GB 50736-2012 暖通新规范培训资料-西安院.ppt

民用建筑暖通空调设计技术和设计中存在的问题及 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 修订的主要内容介绍2012 3 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 编制工作进展情况 1 进度2010年4月完成了征求意见稿 2010年6月15日前意见返回 2010年底前完成送审稿并召开审查会 2011年4月完成报批稿 2012年1月21日批准 编号为GB50736 2012 自2012年10月1日起实施 其中 第3 0 6 1 5 2 1 5 3 5 5 3 10 5 4 3 1 5 4 6 5 5 1 5 5 5 5 5 8 5 6 1 5 6 6 5 7 3 5 9 5 5 10 1 6 1 6 6 3 2 6 3 9 2 6 6 13 6 6 16 7 2 1 7 2 10 7 2 11 1 3 7 5 2 3 7 5 6 8 1 2 8 1 8 8 2 2 8 2 5 8 3 4 1 8 3 5 4 8 5 20 1 8 7 7 4 8 10 3 1 2 3 8 11 14 9 1 5 1 2 3 4 9 4 9条 款 为强制性条文 必须严格执行 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003中相应条文同时废止 发展过程 TJ19 75 工业企业采暖通风与空气调节设计规范 GBJ19 87 采暖通风与空气调节设计规范 GB50019 2003 采暖通风与空气调节设计规范 GB50736 2012 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 2 参编单位的构成 3 删除的内容 围护结构最小传热阻 工业通风部分 适用范围 1 0 2本规范适用于新建 扩建和改建的民用建筑的供暖 通风与空气调节设计 本规范的通用性方法及规定也适用于工业建筑 本规范不适用于有特殊用途 特殊净化与防护要求的建筑物以及临时性建筑物的设计 4 增加了新技术或新理念 毛细管网辐射系统 温湿度独立控制 蒸发冷却 户式燃气炉 复合通风 区域供冷 燃气冷热电三联供 锅炉房与热力站 附录A 室外空气计算参数 和附录B 室外空气计算参数简化方法 引入了JGJ173 2009 供热计量技术规程 的基本内容 室外空气计算参数比较 以北京为例 室外空气计算参数比较 以西安为例 对征求意见稿的较大修改 5 3 1散热器供暖系统应采用热水作为热媒 散热器集中供暖系统宜按75 50 征求意见稿为60 45 连续供暖进行设计 且供水温度不宜大于85 供回水温差不宜小于20 5 4 1热水地面辐射供暖系统供水温度宜采用35 45 不应超过60 供回水温差不宜大于10 且不宜小于5 毛细管网辐射系统供水温度宜满足表5 4 1 1的规定 供回水温差宜采用3 6 辐射体的表面平均温度宜符合表5 4 1 2的规定 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 强制性条文 3室内空气设计参数3 0 6设计最小新风量应符合以下规定 1公共建筑主要房间每人所需最小新风量应符合表3 0 6 1规定 表3 0 6 1公共建筑主要房间每人所需最小新风量 m h 人 建筑房间类型新风量办公室30客房30大堂 四季厅10 5 2热负荷5 2 1集中供暖系统的施工图设计 必须对每个房间进行热负荷计算 5 3散热器供暖5 3 5管道有冻结危险的场所 其散热器的供暖立管或支管应单独设置 5 3 10幼儿园 老年人和特殊功能要求的建筑的散热器必须暗装或加防护罩 5 4热水辐射供暖5 4 3热水地面辐射供暖系统地面构造 应符合以下规定 1直接与室外空气接触的楼板 与不供暖房间相邻的地板为供暖地面时 必须设置绝热层 5 4 6热水地面辐射供暖塑料加热管的材质和壁厚的选择 应根据工程的耐久年限 管材的性能以及系统的运行水温 工作压力等条件确定 5 5电加热供暖5 5 1除符合下列条件之一外 不得采用电加热供暖 1供电政策支持 2无集中供暖和燃气源 且煤或油等燃料的使用受到环保或消防严格限制的建筑 3以供冷为主 供暖负荷较小且无法利用热泵提供 热源的建筑 4采用蓄热式电散热器 发热电缆在夜间低谷电进行蓄热 且不在用电高峰和平段时间启用的建筑 5由可再生能源发电设备供电 且其发电量能够满足自身电加热量需求的建筑 5 5 4发热电缆辐射供暖和低温电热膜辐射供暖的加热元件及其表面工作温度 应符合国家现行有关产品标准的安全要求 根据不同的使用条件 电供暖系统应设置不同类型的温控装置 5 5 7安装于距地面高度180cm以下的电供暖元器件 必须采取接地及剩余电流保护措施 5 6燃气红外线辐射供暖5 6 1采用燃气红外线辐射供暖时 必须采取相应的防火和通风换气等安全措施 并符合国家现行有关安全 燃气 防火规范的要求 5 6 6由室内供应空气的空间应能保证燃烧器所需要的空气量 当燃烧器所需要的空气量超过该空间0 5次 h的换气次数时 应由室外供应空气 5 7户式燃气炉和户式空气源热泵供暖5 7 3户式燃气炉应采用全封闭式燃烧 平衡式强制排烟型 5 9供暖管道设计及水力计算5 9 5当供暖管道利用自然补偿不能满足要求时 设置补偿器 5 10集中供暖系统热计量与室温调控5 