，确定管
网的需要压力。
? 方法,首先计算最不利环路各管段的压力损失，
如果不能忽略重力作用，计算重力作用形成的循
环动力。按下式确定管网的需用压力：
G z b lz b lq PPP ???
然后计算其他环路的资用压力，用压损平均法
对各个环路不与最不利环路共用的各个管段进
行压损平衡。
? 任务（ 3）,已知各管段的流量，确定各管段的管
径和管网的需用压力。
? 方法,首先用假定流速法计算最不利环路。根据
管网的技术经济要求，选用经济流速或经济比摩
阻，用公式或图表确定管径，计算各个管段的阻
力损失，进而确定管网的需用压力。
? 然后计算其他环路的资用压力，用压损平均法对
各个环路不与最不利环路共用的各个管段进行压
损平衡。
室内采暖管网最大允许的水流速：
? 民用建筑 1.2m/s
? 生产厂房的辅助建筑物 2m/s
? 生产厂房 3m/s。
室外供热管网 最大允许的水流速, 3.5m/s
室内供热, 空调水管网的经济比摩阻：
60~120Pa/m.
室外供热管网的经济比摩阻：
主干线,30~70pa/m
支线,<300Pa/m
?任务（ 4）,已知管网各管段的管径和该管段的允
许压降，确定通过该管段的水流量。
?方法,利用公式和图表计算。
在用水流量携带热量（冷量）的工程中，实际
上的已知量是散热量（吸热量）。它和换热设备有
关。采用此方法是通过调整换热设备来满足已定的
热量（冷量）需求。
3.1.2.3 重力循环双管系统管网水力计算
? 〔 例 3-2〕
计算准备：绘制管网图、管段编号、计算各个管段的设计流量。
（ 1）选最不利环路,通过立管 Ⅰ 的最底层散热器 Ⅰ 1（ 1500W）的环路。
这个环路从散热器 Ⅰ 1顺序地经过管段①、②、③、④、⑤、⑥，进入
锅炉，再经管段⑦、⑧、⑨、⑩、⑾、⑿、⒀、⒁进入散热器 Ⅰ 1。
（ 2）计算最不利环路循环动力：
Pa818
350)92.96181.977(381.9
(
?
?????
???? GfghGfGhG PghPPP ）＋??
》或《供热工程》。查《简明供热设计手册:GfP
（ 3）确定最不利环路各管段的管径
1）计算平均比摩阻。
P a/ m 84.35.1 0 6 8 1 85.0 ????? ?? lPlPR Gzhpj ??
2）根据各个管段的流量，用热水采暖水力计算表，选择接
近 Rpj的标准管径，并根据流量和管径，查出实际比摩阻。
如管段 ②，流量 272kg/h,Rpj＝ 3.84Pa/m，查表选
DN32的管径，根据流量 272kg/h和 DN32的管径，查得流
速 0.08m/s，比摩阻 3.39Pa/m。填入表中，并计算该管段
的摩擦阻力。
3）相同方法确定出最不利环路的所有管段的管径。
（ 4）统计该管段的局部阻力系数，计算局部阻力。
（ 5）求各管段的压力损失 ＝沿程阻力损失＋局部阻力损失。
（ 6）计算最不利环路的总阻力。
Pa 7 1 2)( 141 ??????? ?cmlz bl PPP
（ 7）核算压力富余值。
%10%13%100712 712818%100% ??????? ????
z b l
z b lG z b l
P
PP
至此，最不利环路计算完成。
（ 8）其他环路计算
? 确定通过立管 Ⅰ 第二层散热器环路中各管段管径。
Pa 1 2 8 5)( 222 ???? ?? G f I Ighz h I I PgHP ??
?不与最不利环路共用的管段是 15,16，共用的管
段是 2-13。管段 15,16的资用动力：
4 9 9 P a3 2 )-( 8 1 8- 1 2 8 51322)1615( ????? ??? PPP z h I Iz h I
P a / m 9.495 4995.0)1615( ????pjR
? 用同样的方法，根据管段 15和 16的流量 G及平均
比摩阻，确定管径 d,Rm并计算摩擦阻力、局部阻
力。管段 15和 16的总阻力为 524Pa。
? 核算资用动力与计算阻力的不平衡率。
）（允许值,1 5% %5%1 004 99 5 244 99 ?????
