162--北京市建筑设计研究院暖通空调常见问题和若干新技术的合理应用

1、暖通空调工程常见问题和若干暖通空调工程常见问题和若干新技术的合理应用新技术的合理应用研讨班研讨班北京市建筑设计研究院北京市建筑设计研究院关于设计用室外气象资料关于设计用室外气象资料 实用供热空调设计手册实用供热空调设计手册186186页中说：页中说：“表表3.2-13.2-1列出了列出了采暖采暖通风与空气调节设计规范通风与空气调节设计规范（GB GB 50019-200350019-2003）规定统计出的）规定统计出的270270个个台站的气象参数。台站的气象参数。完全符合完全符合规范规定的统计要求。规范规定的统计要求。” 由于由于实用供热空调设计手册实用供热空调设计手册表表3.2-13.2-

2、1的编制人对的编制人对采暖通风与空采暖通风与空气调节设计规范气调节设计规范规定理解的偏差，规定理解的偏差，数值有错误数值有错误。因此，并未被大多数。因此，并未被大多数设计单位所认同和采用，在没有新设计单位所认同和采用，在没有新的权威数值之前，仍沿用的权威数值之前，仍沿用GBJ 19-87GBJ 19-87附录中的数值是合适的。附录中的数值是合适的。 实用供热空调设计手册实用供热空调设计手册表表3.2-13.2-1正在进行更正。正在进行更正。 其实，任何技术措施、设计其实，任何技术措施、设计手册、标准设计图之类的技术手册、标准设计图之类的技术资料，并不应具备规范的同等资料，并不应具备规范的同等效

3、力。效力。 1 1 采暖（空调）水系统的若干问题采暖（空调）水系统的若干问题2 2 水系统的定压和补水水系统的定压和补水3 3 水压试验压力水压试验压力4 4 管道热伸长及其补偿管道热伸长及其补偿5 5 减振、降噪设计减振、降噪设计6 6 各种调节阀门的正确使用各种调节阀门的正确使用7 7 公共建筑通风的若干问题公共建筑通风的若干问题8 8 防排烟设计中的若干防排烟设计中的若干“边缘边缘”问题问题9 9 合理选择热源、冷源和采暖空调方式合理选择热源、冷源和采暖空调方式10 10 全空气末端变风量系统的是是非非全空气末端变风量系统的是是非非11 11 冷暖辐射空调采暖冷暖辐射空调采暖12 12

4、解决内区和部分外区常年解决内区和部分外区常年“供冷供冷”问题问题13 13 生物安全实验室的通风空调设计生物安全实验室的通风空调设计14 14 常压锅炉常压锅炉15 VRV15 VRV系统及地面辐射采暖系统及地面辐射采暖16 16 塑料类管材塑料类管材17 17 地源热泵和地热的梯级利用地源热泵和地热的梯级利用18 18 对电热采暖的多角度思考对电热采暖的多角度思考19 19 水泵的水力特性、常见故障和认识误区水泵的水力特性、常见故障和认识误区20 20 若干环节的较佳调节控制方式若干环节的较佳调节控制方式一、采暖（空调）水系统的若干问题一、采暖（空调）水系统的若干问题1.1.采暖（空调）工程

5、的采暖（空调）工程的简单简单性与性与复杂复杂性性 简单简单的解释采暖工程，就是实现冬季采的解释采暖工程，就是实现冬季采暖房间的热平衡，使房间的失热量与得热暖房间的热平衡，使房间的失热量与得热量相平衡。量相平衡。 舒适性空调舒适性空调比采暖麻烦一些的是比采暖麻烦一些的是除了热除了热平衡以外，还需要实现湿平衡。平衡以外，还需要实现湿平衡。 采暖（空调）工程的采暖（空调）工程的复杂性复杂性在于：在于： 要同时满足许多个（甚至非常多）建要同时满足许多个（甚至非常多）建筑空间的热状态，这就是建立在系统水力筑空间的热状态，这就是建立在系统水力平衡基础上的静态热平衡；平衡基础上的静态热平衡； 由于外界条件的