10 1集中供暖的新建建筑和既有建筑节能改造必须设置热量计量装置 并具备室温调控功能 用于热量结算的热量计量装置必须采用热量表 6通风6 1 6凡属下列情况之一时 应单独设置排风系统 1两种或两种以上的有害物质混合后能引起燃烧或爆炸时 2混合后能形成毒害更大或腐蚀性的混合物 化合物时 3混合后易使蒸汽凝结并聚积粉尘时 4散发剧毒物质的房间和设备 5建筑物内设有储存易燃易爆物质的单独房间或有防火防爆要求的单独房间 6有防疫的卫生要求时 6 3机械通风6 3 2建筑物全面排风系统吸风口的布置 应符合下列规定 1位于房间上部区域的吸风口 除用于排除氢气与空气混合物时 吸风口上缘至顶棚平面或屋顶的距离不大于0 4m 2用于排除氢气与空气混合物时 吸风口上缘至顶棚平面或屋顶的距离不大于0 1m 3用于排出密度大于空气的有害气体时 位于房间下部区域的排风口 其下缘至地板间距不大于0 3m 4因建筑结构造成有爆炸危险气体排出的死角处 应设置导流设施 6 3 9事故通风应满足以下规定 2事故通风应根据放散物的种类 设置相应的检测报警及控制系统 事故通风的手动控制装置应在室内外便于操作的地点分别设置 6 6风管设计6 6 13高温烟气管道应采取热补偿措施 6 6 16可燃气体管道 可燃液体管道和电线等 不得穿过风管的内腔 也不得沿风管的外壁敷设 可燃气体管道和可燃液体管道 不应穿过通风 空调机房 7 2空调负荷计算7 2 1除在方案设计或初步设计阶段可使用热 冷负荷指标进行必要的估算外 施工图设计阶段应对空调区的冬季热负荷和夏季逐时冷负荷进行计算 7 2 10空调区的夏季冷负荷 应按空调区各项逐时冷负荷的综合最大值确定 7 2 11空调系统的夏季冷负荷 应按下列规定确定 1末端设备设有温度自动控制装置时 空调系统的夏季冷负荷按所服务各空调区逐时冷负荷的综合最大值确定 3应计入新风冷负荷 再热负荷以及各项有关的附加冷负荷 7 5空气处理7 5 2凡与被冷却空气直接接触的水质均应符合卫生要求 空气冷却采用天然冷源时 应符合下列要求 3地下水使用过后的回水全部回灌到同一含水层 并不得造成污染 7 5 6空调系统不得采用氨作制冷剂的直接膨胀式空气冷却器 8冷源与热源 8 1 2除符合下列条件之一外 不得采用电直接加热设备作为空调系统的供暖热源和空气加湿热源 1以供冷为主 供暖负荷非常小 且无法利用热泵或其他方式提供供暖热源的建筑 当冬季电力供应充足 夜间可利用低谷电进行蓄热 且电锅炉不在用电高峰和平段时间启用时 2无城市或区域集中供热 且采用燃气 用煤 油等燃料受到环保或消防严格限制的建筑 3利用可再生能源发电 且其发电量能够满足直接电热用量需求的建筑 4冬季无加湿用蒸汽源 且冬季室内相对湿度要求较高的建筑 8 1 6选择电动压缩式制冷机组时 其制冷剂必须符合国家现行有关环保的规定 8 1 8空调冷 热 水和冷却水系统中的冷水机组 水泵 末端装置等设备和管路及部件的工作压力不应大于其额定工作压力 8 2电动压缩式冷水机组 8 2 2电动压缩式冷水机组的总装机容量 应根据计算的空调系统冷负荷值直接选定 不另作附加 在设计条件下 当机组的规格不能符合计算冷负荷的要求时 所选择机组的总装机容量与计算冷负荷的比值不得超过1 1 8 2 5采用氨作制冷剂时 应采用安全性 密封性能良好的整体式氨冷水机组 8 3热泵 8 3 4地埋管地源热泵系统设计时 应符合以下要求 1应通过工程场地状况调查和对浅层地能资源的勘察 确定地埋管换热系统实施的可行性与经济性 8 3 5地下水地源热泵系统设计时 应符合以下要求 4应对地下水采取可靠的回灌措施 确保全部回灌到同一含水层 且不得对地下水资源造成污染 8 5空调冷热水及冷凝水系统 8 5 20空调热水管道设计应符合下列要求 1补偿器设置应符合本规范第5 9 5条的规定 8 7蓄冷与蓄热8 7 7水蓄冷 热 系统设计应符合下列规定 4蓄热水池不应与消防水池合用 8 10制冷机房 8 10 3氨制冷机房设计应满足下列要求 1氨制冷机房单独设置且远离建筑群 2机房内严禁采用明火供暖 3机房应有良好的通风条件 同时应设置事故排风装置 换气次数每小时不少于12次 排风机应选用防爆型 8 11锅炉房及换热机房 8 11 14锅炉房及换热机房 应设置供热量控制装置 检测与监控9 1 5锅炉房 换热机房和制冷机房的能量计量应符合以下规定 1应计量燃料的消耗量 2应计量耗电量 3应计量集中供热系统的供热量 4应计量补水量 9 4空调系统的检测与监控 9 4 9空调系统的电加热器应与送风机联锁 并应设无风断电 超温断电保护装置 电加热器必须采取接地及剩余电流保护措施 与 民用建筑采暖通风与空气调节设计规范 有关的常见问题和若干新技术的合理应用 一采暖 空调 水系统的若干问题二水系统的定压和补水三水压试验压力四管道热伸长及其补偿五调节阀门的正确使用六公共建筑通风的若干问题七防排烟设计的若干 边缘 问题八全空气末端变风量系统的问题 九冷暖辐射空调十空调房间冬季冷负荷及其应对十一低温热水地面辐射供暖的利弊得失十二塑料类管材的特性和选择计算十三循环泵的水力特性 常见故障和认识误区十四系统若干环节的较佳调节控制方式十五设备的降噪和隔振设计附关于建筑节能设计标准 暖通空调的主要任务 就是实现房间的热平衡 例如供暖 为保持房间的某一合理温度 就需要使房间的失热量与得热量相平衡 即供暖房间的热平衡 即 Q失 Q得 房间的失热 热负荷 建筑热工 节能 室内外计算温度 负荷计算方法 