新双管计量供热系统平均比摩阻取值

1、新双管计量供热系统平均比摩阻取值Analysis of Mean Friction Resistance for New Two-pipe Heat Metering System摘要本文分析了新双管系统与传统双管系统的不同，提出了确定新双管系统平均比摩阻联值的方法，并通过水力计算，确定并验证了新双管系统中立管与水平支路的平均比摩阻的取值，为新双管系统水力设计计算提供参考。关键词自然循环作用压力；水力平衡；恒温阀预设值；不平衡率AbstractThis paper analyzes the difference between new two-pipe heating system and t

2、raditional heating system， puts forword the way of determining mean friction resistance of new two-pipe heating system. Through hydraulic calculation， determines and tests mean friction resistance of riser and horizontal branch circuit of new two-pipe heating system， provides reference for its hydra

3、ulic design calculation.Keywords natural circulation pressure; hydraulic balance; preseting value of thermo-static valve; non-balance ratio一、引言新双管系统又称双双管系统，其水平支管连接用户室内的散热器，各层水平支路阻力远大于传统双管系统的各层支管阻力，自然循环作用相对减弱，各层水平支路的不平衡率相对较小，垂直失调状况得到改善。在新双管系统设计时，各层水平支路的平均比摩阻应较大，使水平支路的阻力尽量大，立管的平均比摩阻较小，使立管阻力尽量小。二、新双管系统

4、平均比摩阻取值的确定方法在新双管系统水力计算中，考虑自然循环作用压力的影响，天津市集中供热住宅计量供热设计规程规定，自然循环作用压力按其值的1/22/3范围取值，本文的计算是按2/3取值。平均比摩阻取值要满足系统平衡的要求，在双管系统水力计算中，我们判断系统平衡的标准为：（1）各层水平支路的各恒温阀预设值大多数不小于3。大目前国内的热水水质条件下，阀门开度过低，在系统调试阶段，容易造成恒温阀的堵塞。同时，阀门开度过低，很可能产生噪声，并且对阀门本身造成损害。因此推荐恒温阀预设值不小于3。对于个别值为2或1的情况，是因为其散热器的热负荷较小，也即流量较小而造成的，这种情况有时是不可避免的。为了使

5、恒温阀保持良好的工作状态，可以将其预设值调至3或以上，剩余的压降可依靠加设手动阀门来承担。最不利环路与其它并联环路之间的平衡率不大于15%。不平衡率的计算方法如下： 式中：P1-第一层水平支路的阻力，Pa;Pn-第n层水平支路的阻力，Pa；PZn-第n层水平支路的自然循环作用压力，Pa；PLn-第一层与第n层之间的立管阻力，Pa。三、新双管系统平均比摩阻取值的确定 以实际工程为例，此工程的基本参数为：（1）层数16；层高3m；每层水平支路散热器5组；室内系统管材为铝复合管；（2）立管为下供下回式；室内系统为异程式；设计供回水温度95/70。通过设定不同的立管和各层水平支路的平均比摩阻，来比较不

6、同取值对系统平衡的影响程度，以确定合理的平均比摩阻。在计算过程中，两者分别按下面三种情况取值；（1）立管平均比摩阻R1=40， 80， 120(Pa/m)（2）各层水平支咱平均比摩阻Rsh=60，120，200(Pa/m)表1 水力计算结果(R140Pa/m，RshPa/m)楼层数不考虑自然循环作用每层环路阻力(Pa)考虑自然循环作用每层环路阻力(Pa)每层环路的恒温阀需要消耗眒的压差(Pa)1 2 3 4 5每层环路的恒温阀预设值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率(%)一层997453222291，1310， 1053，639，5964， 5， 6， 7， 7三层950854763224，

7、2467， 2312，1951，19122， 4， 4， 5， 53.1五层915757453224，2467， 2312，1951，19122， 4， 4， 5， 47.8七层830955173265，2508， 2353，1992，19532， 4， 4， 5， 5.8九层774055683317，2559， 2404，2044，20052， 4， 4， 5， 55.0十一层707655253273，2516， 2361，2000，19612， 4， 4， 5， 54.9十三层673758073555，2798， 2643，2282，22432， 4， 4， 5， 48.9十五层62695