?用同样的方法，依次计算 I立管第 3层,II,III、
IV,V各立管各层的管路。
说 明
? 有的环路中，管段已选用了最小管径，仍
不能实现允许的不平衡率，可通过调节装
置在运行时进行调节。
? 离热源较远的立管、各层支管及共用管段
选用较大的管径，便于离热源较近立管各
个环路实现平衡。
3.1.2.4 机械循环液体管网的水力计算方法
（ 1）室内热水采暖管网
?与上级管网采用直接连接的管网
循环动力由上级管网提供。室内管网的资用压
力往往比较大，特别是距离循环动力比较近的建筑
物。此时，按资用压力计算得出的最不利环路的平
均比摩阻较大，按此选用管径，造成管内流速高、
噪音大，且其他环路难于平衡。故一般按控制比摩
阻 60～ 120Pa/m进行计算，剩余压力靠入口减压装
置消耗。
?与上级管网采用间接连接的室内管网
水力计算的目的是确定管网的需用压力和各管
段管径。仍按控制比摩阻进行计算。
?关于重力循环动力
水在管道内冷却的附加作用压力可不考虑。对
双管系统，要考虑水在散热器冷却的重力循环动力；
单管系统，若各立管楼层数相同，可不考虑，若不
同，要考虑。
（ 2）空调冷冻水管网
? 一般是建筑物自成系统（现在也有区域供
冷，如北京的中关村）。水力计算目的是
确定管网的需用压力。按照推荐流速和控
制比摩阻选择最不利环路的管径，再对其
他环路进行压损平衡。
? 供回水温差小，不考虑重力作用形成的循
环动力。
（ 3）关于同程式系统管网
?当管网较大时，常采用同程式管网。
?按控制比摩阻，先计算最远立管，再计算最近立
管。这样，就所有干管管径即被确定。校核二者的
不平衡率。然后计算其他立管，确定其管径。按压
损平衡方法进行。最后计算管网的需用压力。
3
1
4
2
提 醒
? 注意阻力计算公式的选用及修正。
? 注意粗糙度等基础参数的取值。
? 灵活应用各种计算参考资料（图表）。
? 阅读规范的相关条文。
!, 采暖通风与空气调节设计规范, GB50019-2003
（ 4）枝状室外供热管网的水力计算
!,城市热力网设计规范, CJJ34-2002
水力计算任务,根据已知流量，确定各个管
段的管径。计算管网的需用压力。
计算的基本方法：
? 先按控制比摩阻计算最不利环路，再对其
他环路进行压损平衡。
? 不考虑重力作用形成的动力。
基本公式
? 流量的单位是 t/h； K=0.5mm.； 1025.6 5
2
t2
m d
GR
?
???? 25.0)(11.0 dK??
25.5
2
25.03
m 1088.6 d
GKR t
?
???； ?? dld ?? ??? ?25.0
25.1
1.9 Kdl d
zhd lRllRP mm )( ????
可查图表得到。,dl?
〔 例 3-3〕 某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布置图（各管
段的长度、阀门及方形补偿器的布置）见图 3-1-7。网路的计算
供水温度 t1′ =130℃,计算回水温度 t2′ =70℃ 。用户 E,F,D的
设计热负荷 Qn′ 分别为,3.518 GJ/h,2.513 GJ/h和 5.025GJ/h。
热用户内部的阻力为 Δ P=5× 104 Pa。试进行该热水网路的水力
计算。
（ 1）准备工作
? 管网图绘制、标注管段编号、长度、管件，计算
设计流量，填入绘制的计算表格。
? 例管段 B-E的设计流量计算如下：
t / h00314k g / h 00314C 70-130)Ckg/(kJ 187.4 k J / h 10 10518.3 o
39
＝）（ ???? ???