房间得热 采暖设施供热量 散热设备 热媒 室内管网 室外管网 热源 计量与调节控制 采暖供热系统的节能 实现房间热平衡 这是暖通空调工程简单的一面 复杂的一面是 需要实现无数个房间的热平衡 需要实现无数个房间的动态热平衡 主要用三个基本公式 对这三个基本公式的理解深度和灵活运用 可以反映出暖通空调的理论概念水平和工程技术水平 一 采暖 空调 水系统的若干问题 1 一种倾向不主要依据水力平衡原则 而是按照流速 比摩阻直接确定管径的错误做法甚为流行 以至于经常出现不论所在环路的许用压差大小 只要散热器数量相近 就选用相同管径 大量工程实例证明 这样的 设计 必然会出现严重的冷热不均 完全依靠调节是否可行 集中采暖系统不但要满足单个房间散热量和供热量的热平衡 还要同时满足非常多个建筑空间的热状态 亲自处理过 问题工程 就会体会到 完全依靠调节实现水力平衡是十分困难的 而层层设置自动调节配件 武装到牙齿 的复杂配置 既不符合现实经济条件 弄得不好还会发生负面效应 2 系统水力平衡的基本要求和措施 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 5 9 11条规定 压力损失的相对差额不大于15 8 5 14条规定 空气调节水系统布置和选择管径时 应减少并联环路之间的压力损失的相对差额 当超过15 时 应采取水力平衡措施 为什么是15 呢 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 5 9 11条的条文说明中 延续了 关于室内热水供暖系统各并联环路之间的压力损失允许差额不大于15 的规定 是基于保证供暖系统的运行效果 并参考国内外资料而规定的 的说法 对于空调水系统为何也采用15 8 5 14条的条文说明并没有正面应对 这个15 的规定是相当严格的 并联环路计算压力损失相对差额不大于15 最大只会引起的流量偏差8 左右 引起平均水温和散热量偏差2 左右 即使是对水温降影响比较敏感的单管系统下游 引起平均水温和散热量偏差也只有5 左右 在调试过程中发现 即使并联环路之间计算压力损失相对差额达到20 最大只会引起的流量偏差11 左右 引起平均水温和散热量偏差3 左右 单管系统下游引起平均水温和散热量偏差7 左右 也不至于出现严重的冷热不均 因此 对调试只要求例如流量偏差不大于10 左右或即使再稍大些 也可认为 流量大体够 就应该不出现严重的冷热不均 而达到这个标准 通过下述途径和 步骤的正常设计 是应该能够做到的 计算压力损失相对差额不大于15 的基本途径和步骤 1合理划分和均匀布置环路 所有并联的循环系统 则应以均衡和水力平衡为布置的基本原则 2按照增大末端设备 减小公共段阻力比例的原则 合理选择确定各段的管径和比摩阻 3在计算的基础上 根据水力平衡要求配置必要的水力平衡装置 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 GB50736 2012中 1不应大于室外热力网给定的资用压力降 2应满足室内供暖系统水力平衡的要求 3供暖系统总压力损失的附加值宜取10 5 9 12室内供暖系统总压力应符合下列原则 总压力损失和比摩阻取值及其分配 根据 公共建筑节能设计标准 GB50189 2005对集中热水采暖系统热水循环水泵的耗电输热比 EHR 和空气调节冷热水系统的输送能效比 ER 的 合理确定循环水泵的扬程 EHR N Q EHR A 20 4 L t 水泵工作点的轴功率 kW 按下式计算 G H102 N 水在工作温度下的密度 kg L G水泵工作点的流量 L s H水泵工作点的扬程 m 水泵样本提供的工作点的效率 循环水泵扬程减去冷 热 源设备系统和末端设备 包括末端设备的调节阀 的阻力 即为最不利环路的许用压力损失 P 将最不利环路许用压力损失 P 除以最不利环路供回水干管总长度 L 如考虑局部阻力约为总阻力的0 2 0 3 可得最不利环路的平均比摩阻 i i 0 7 0 8 P L 在使用 平均比摩阻 时 在同一环路内 末端管段应取较小比摩阻 起始管段应取较大比摩阻 根据水力平衡的原则 与最不利环路并联的其他环路 根据与最不利环路并联点的供回水压差 许用压力损失 确定其平均比摩阻 但最大流速不应超过有关规范的规定 为有利于并联环路间的水力平衡 许用压力损失的分配 应尽量减少 共同段 阻力损失所占的比例 当并联环路的压力损失计算差大于15 时 应对计算压力损失较小的环路配置适当的调节装置 且标记出所需要的调节量 这样的环路应该是局部的 而不是全部或大多数 3 关于同程与异程 采用使各并联环路的路程相近的同程系统 是否可以免除上述复杂过程而达到 自然平衡 的效果呢 认为同程系统 天然平衡 是片面的 下图所示室外热水采暖干管同程系统中 1 2 3 楼的室内系统均相同 而供水管段A B B C和回水管段D E E F的管径均相同 如果不进行调节 试判断哪一幢建筑得到的流量相对最少 A B C 1F 2E 3D 这是一个同程系统供水管的末端 又是回水 管的起始端 沿水流方向 供水管自A B的流量大于 B C 但管径相同 因此水力坡降先陡后平 回水管则相反 自F E的流量小于E D 但管径相同 因此水力坡降先平后陡 先陡后平的供水管水力坡降线 与先平后陡的回水管水力坡降线 画在水压图上 不就是很形象的 两头大 中间小 的资用压差吗 在水压图上 可清楚地看到2 建筑的许用压差相对最小 由于 