6、变化，要由于外界条件的变化，要随机随机满足热满足热工性能各异采暖工性能各异采暖（空调）（空调）房间的热状态，房间的热状态，这就是建立在对系统水力工况调节控制基这就是建立在对系统水力工况调节控制基础上的动态热平衡。础上的动态热平衡。2.2.采暖（空调）水系统的实际过程采暖（空调）水系统的实际过程都不是等温降（升）的都不是等温降（升）的 采暖和空调系统的设计计算，都采暖和空调系统的设计计算，都建立在各环路供回水温差和平均水建立在各环路供回水温差和平均水温相同的基础上，即认为热（冷）温相同的基础上，即认为热（冷）媒经过末端设备后的温降（升）是媒经过末端设备后的温降（升）是相同的。相同的。 由于并联环

7、路不可能达到完全的水由于并联环路不可能达到完全的水力平衡，各并联环路的供水温度虽然力平衡，各并联环路的供水温度虽然都相同，但当实际流量与设计流量存都相同，但当实际流量与设计流量存在差异时，回水温度和供回水平均水在差异时，回水温度和供回水平均水温就会不相同，使末端设备的供热温就会不相同，使末端设备的供热（冷）量偏离设计条件从而影响室温。（冷）量偏离设计条件从而影响室温。 因此因此任何水系统的实际过程，都任何水系统的实际过程，都是变温降（升）的是变温降（升）的。系统水力失调。系统水力失调程度最直接的反应就是温降（升）程度最直接的反应就是温降（升）的偏离幅度。的偏离幅度。 水力平衡所追求的目标，无非

8、就水力平衡所追求的目标，无非就是达到或接近等温降（升）的效果。是达到或接近等温降（升）的效果。 例如：按照例如：按照85/6085/60、温降、温降2525设计的热水设计的热水采暖系统，如果系统水力平衡达不到要求，直采暖系统，如果系统水力平衡达不到要求，直接后果是回水温度偏离接后果是回水温度偏离6060而使供热量变化。而使供热量变化。 由于单管热水采暖系统下游对于水温降的影由于单管热水采暖系统下游对于水温降的影响更加敏感，因此倾向于采用变温降法计算，响更加敏感，因此倾向于采用变温降法计算，即根据水力平衡度精确计算各环路的流量及其即根据水力平衡度精确计算各环路的流量及其温降，各环路取不同的供回水

9、平均温度确定散温降，各环路取不同的供回水平均温度确定散热器数量。热器数量。 变温降法的计算结果，更符变温降法的计算结果，更符合水系统的实际运行过程。但如合水系统的实际运行过程。但如果并联环路之间的水力平衡在规果并联环路之间的水力平衡在规范允许的范围内，采用等温降法范允许的范围内，采用等温降法的计算结果，也可以比较接近于的计算结果，也可以比较接近于实际过程。实际过程。 同样，按照同样，按照7/127/12、温升、温升55设计的空设计的空调冷水系统，如果水力平衡达不到要求，调冷水系统，如果水力平衡达不到要求，直接后果是回水温度偏离直接后果是回水温度偏离1212，室内空，室内空气状态（温度和相对湿度

10、）就会偏离设气状态（温度和相对湿度）就会偏离设计条件。但由于冷水平均温度的偏离，计条件。但由于冷水平均温度的偏离，直接影响空气冷却过程的露点，即使调直接影响空气冷却过程的露点，即使调整末端设备容量（例如表冷器面积）也整末端设备容量（例如表冷器面积）也难以弥补。难以弥补。 并联环路的水力平衡特性，对于采暖并联环路的水力平衡特性，对于采暖或空调水系统，其原理是相同的。如果或空调水系统，其原理是相同的。如果能把能把“变温降法变温降法”的理念（而不是具体的理念（而不是具体计算方法），灵活运用到所有的水系统计算方法），灵活运用到所有的水系统中，理解和掌握达到等温降（升）的途中，理解和掌握达到等温降（升）