8、9593707，2950， 2795，2434，23952， 4， 4， 5， 411.6 表2 不同立管平均比摩阻的水力计算结果比较(Rsh120Pa/m)楼层数Rt40Pa/mRt80Pa/mRt120Pa/m恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率（%）恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率（%）恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率（%）一层4，5，6，7，7-1，2，3，4，4-1，2，2，3，2-三层2，4，4，5，53.11，2，2，4，34.61，2，2，2，217.5五层2，4，4，5，47.81，2，2，4，31.31，2，2，3，2-2.

9、1七层2，4，4，5，53.81，2，3，4，43.81，2，2，4，2-7.3九层2，4，4，5，55.01，2，3，4，41.31，2，2，4，3-11.7十一层2，4，4，5，54.91，2，3，4，41.31，2，2，4，3-19.7十三层2，4，4，5，48.91，3，4，4，412.41，2，3，4，4-16.3十五层2，4，4，5，411.61，3，4，4，410.41，3，4，4，4-5.9 表3 不同立管平均比摩阻的水力计算结果比较(Rsh60Pa/m)楼层数Rt40Pa/mRt80Pa/mRt120Pa/m恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率（%）恒温阀的预设

10、值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率（%）恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5不平衡率（%）一层4，5，6，6，7-1，2，3，4，4-1，2，2，3，2-三层3，4，4，6，52.11，2，2，4，30.21，2，2，2，213.8五层2，4，4，6，57.61，2，3，4，45.51，2，2，3，2-2.2七层2，4，4，6，52.91，2，3，4，41.11，2，2，4，3-12.1九层2，4，4，6，53.21，3，4，4，416.21，2，2，4，3-16.7十一层2，4，4，6，53.01，3，4，4，415.61，2，3，4，4-14.7十三层2，4，4，6，58.91，

11、4，4，5，47.91，2，3，4，4-1.9十五层2，4，4，5，512.11，4，4，5，45.81，4，4，5，4-10.7 1.立管平均比摩阻取值比较由表1、表2、表3可以看出，立管平均比摩阻如按40Pa/m取值，第一层与各层水平环路之间的不平衡率基本上都小于10%，同时恒温阀预设值的设定比较合理，说明立管平均比摩阻取40 Pa/m是适合的。对于按80 Pa/m和120 Pa/m取值，系统的不平衡率和恒温阀预设值的设定都不太理想。经计算，立管平均比摩阻如按80 Pa/m或120 Pa/m取值（Rsh120Pa/m），各层水平支路的阻力相差很大，第一层与顶层的阻力差值为3926 Pa或6

12、996 Pa，这说明立管阻力与自然循环作用压力不能相互抵消，立管阻力大于自然循环作用压力，第一层水平支路恒温阀需要承担更大的剩余压头，才能保持系统平衡。对于立管平均比摩阻按40 Pa/m取值（Rsh120），各层水平支路的阻力相差不大（见表1），第一层比顶层阻力差值仅小783 Pa，立管阻力与自然循环作用压力可近似抵消。由于立管阻力小于自然循环作用压力，当适当增大立管平均比摩阻时，立管阻力亦增大，与自然循环作用压力逐渐接近，直至相互抵消，此时系统平衡性最好。若立管平均比摩阻继续增大，而且建筑下面几层（如第2和第3层）水平支路恒温阀因承担过大的剩余压头而预设值过小时，立管平均比摩阻的取值将不再适

13、合。经计算分析可知，立管平均比摩阻的取值范围为3060 Pa/m。以上是各层水平支路采取异程式形式时的情况，水平支路如为同程式，则每层用户各恒温阀所承担的剩余压头相差不大，经计算，其值与异程式中第三个恒温阀消耗的压差值对应相似，小于各层的最近环路即第一个恒温阀所消耗的压差值。因此其恒温阀预设值在Rl80Pa/m时，仍然可以基本满足不小于3的要求，同时不平衡率也基本小于15%。经验证，对于各层水平支路为同程式形式，立管平衡比摩阻的取值范围为3090 Pa/m。2各层水平支路平均比摩阻比较在立管平均比摩阻Rl40Pa/m的情况下，比较各层水平支路平均比摩阻不同取值的水力计算结果（见表2和表3）。对