室内系统均相同 因此其得到的流量相对最少 这也是同程系统的一种常见的现象 如果A B水力坡降过大 而F E水力坡降过小 有可能使两根水力坡降线相交 与2 楼的连接点还有可能出现 逆循环 即许用压差为负值 这在异程系统是不会发生的 同程式系统的设计要点 A使供 回水管的水力坡降 比摩阻 相近 B使供 回水管的水力坡降线尽量远离 即尽量减少 共同段 阻力损失所占的比例 C许用压差和环路阻力损失相匹配 4 关于重力 自然作用压力 的处理 某热水采暖上供上回式垂直双管系统的改造及其反思 暖通空调 2007年1月期 介绍某热水采暖上供上回式垂直双管系统的设计和实际运行过程发生的问题 在分析了产生问题原因的基础上 提出了若干个解决办法和实施方案 经采用其中便于实施的方案进行改造以后 取得了预期效果 通过反思得到了一些可供设计借鉴的经验 1 案例 某综合商业楼 建筑面积约14500 地上四层 首层和二层临街为对外营业的商户 三层和四层为众多公司的营业用房 设计采暖负荷1077kW 额定流量37m3 h 处于供暖管网某一环路的末端 系统入口供回水压差约为2m水柱 该工程于2000年设计 受工程条件所限 采用了上供上回式垂直双管系统形式 供 回水干管设置在四层顶板下的吊顶内 系统型式如下图 1 2 3 4 建成后运行初期 就出现比较严重的垂直水力失调 四层和三层的散热器热 二层特别是一层基本上不热 经关小四层和三层散热器支管阀门开度 情况有所改善 但在商户入住 自行进行精细装修过程中 对采暖系统进行装饰性包覆 并作了局部改动 特别是改变了散热器支管阀门调节后的开度 又回复到严重的垂直水力失调状态 由于干管 立管和散热器几乎全部被包覆 十分难以进行调节和检修 2004年 当地供热部门斥资数十万元在楼外增设加压泵站进行加压以增加流量 虽略有效果 但由于影响附近其他住宅采暖系统而无法运行 改造未获成功 2 故障原因分析 这是垂直双管系统比较典型的垂直水 力失调 主要原因是 1 立管沿垂直方向各散热器环路 即使不考虑自然作用压力 也不满足 采暖通风与空气调节设计规范 4 8 6条关于 各并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于15 的要求 以比较典型的24 立管2为例 计算压力损失如下表 所在部位 许用压差 散热器环路 计算压力损失 剩余压差 485 2Pa286 0Pa146 8Pa 四层散热器环路三层散热器环路二层散热器环路首层散热器环路 68 3Pa38 0Pa54 2Pa146 2Pa 416 9Pa248 0Pa92 6Pa0 各散热器环路之间的计算压力损失相对差额 2 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 5 9 14条 热水垂直双管供暖系统和垂直分层布置的水平单管串联跨越式供暖系统 应对热水在散热器和管道中冷却而产生自然作用压力的影响采取相应的技术措施 根据设计热媒参数95 70 计算 供 回水立管的自然作用压力值为15 83mm水柱 m 155 8Pa m 取其2 3 楼层平均高度按照3 6m计算 每一楼层的自然作用压力值为360Pa 以首层散热器中心为计算基准线 水力平衡状态如下表 所在部位 许用压差 自然作用压力 散热器环路 计算压力损失 剩余压差 485 2 1080 1565 2Pa286 0 720 1006 0Pa146 8 360 506 8Pa 四层散热器环路三层散热器环路二层散热器环路首层散热器环路 68 3Pa38Pa54 2Pa146 8Pa 1496 9Pa968 0Pa452 6Pa0 各散热器环路计及自然作用压力后的剩余压差 3 增大散热器环路支管的计算压力损失 有利于各散热器环路之间的水力平衡 设计虽然采用了阻力相对较大的截止阀 但由于管径为DN20mm 散热器环路的阻力损失仍然较小 最大的一个散热器环路 包括散热器 连接支管和两个截止阀 的计算压力损失 仅占立管总计算压力损失的6 9 而实际安装的是普通的闸阀 4 当采用上供上回式垂直双管系统 各层散热器环路计算压力损失相对差额与自然作用压力是叠加的 例如 在首层散热器环路与四层散热器环路的并联点 即附图中之2和2 四层散热器环路的计算压力损失 比首层散热器环路小416 9Pa 而又多得到1080Pa的自然作用压力 四层散热器环路的许用压差达到了1565 2Pa 剩余压差达到了1496 9Pa 许用压差是其环路计算压力损失的22 9倍 必然会造成严重的水力失调 对本工程多数采用DN25mm立管和DN20mm散热器支管的立管 按照计算压力损失相对差额和自然作用压力综合影响 采用不等温降方法计算 立管总流量在各层之间的概略分配比例 如下表 立管总流量实际在各层的概略分配比例 所在层四层三层二层首层 流量占立管总流量的比例40 30 20 10 3改造方案 根据现场实际条件 提出了四种改造方案 1 干管系统基本不变动 调整各层连接散热器支管和阀门的直径 减少上层散热器环路过多剩余压差 增加下层散热器环路流量 将各层连接散热器支管和阀门的直径作如下改造 立管总流量在各层之间的概略分配比例变化将对平衡较为有利 如下表 如果再将一至四层散热器供水支管闸阀 控阀 将会得到更好的效果 所在层 阀门 阀门 供水支管及回水支管及流量占立管总流 量的比例 四层三层二层首层 DN15DN15DN20DN25 DN15DN20DN20DN25 25 27 30 