11、的途径和原理，设计水平就能够上一个较大径和原理，设计水平就能够上一个较大的台阶。的台阶。 由于采暖水系统的供、回水由于采暖水系统的供、回水温差相对较大，传输相同热量温差相对较大，传输相同热量的流量相对较小，所连带的问的流量相对较小，所连带的问题相对较多，所以可以拿采暖题相对较多，所以可以拿采暖水系统作为研究水力平衡特性水系统作为研究水力平衡特性的基础。的基础。 遗憾的是，不主要依据水力平衡的原遗憾的是，不主要依据水力平衡的原则，而是按照流速、比摩阻直接确定管则，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，只要现

12、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，这样的量工程实例证明，这样的“设计设计”必然必然会出现严重的冷热不均。会出现严重的冷热不均。 完全依靠进行调节可行吗？很难！完全依靠进行调节可行吗？很难！ 集中采暖系统不但要满足单个房间散热量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。亲自处理过筑空间的热状态。亲自处理过“问题工程问题工程”就就会体会到，完全依靠调节实现水力平衡是十分会体会到，完全依靠调节实现水力平衡是十分困难的。困难的。 而

13、层层设置自动调节配件而层层设置自动调节配件“武装到牙齿武装到牙齿”的复杂配置，既不符合现实经济条件，弄得不的复杂配置，既不符合现实经济条件，弄得不好还会发生负面效应。好还会发生负面效应。3.3.系统水力平衡的基本要求和措施系统水力平衡的基本要求和措施 GB 50019-2003 GB 50019-2003 采暖通风与空气调节设采暖通风与空气调节设计规范计规范4.8.64.8.6条规定：热水采暖系统的各并条规定：热水采暖系统的各并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于1515；6.4.96.4.9条规定：空气调节水系统布置和条规定：空气调节水系统布置和选

14、择管径时，应减少并联环路之间的压力损失选择管径时，应减少并联环路之间的压力损失的相对差额，当超过的相对差额，当超过1515时，应配置调节装置。时，应配置调节装置。 为什么是为什么是1515呢？呢？采暖通风与采暖通风与空气调节设计规范空气调节设计规范4.8.64.8.6条的条条的条文说明中，延续了文说明中，延续了“基于保证采暖基于保证采暖系统的运行效果，参照国内外资料系统的运行效果，参照国内外资料规定规定”的说法。而对空调水系统为的说法。而对空调水系统为何也采用何也采用1515？6.4.96.4.9条的条文说条的条文说明并没有正面应对。明并没有正面应对。 这个这个1515的规定是相当严格的。的规

15、定是相当严格的。并联环路计算压力损失相对差额不并联环路计算压力损失相对差额不大于大于15%15%，最大只会引起的流量偏，最大只会引起的流量偏差差8%8%左右，引起平均水温和散热量左右，引起平均水温和散热量偏差偏差2%2%左右，即使是对水温降影响左右，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均水温和散热量偏差也只有5%5%左右。左右。 我在调试过程中发现，即使并联我在调试过程中发现，即使并联环路之间计算压力损失相对差额环路之间计算压力损失相对差额达到达到20%20%，最大只会引起的流量偏，最大只会引起的流量偏差差11%11%左右，引起

16、平均水温和散热左右，引起平均水温和散热量偏差量偏差3%3%左右，单管系统下游引左右，单管系统下游引起平均水温和散热量偏差起平均水温和散热量偏差7%7%左右左右, ,也不至于出现严重的冷热不均。也不至于出现严重的冷热不均。 因此，我对调试只要求例如流量因此，我对调试只要求例如流量偏差不大于偏差不大于10%10%左右或即使再稍大些，左右或即使再稍大些，也可认为也可认为“流量大体够流量大体够”，就应该，就应该不出现严重的冷热不均。不出现严重的冷热不均。 而达到这个标准，通过下述途径而达到这个标准，通过下述途径和步骤的正常设计，是应该能够做和步骤的正常设计，是应该能够做到的。到的。 如何判断如何判断“