14、于Rsh200 Pa/m的水力计算结果，由于其与Rsh200 Pa/m的各管段计算管径相同，各层阻力、不平衡率及恒温阀预设值均相同，所以未列出。由表可以看出，Rsh120 Pa/m（或Rsh200 Pa/m）和Rsh600 Pa/m时，系统基本上满足平衡条件。两者不同之处在于前者的各层水平支路的资用压力较大。考虑此系统的各用户散热器组数（5组）较少，热负荷较小，第一层、中间层和顶层用户的热负荷分别为5285W、4535W和5774W，无法对Rsh120 Pa/m和Rsh200 Pa/m的水力计算结果进行比较。我们假设一个各层10组散热器的同程式系统，对其在Rsh60 Pa/m和不同的水平支路平

15、均比摩阻下进行水力计算，结果见表4和表5。表4不同的水平支路平均比摩阻的水力计算结果（恒温阀预设值）比较（Rsh60 Pa/m）楼层数Rsh60 Pa/mRsh120 Pa/mRsh200 Pa/m恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10恒温阀的预设值H1 H2 H3 H4 H5 H6 H7 H8 H9 H10一层1，3，4，4，4，1，4，4，4，41，3，4，4，4，1，4，4，4，41，3，4，5，4，2，4，4，4，3三层1，2，3，4，4，1，2，3，4，31，2，3，4，4，

16、1，2，3，4，31，2，3，4，4，1，4，4，4，3五层1，3，4，4，4，1，3，4，4，41，3，4，5，5，2，4，4，4，41，2，4，5，5，2，4，4，4，4七层1，3，4，4，4，1，3，4，4，41，3，4，5，5，2，4，4，4，41，3，4，5，5，2，4，4，4，4九层1，3，4，4，4，1，3，4，3，41，3，4，5，5，2，4，4，4，41，3，4，5，5，2，4，4，4，4十一层1，4，4，5，4，1，4，4，5，41，4，4，7，6，3，5，5，5，41，4，4，6，6，2，5，5，5，4十三层1，4，4，5，5，2，4，4，5，41，4，4，7，7，4，6

17、，6，5，41，4，4，7，7，4，6，6，5，4十五层1，4，4，6，5，2，4，4，5，41，4，4，4，4，5，7，6，5，41，4，4，7，7，4，7，6，5，4 表5 不同的不平支路平均比摩阻的水力计算结果（不平衡率Rl60 Pa/m）比较楼层数Rl60 Pa/mRl120 Pa/mRl200Pa/m不平衡率（%）不平衡率（%）不平衡率（%）一层-三层0.21.10.1五层-8.2-6.92.9七层12.11.20.3九层-12.21.20.3十一层-14.1-0.6-1.1十三层-17.5-3.91.8十五层-20.6-6.8-0.4 注：计算选用丹佛期恒温阀由表4，三个不同的水平

18、支路平均比摩阻计算得出的各层恒温阀预设值不小于3的最小比率为：Rsh60 Pa/m ：40%；Rsh120 Pa/m ：60%；Rsh200 Pa/m：60%。Rsh120 Pa/m和Rsh200 Pa/m的恒温阀预设值整体上比Rsh60Pa/m更符合不小于3的要求。由表5可知，Rsh200 Pa/m的不平衡率最小，Rsh120 Pa/m次之，两者均满足不平衡率小于15%的要求，Rsh600 Pa/m的不平衡率较大。不平衡率的不同是由于三者的第一层水平支路的阻力（即系统的资用压力）不同，Rsh200 Pa/m的系统资用压力为13704Pa，分别是Rsh600 Pa/m和Rsh120 Pa/m的系统资用压力的144%和130%，由不平衡率计算公式，Rsh200 Pa/m的不平衡率应最小。经验证，各层水平支路平衡比摩阻应按小于200 Pa/m取值。