17 2 各层连接散热器支管和阀门基本不动 在首层顶板下增设回水水平干管 将首层 及二层 不热的散热器回水管 改为连接于该回水水平干管上 如下图 1 2 3 4 3 利用2004年在楼外增设 已经被弃用的加压泵站 采用混水器与室外管网连接 在不改变建筑物供热量和入口额定流量的前提下 使内部系统的循环流量增加2 3倍 相应使自然作用压力降低2 3倍 如下图 92 622m h 室内采暖系统供回水温差如按10 计算 系统循环流量为 3 1077 86010 1000 并联配置3台室内系统二次水循环泵 G 35 65m3 h H 13 8 10m 两用一备 B供水加压兼混合 一次供水一次回水 二次供水二次回水 4 在改造方案3的基础上 将三层和四层散热器的支管上两个DN20mm截止阀的其中一个 散热器支管上原有的阀门许多已经锈蚀难以转动 改为DN15mm的高阻恒温阀 后为节省改造费用 采用了高阻恒温阀不带温控器的阀座 上述方案1和2 由于需要进入商户的营业空间施工 并对已经形成的装修有较大影响 遭众多商户抵制未能实施 最后 实施了对建筑内部影响较小的方案3和4 4改造后运行效果 改造后的该系统于2006年11月中旬开始试运 行 经过现场测试情况如下 1 在室外供暖管网正常运行的条件下 由于混水器所需压差很小 系统入口供回水压差不小于1m水柱 就可以满足本系统一次水37m3 h的额定流量 且一次水流量只取决于入口阀门的开度 而与二次水的循环流量无关 说明采用混水器连接不仅适合于系统入口供回水压差较小的情况 也不会干扰室外供暖管网的水力工况 2 室内系统的主体水力失调现象已经基本消除 多年来从未热过的散热器也热了 3 安装的二次水循环泵实际出力不足 远未达到室内采暖系统二次水的预期循环水量 在一次水流量调节为40m3 h条件下 铭牌参数为G 35 65m3 h H 13 8 10m的水泵 单泵运行实际流量仅为约52m3h 泵进出水两端压差约7m 两台并联运行 流量约74m3 h 泵进出水两端压差约为12m 三台并联运行 流量约82m3 h 泵进出水两端压差为14m 如能更换为性能达到铭牌技术指标的合格水泵 使之达到或接近预期的室内采暖系统循环水量 会取得更理想的效果 4 仍有少量立管的首层散热器或更少量的二层散热器不热 而与此几乎完全对称的立管则无此现象 证明是由于局部管道堵塞所造成 经过认真冲洗以后 也已经运行正常 以下是从立管根部DN20管道清理出来的部分堵塞物图片 5结论 1 上供上回式垂直双管系统 由于各层散热器环路计算压力损失相对差额与自然作用压力是叠加的 存在先天性的水力失衡条件 应该尽量避免在多于一层的建筑中采用 2 如果一定需要采用上供上回式垂直双管系统 应该进行仔细的水力平衡计算 并采取防止垂直水力失调的可靠技术措施 3 上供上回式垂直双管系统的立管底部 易积存污物造成阻塞 4 采暖系统的设计 不仅要进行干管环路和立管之间的水力平衡计算 对于垂直双管系统 更重要的还应该进行同一立管各层散热器环路之间的水力平衡计算 5 对任何双管系统 适当减小散热器环路支管管径和采用高阻阀 或采用高阻恒温阀 以增大散热器环路的计算压力损失 有利于各散热器环路之间的水力平衡 6 从理论上讲 任何水力失调的系统都有可能采用阀门调节得以改善 但是 设置于散热器上阀门的作用 是为用户在一定范围内自主选择室温 不应该 也不可能要求或限制用户根据自己的需要 对阀门自行进行调节 采用散热器阀门调节作为解决水力失调的设计措施 是不合理的 7 在采暖系统入口采用混水器与室外管网连接 在不改变建筑物供热量和入口流量的前提下 增加建筑物内部系统的循环流量和降低自然作用压力因素对水力平衡的不利影响 虽乃无奈之策 但对存在缺陷 而散热器配置较多系统的改造 也是一种有效的办法 8 某些水泵性能达不到额定指标 在一些工程中屡见不鲜 应该引起设计选型和工程采购的重视 5 垂直双管系统立管的水力平衡 由于分户热计量的要求 双管系统已经成为主要采暖系统制式 而正确处理好重力 自然 作用压力的影响 是双管系统设计成败的关键问题之一 双管系统的立管一般有三种典型形式 下分双管异程式 上分双管同程式和 下分三管同程式 当首层地面下具备设置管沟或地下室顶板下可以敷设供回水干管的条件下 下分双管异程式 如下图 是一种常用的系统形式 此种系统形式的特点是异程 其主要缺陷是需要在顶层散热器的上端排除空气 下分双管异程式 当顶层顶板下具备敷设供水干管的条件 也有采用上分双管同程式 如下图 系统形式的 此种系统形式的特点是同程 似乎具备了水力平衡的有利条件 但其主要优点 其实只是可以在上行供水干管上集中排除空气 上分双管同程式 当顶层顶板下不具备敷设供水干管的条件下 有时为了追求对水力平衡似乎有利的同程系统 不惜刻意增设一根回流管 成为下分三双管同程式 如下图 下分三管同程式 此种烦琐系统形式 在传统双管系统中很少见 只是在计量供暖住宅的系统中才较多出现 甚至成为了少数地方的规定 其实 这是因对重力作用压力的忽视而形成的对水力平衡理念的一种误解 得到的只会是对水力平衡的不利后果 供热部门对室外系统比较熟悉 而水平的室外管网一般不存在重力作用压力问题 在参与计量供暖住宅室内系统研究过程中产生这种误解 可以谅解 但模糊理念应加以纠正 下分式双管系统可利用重力作用水头和立管阻力相抵消 易于克服垂直失调 下图为下分异程式双管系统的原理图 以其中的最高与最低的两个并联环路加以分析 A点与B点是两个并联环路的两个并联点 