17、流量大体够流量大体够”? ?例如可以采用例如可以采用: : 热量表或流量计热量表或流量计 压力表压力表, , 测量供回水压差测量供回水压差 温度计温度计, ,测量供回水温度测量供回水温度 用手感比较回水温度用手感比较回水温度 循环水泵进出口的压差循环水泵进出口的压差 循环水泵电机的电流和电压循环水泵电机的电流和电压 使计算压力损失相对差额不大于使计算压力损失相对差额不大于1515的基本的基本途径和步骤途径和步骤无非是：无非是：A A 合理划分和均匀布置环路：所有并联的循环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系统，则应以均衡和水力平衡为布置的基本原则。例

18、如：环路不宜过长、较大负荷不宜布置则。例如：环路不宜过长、较大负荷不宜布置在环路末端。在环路末端。 B B 按照增大末端设备、减小公共段阻力比例的按照增大末端设备、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。原则，合理选择确定各段的管径和比摩阻。C C 在计算的基础上，根据水力平衡要求配置在计算的基础上，根据水力平衡要求配置必必要的要的水力平衡装置。水力平衡装置。 总压力损失和比摩阻取值及其分配总压力损失和比摩阻取值及其分配 比较合理的方法应该是：比较合理的方法应该是： 根据根据GB 50189-2005GB 50189-2005公共建筑节能公共建筑节能设计标准设计标准对集中热水

19、采暖系统热水循对集中热水采暖系统热水循环水泵的耗电输热比（环水泵的耗电输热比（EHREHR）和空气调节）和空气调节冷热水系统的输送能效比（冷热水系统的输送能效比（ERER）的，合）的，合理确定循环水泵的扬程。理确定循环水泵的扬程。 循环水泵扬程减去冷（热）源设备系统和末循环水泵扬程减去冷（热）源设备系统和末端设备（包括端设备（包括末端设备的末端设备的调节阀）的阻力，即为调节阀）的阻力，即为最不利环路最不利环路的许用压力损失（的许用压力损失（PP）。）。 将最不利环路许用压力损失（将最不利环路许用压力损失（PP），除以最），除以最不利环路供回水干管总长度（不利环路供回水干管总长度（LL），如考虑

20、局），如考虑局部阻力约为总阻力的部阻力约为总阻力的0.2-0.3,0.2-0.3,可得最不利环路的可得最不利环路的平均比摩阻（平均比摩阻（i i）。）。LPi8.07.0 在使用在使用“平均比摩阻平均比摩阻”时，在同一环时，在同一环路内，末端管段应取较小比摩阻，起始路内，末端管段应取较小比摩阻，起始管段应取较大比摩阻。管段应取较大比摩阻。 根据水力平衡的原则，与最不利环路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），联点的供回水压差（许用压力损失），确定其平均比摩阻。但最大流速不应超确定其平均比摩阻。但最大

21、流速不应超过有关规范的规定。过有关规范的规定。 为有利于并联环路间的水力平衡，许为有利于并联环路间的水力平衡，许用压力损失的分配，应尽量减少用压力损失的分配，应尽量减少“共同共同段段”阻力损失所占的比例。阻力损失所占的比例。 例如：北京市例如：北京市新建集中供暖住宅分新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程户热计量设计技术规程中，作出了以中，作出了以下规定：下规定：“用户二次水侧室外管网最不用户二次水侧室外管网最不利环路管道的比摩阻利环路管道的比摩阻, , 宜不大于宜不大于60Pa/m, 60Pa/m, 且其压力损失且其压力损失, , 宜不大于热源出口处总宜不大于热源出口处总压差的压差的1/41