?
? EBG
（ 2）最不利环路计算
? 说明：
? 室外热水管网的回水管路沿供水管路相同的
路径布置，管径、管内流量与对应的供水管
段相同，故只进行供水管路的计算。
? 一般是闭式管网（即不从管网取出热水）。
但只计算供水供水管路，因此，也称最不利
环路的管线为“主干线”。
本例选 A-B-C-D为主干线。比摩阻
30~70Pa/m。
管段 AB：
? 流量 44t/h。查表，取 d=150mm,R=44.8Pa/m
? 闸阀 1个，方形补偿器 3个，当量长度：
Pa 1 1 1 3 04 8, 4 424 4, 8
m 44.24844.48200
m 44.4834.15124.2
???
???
?????
总压力损失
折算长度
dl
相同方法计算管段 BC,CD。
（ 3）计算其他支路
? 对其他环路进行压损平衡。
? 管段 BE：
Pa 2 0 9 22 4 6 7 5-2 6 7 6 7
Pa2 4 6 7 5m6.886.1870
P a / m 2 7 8, 5R7 0 m md
P a / m 2 3 9
)6.01(70
2 6 7 6 7
R
6 0 %
Pa 2 6 7 6 7
0
pj
??
????
??
?
?
?
?
????????
?????
富余压力
，
，则查表取
，则：的设局部阻力是沿程阻力
＋
资用动力
BEzh
ABCDBCAB
GG z b lz b l
ΔPL
PPPP
PPP
同理计算管段 CF。
3.2 开式液体管网水力特征与水力计算
112 )( HhHHghH ???????? ?
方程：进口与出口之间的能量
? 水泵扬程需要克服进出口的高差。
3.2.1 建筑给水管网水力计算
3.2.1.1 确定设计流量与管径
?流量的确定
要考虑末端用水器具的同时用水系数（即同时给水百
分数），分两种情况采用不同的计算公式。
（ 1） 用水时间集中，用水设备使用集中，同时给水百
分数高的建筑，如工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、
食堂餐厅、实验室、影剧院、体育场等 。
iiig bnqq ??
（ 2） 用水时间长，用水设备使用不集中，同时给水百分数
随用水器具数量增加而减少的建筑，如住宅、宾馆、医院、
学校、办公楼等，用水器具种类多，且各种用水器具的额定
流量又不尽相同，为简化计算，将安装在污水盆上，管径为
15mm的配水龙头的额定流量 0.2L/s作为一个当量，其它用水
器具的额定流量对它的比值，即为该用水器具的当量值。用
下式计算管段的给水设计秒流量 qg：
ggg kNNq ?? ?2.0
?管径的确定
按控制流速范围来确定。
设计时给水管道流速应控制在正常范围内：生
活或生产给水管道，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
的水流速度，可采用 0.8～ 1.0m/s；消火栓系统，消
防给水管道，不宜大于 2.5m/s；自动喷水灭火系统
给水管道，不宜大于 5.0m/s，但其配水支管在个别
情况下，可控制在 10m/s以内。按流量和流速确定管
径规格后，需按确定的管径核算实际流速。
3.2.1.2 建筑 给水管网水头损失计算
（ 1）沿程阻力
选用公式或图表计算。注意它们的使用条件。
参考书, 建筑给水排水工程, （第四版）王增长 主编
（ 2）局部阻力
一般不作详细计算, 可按下列管网沿程水头损失的百分
数采用,
生活给水管网为 25%～ 30%；
生产给水管网；生活, 消防共用给水管网；生活, 生产,
消防共用给水管网为 20%；
消火栓系统消防给水管网为 10%；
自动喷水灭火系统消防给水管网为 20%；
生产, 消防共用给水管网为 15%。
沿程阻力＋局部阻力?? 2H
（ 3）水表阻力
是较为特殊的局部阻力。
b
g
K
q
H
2
3 ??
（ 4）管网需用压力
出水头。－－配水最不利点的流4
4321
H
HHHHH
?
????????
【 例 3-4】