自A点起经过最高环路2回到B点的计算阻力 应与自A点起经过最低环路1回到B的计算阻力相当 对于异程系统 经由最高环路2的阻力损失会大于经由最低环路1的阻力损失 其差额是供回水立管的阻力损失 但是 经由2的最高环路 与经由1的最低环路比较 又多得到了高差为h所形成的重力作用压力 这样 如果将多得到的重力作用压力 用来克服供回水立管的阻力损失 就十分有利于两个并联环路之间的水力平衡 即可以使得 A B A B H 当各层户内系统压力损失相同时 对于下分式异程系统 重力作用水头用以克服上层立管的压力损失 即 回 供 h 供回水温度为95 70 的重力作用压力值为 15 83mm水柱 m 155 8Pa m 其2 3 100Pa m 供回水立管各分1 2 50Pa m 再考虑局部阻力因素 故平均 比摩阻取 R 40Pa m 经过许多工程设计及实际运行检验 这样做可以大体上实现理想的水力平衡 供回水温度为85 60 的重力作用压力值为 14 59mm水柱 143 1Pa 与95 70 基本相同 仍可故取比摩阻 R 40Pa m 供回水温度为60 50 的重力作用压力值为 4 83mm水柱 47 8Pa 故地板辐射系统立管比摩阻只能取 R 20Pa m 怎样理解 也可采用上分式双管系统 但应采取克服重力作用水头影响防止垂直失调的措施 下图为上分同程式双管系统的原理图 仍以最高与最低的两个并联环路加以分析 A点与B点是两个并联环路的两个并联点 对于同程系统 由于经由最高环路2的管道长度与经由最低环路1的管道长度相当 自A点起经过最高环路2回到B点的计算阻力也会与自A点起经过最低环路1回到B的计算阻力相当 但是 经由2的最高环路 与经由1的最低环路比较 仍然多得到了高差为h所形成的重力作用压力 这样 高环路多得到的重力作用压力 应该加以消除才能够实现两个并联环路之间的水力平衡 因此 上分式同程系统应将高环路多得的重力作用压力 用以克服低环路的相对不利因素 回水立管管径要小于供水立管管径 使回水立管阻力大于供水立管阻力 其差额为高环路得到的重力作用压力 即使得 回 供 h 综上所述 可以清楚看到 下分异程式系统比上分同程式系统 对于实现立管的水力平衡 应该更为有利 而刻意去做成下分三管同程式 更是没有道理 立管的重力作用压力用于克服阻力以后 立管的阻力只剩下最低散热器 或环路 以下的一段 立管之间的平衡就困难些了 因此 垂直双管系统的水平干管的设计 宜采用下列措施 1 环路要短 2 采用同程式 3 放大水平干管的管径 6 竖向压力分区适宜的最大工作压力 热水散热器采暖系统 60m 热水地面辐射采暖系统80m 空调水系统 100m 区域系统竖向压力分区应注意 地形高差较大时应按照绝对标高划分 不能准确判断所设计建筑与其他建筑的高差时 所设计建筑的低区宜少划一层 压力分区最好能从热源上就分别设置 不宜分设时 一般宜采用间接换热的方法 间接换热虽比较稳妥 但换热后二次水温将有所降低 会致使散热器数量增加 在实际工程应用中 也有采用加压和减压的方法 即 热源系统按低区定压 高区系统供水经加压进入 回水则减压接回低区系统 采用此种方法 需要在减压阀前或后 设置受水泵出口压力直接控制的 启闭阀 或与水泵电路连锁的电磁阀 停泵时迅速关闭将高低区系统断开 防止高区循环水通过减压阀进入低区而 倒空 使高区系统亏水和空气进入 7 划分一 二次水系统和混合连接 暖通空调 05年11期 划分一 二次水系统的必要性 1 调整一 二次水侧水的温度和温差的需要 2 调整一 二次水侧压力的需要 3 节约水系统输送能耗和系统水力平衡的需要 划分一 二次水系统的方法 1 采用换热器仅进行热能传输而将水系统完全隔断的方法 适合于需要调整一 二次水系统的压力 以及城市或区域集中热网不允许一次水直接进入用户系统的场合 采用换热器方式需要配置换热器 必然要有一 二次水之间的传热温差 必然要有一 二次水系统各自的定压补水装置 必然会因克服换热器的阻力而增加两个系统循环水泵的输送能耗 2 直接连接划分一 二次水系统的方法 除了上述1 中的限定条件 即需要调整压力 不允许一次水直接进入用户系统等 外 从简化系统配置 节约能源等角度出发 宜尽量采用直接连接划分一 二次水系统的方法 即采用连通器或混水器 图2系统为北京某大型燃煤锅炉房 热源侧的一次泵与锅炉一对一配置 负荷侧的二次泵按多个供暖区域的不同负荷和阻力配置 层数较多的建筑区环路的二次泵布置在连通器供水出口端 低层别墅区环路的二次泵则布置在连通器回水进口端 经过两个采暖季的运行 取得了良好的效果 热源系统采用两级泵划分一 二次水系统所用的是连通器而不是混水器 应将供水管路集中在连通器的一端 而将回水管路集中在连通器的另一端 混水器一 二次水的进 出接口布置 可根据系统特征区别为两种不同做法 1 一 二次水在混水器内同向流动 使一次水的回水温度与二次水的供水温度相同 适合于例如燃气热水采暖炉需要提高进水温度的场合 2 一二次水在混水器内逆向流动 使一次水的回水温度与二次水的回水温度相同 一次水能得到较大的供 回水温差 从而可以减少一次水的流量 显然 这种方式适用于与集中热源相连接的场合 对于二次泵的设置二次泵的流量 为地板辐射采暖或空调热水系统的热负荷并按照供 回水温差不大于10 计算 二次泵的扬程 为地板辐射采暖或空调热水系统的阻力损失 内部系统的恒压点在混水器处 二次泵一般宜配置于混水器的二次水入口处 即吸内部系统的回水 如果内部系统最高点的静压较低 如建筑区内的最高建筑物或建筑物内的顶层用户 则二次泵应配置于混水器的二次水出口处 即将二次水供水压入内部系统 由于一次水仅进入混水器内与二次水混合后即回至区域热源管网 所需循环压差 远比克服普通的室内散热器采暖系统阻力要小 即使在区域热源管网的末端 较小的许用压差也能满足混合的需要 混水器实际上是一个十分简单的多通构件 完全可以用钢管现场焊接制作 混水器的直径 可以按照较二次水水管管径放大1 2号 混水器一侧有一次水的进 出接口 另一侧则有二次水的进 出接口 相对的两个管口宜略错开 一次水和二次水各自进口与出口的间距 根据工程经验 可取不小于6倍混水器直径 混水器可以立装 也可以横装 根据其安装方式 确定排气口和泄水口的位置 国外资料也有称之为 水力分压 器 或 耦合罐 的 一次供水一次回水 二次供水二次回水 A纯混合连接A方式适合于外网压差能够满足二次水系统循环需要时采用 二次泵流量按照最大混合比的需要确定 扬程应满足二次水系统阻力 且与外网压差相协调 一次供水一次回水 二次供水二次回水 B供水加压兼混合B方式适合于外网压差不能够满足二次水系统循环需要时采用 二次泵流量按照二次水系统设计流量 扬程应满足二次水系统阻力 一次供水一次回水 二次供水二次回水 C回水加压兼混合C方式适合于外网压差不能够满足二次水系统循环需要时采用 二次泵流量按照二次水系统设计流量 扬程应满足二次水系统阻力 应优先采用C方式 只有在二次水系统静压不富裕时采用B方式 二 水系统的定压和补水 1 定压补水方式 高位膨胀水箱 根据 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 8 5 18条及其条文说明 宜优先采用 各种形式的气压罐加定频补水泵 缺点是有效调节容积较小和增加系统工作压力 变频补水泵 定频补水泵 关键点 连续补水 系统定压补水的设计要点 1 根据系统的规模 运行管理条件和对水质要求 跑 冒 滴 漏几率较大的区域供暖管网 压力接近允许承压的系统 宜尽量采用有效膨胀容积有条件做得较大的高位膨胀水箱加 定频 补水泵方式 如果系统对含氧量有较严格 可以采用常压密闭膨胀水箱 2 不论采用何种定压补水方式 应确保不间断连续补水 3 变频水泵的补水 也并非是不间断连续补水 仍需要配置适当有效调节容量的气压罐 4 采用高位膨胀水箱定压方式时 补水管也可就近接在循环水泵吸入口附近 但当压力接近允许承压的系统 补水管应直接接入高位膨胀水箱 补水管直接接接入高位膨胀水箱 膨胀水箱的补水进口 可配置浮球阀 以防止由于水位信号失灵使膨胀水箱大量溢水 采用高位膨胀水箱定压时 补水泵的启动和停止 应采用来自膨胀水箱的水位信号 而不采用压力信号 5 密闭定压补水装置即各种形式的气压罐加定频补水泵 近年以来在许多供暖及空调等闭式循环水系统中被采用 虽然 也可以达到定压 补水和吸收膨胀 收缩 水量的功能 但是 由于各种形式气压罐的有效调节容积 是其中的气体容积变化量 遵循在相同温度条件下压力与体积的乘积为常数的理想气体方程 在压力较高的系统中 有效调节容积会较小 根据系统定压要求 要有压力上限和压力下限的压差 下限就是系统的允许最低压力 上限则是为达到有效调节容积补水泵的必要运行区间 欲得到较多的有效调节容积 需要设置较高的压力上限值 使系统压力升高 工程上常规做法 下限和上限绝对压力比一般宜取0 65 0 85 如取中间值0 75 当下限绝对压力为0 6MPa 上限绝对压力则为0 798MPa 使系统压力升高了0 198MPa 即使绝对压力比取0 85 系统压力也将升高0 1MPa 2 定压点的设置 循环水泵吸入侧或根据水压图分析 实例 某高层住宅水压图 3 压力分区定压补水方式的处理 1 根据力求简化的原则 各分区不宜各自采用独立定压补水系统 因为补水量不大 采暖热水 空调冷热水系统的小时泄漏量 一般不大于系统水容量的1 补水泵的小时设计流量宜按系统水容量的5 确定 不得超过10 2 仅设置高区定压补水系统 低区则利用高区的定压补水系统 高低区都采用高位膨胀水箱定压时 可利用高区的膨胀管接入低区膨胀水箱的进水浮球阀 当高区采用气压罐加补水泵定压补水时 利用高区系统通过可调式减压阀为低区补水定压 但低区需设置气压罐 以吸收膨胀 或收缩 的水量 当高区采用气压罐加补水泵定压补水 利用高区系统通过可调式减压阀为低区定压补水 但低区不设置气压罐时 低区需设置超压泄水 当水温升高体积膨胀 多余水量超压泄水至补水箱 三 关于水压试验压力 执行GB50242 2002 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 和GB50243 2002 通风与空调工程施工及验收规范 有两个问题需要明确 第一 宜直接给出水压试验压力的具体数值 例如 建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范 对水压试验压力规定 系统顶点的工作压力加0 1MPa 同时在系统顶点的试验压力不小于0 3MPa 塑料管或复合管 系统顶点的工作压力加0 2MPa 同时在系统顶点的试验压力不小于0 4MPa 如果设计不给出 工作压力 或 系统顶点的工作压力 施工单位是难以确定水压试验压力的 在实际工程应用中 系统顶点工作压力 设计人也不易确定 该点工作压力是静压力加水泵形成的动力水头之和 然而在进行个体项目设计时 冷热源循环水泵常未选定 即使已选定 水泵的工作点也随管网阻力特性而改变 而且计算点的水泵作用动力水头 还需减去从水泵出口至计算点的水头损失 因此 实际上只能执行上述规定中 顶点试验压力不得小于0 3MPa 的附加条件 可简化为 对非高温热水 非塑料管或非复合管 水压试验压力应为系统静压加0 3MPa 可取整数 第二 水压试验压力必须明确所对应于何标高 一般以 0 000为基准面 例如 系统顶点相对于 0 000是50m 膨胀水箱最高水位高于系统顶点2m 系统静压相对于 0 000是52m 如果水压试验的压力表设在 0 000处 试验压力应为0 52 0 30 0 82MPa 水压试验的压力表设在相对标高30m处 试验压力应为0 82 0 30 0 52MPa 水压试验的压力表设在地下室相对标高 10m处 试验压力则应为0 82 0 10 0 92MPa 例如 高层建筑高区系统的顶点相对于 0 000是130m 定压罐的上限压力高于系统的顶点10m 系统静压相对于 0 000是140m 水压试验的压力表如设在 0 000处 试验压力应为1 40 0 30 1 70MPa 水压试验的压力表设在相对标高70m处 试验压力则应为1 70 0 70 1 00MPa 水压试验的压力表设在地下室相对标高 10m处 试验压力则应为1 70 0 10 1 80MPa 四 管道的热伸长及其补偿 1 民用建筑供暖通风与空气调节设计规范 5 9 5条是强制性条文 5 9 5当供暖管道利用自然补偿不能满足要求时 应设置补偿器 供暖系统的管道由于热媒温度变化而引起热膨胀 不但要考虑干管的热膨胀 也要考虑立管的热膨胀 这个问题必须重视 在可能的情况下 利用管道的自然弯曲补偿是简单易行的 如果自然补偿不能满足要求 则应根据不同情况通过计算选型设置补偿器 对供暖管道进行热补偿与固定 一般应符合下列要求 1水平干管或总立管固定支架的布置 要保证分支干管接点处的最大位移量不大于40mm 连接散热器的立管 要保证管道分支接点由管道伸缩引起的最大位移量不大于20mm 无分支管接点的管 2 热伸缩引起位移的允许最大值 段 间距要保证伸缩量不大于补偿器或自然补偿所能吸收的最大补偿率 2计算管道膨胀量时 管道的安装温度应按冬季环境温度考虑 一般可取0 5 3供暖系统供回水管道应充分利用自然补偿的可能性 当利用管道的自然补偿不能满足要求时 应设置补偿器 采用自然补偿时 常用的有L形或Z形两种型式 采用补偿器时 要优先采用方形补偿器 4确定固定点的位置时 要考虑安装固定支架 与建筑物连接 的可行性 5垂直双管系统及跨越管与立管同轴的单管系统的散热器立管 当连接散热器立管的长度小于20m时 可在立管中间设固定卡 长度大于20m时 应采取补偿措施 6采用套筒补偿器或波纹管补偿器时 需设置导向支架 当管径大于等于DN50时 应进行固定支架的推力计算 验算支架的强度 7户内长度大于10m的供回水立管与水平干管相连接时 以及供回水支管与立管相连接处 应设置2 3个过渡弯头或弯管 避免采用 T 形直接连接 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调 动力 2003年版 2 8 8条 连接散热器的立管应保证管道分支接点由管道胀缩引起的最大位移不大于20mm 而在2009年版的2 4 11条 除了仍沿用上述建议外 又新增了 垂直双管及跨越管与立管同轴的单管系统的散热器立管 长度 20m时 可在立管中间设固定卡 长度 20m时 应采取补偿措施 上述所谓 水平管或总立管 是指管道分支接点较少的管段 垂直双管及跨越管与立管同轴的单管系统 显然是指管道分支接点较多的管段 所以引起位移的允许最大值要小一些 实际上是要求不大于10mm 而对于无分支接点的管段 北京市建筑设计研究院 建筑设备专业技术措施 和 全国民用建筑工程设计技术措施 暖通空调 动力 都提出 间距应保证伸缩量不大于补偿器或自然补偿所能吸收的最大补偿量 3 补偿器对固定支架作用力 固定支架承受的水平荷载包括 活动支架因热伸缩引起的摩擦反力 补偿器因热伸缩引起的弹性反力 因内压不平衡产生的推力 1 力是矢量 有方向性 应在得到数值的同时 明确其方向 2 应以每个固定支架为对象 分析来自补偿器弹性力 滑动支架摩擦反力和内压不平衡推力作用的方向和数值 方向相同叠加 方向相反抵消 判断哪些是 平衡 的固定支架 哪些是 受力 的固定支架 3 还应研究和比较哪些力是在热态运行时发生 哪些力是在冷态水压试验时发生 取 热态运行 或 冷态水压试验 时的较大值 作为固定支架强度设计的依据 4 活动支架摩擦反力和补偿器弹性反力对于固定支架作用力的大小和方向 方形补偿器或波纹补偿器是相同的 但内压不平衡产生的推力则有显著的区别 这是波纹补偿器常出现工程事故 的主要原因 方形补偿器 方形补偿器的整体是弹性元 件 依靠整体构件的变形以形成热伸缩的补偿量 但弯管本身是刚性的 在允许承压条件下 内压作用不会引起弯管内腔的变形 对于方形补偿器 内压力P均匀作用于管内各 表面 其中 环向力作用于管壁 由管壁材料所承受 不会使管道内腔发生变形 P 轴向力 即 盲板力 作用于固定支架左侧 大小为内压P乘以管断面积 方向为 轴向力也作用于固定支架右侧 大小相同 方向为 由于两个力大小相等而方向相反 方形补偿器内压对固定支架的合力为零 波纹补偿器 波纹补偿器是弹性元件 与弯管补偿器依靠整体构件的变形以形成补偿量不同 需要用波纹本身的变形以形成补偿量 热伸缩和内压作用 都会引起 波纹本身