22、/4。” 当并联环路的压力损失计算差大于当并联环路的压力损失计算差大于15%15%时，时，应对计算压力损失较小的环路配置适当的调节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。这样的环路装置，且标记出所需要的调节量。这样的环路应该是局部的应该是局部的, , 而不是全部或大多数。而不是全部或大多数。 例如：北京市例如：北京市新建集中供暖住宅分户热计新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程量设计技术规程中，作出了以下规定：中，作出了以下规定：“应应计算室外管网在每一建筑供暖入口的资用压差计算室外管网在每一建筑供暖入口的资用压差, , 以对照室内系统的总压力损失以对照室内系统的

23、总压力损失, , 正确选择入口正确选择入口调节装置。调节装置。”4.关于同程与异程 那么，采用使各并联环路的路程长度相同那么，采用使各并联环路的路程长度相同的同程系统，是否可以免除上述复杂过程而的同程系统，是否可以免除上述复杂过程而达到达到“自然平衡自然平衡”的效果呢？的效果呢？ 认为同程系统认为同程系统“天然平衡天然平衡”是片面的，而是片面的，而且吃过不少亏。举例：且吃过不少亏。举例： 顺义一中宿舍楼干管同程上供下回单管顺顺义一中宿舍楼干管同程上供下回单管顺序式序式 马家堡高层住宅的户内同程系统马家堡高层住宅的户内同程系统 下图所示室外热水采暖干管同程系统中，下图所示室外热水采暖干管同程系统

24、中，1#1#、2#2#、3#3#楼的室内系统均相同，而供水管段楼的室内系统均相同，而供水管段A-BA-B、B-CB-C和回水管段和回水管段D-ED-E、E-FE-F的管径均相同，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如果不进行调节，试判断哪一幢建筑得到的流量相对最少？量相对最少？123ABCFED 这是一个同程系统供水管的末端，又是回水这是一个同程系统供水管的末端，又是回水管的起始端。管的起始端。 沿水流方向，供水管自沿水流方向，供水管自ABAB的流量大于的流量大于BCBC，但管径相同，因此水力坡降先陡后平；回水管但管径相同，因此水力坡降先陡后平；回水管则相反，自则相反，自F

25、EFE的流量小于的流量小于EDED，但管径相同，但管径相同，因此水力坡降先平后陡。先陡后平的供水管水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，力坡降线，与先平后陡的回水管水力坡降线，画在水压图上，不就是很形象的画在水压图上，不就是很形象的“两头大、中两头大、中间小间小”的资用压差吗？的资用压差吗？ 在水压图上，可清楚地看到在水压图上，可清楚地看到2#2#建筑的建筑的许用压差相对最小。由于许用压差相对最小。由于“室内系统均室内系统均相同相同”，因此其得到的流量相对最少。，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。如这也是同程系统的一种常见的现

26、象。如果果ABAB水力坡降过大，而水力坡降过大，而FEFE水力坡降水力坡降过小，有可能使两根水力坡降线相交，过小，有可能使两根水力坡降线相交，与与2#2#楼的连接点还有可能出现楼的连接点还有可能出现“逆循逆循环环”，即许用压差为负值。这在异程系，即许用压差为负值。这在异程系统是不会发生的。统是不会发生的。同程式系统的设计要点：同程式系统的设计要点：A A 使供、回水管的水力坡降（比使供、回水管的水力坡降（比摩阻）相近；摩阻）相近；B B 使供、回水管的水力坡降线尽使供、回水管的水力坡降线尽量远离，即尽量减少量远离，即尽量减少“共同段共同段”阻力损失所占的比例。阻力损失所占的比例。 3 3）关于

27、重力（自然）作用压力问题）关于重力（自然）作用压力问题 受节能设计标准的影响和制约，双管受节能设计标准的影响和制约，双管系统已经成为采暖系统制式的系统已经成为采暖系统制式的“主旋主旋律律”。 而正确处理好重力（自然）作用压力，而正确处理好重力（自然）作用压力，是双管系统成败的关键问题之一。是双管系统成败的关键问题之一。 末端高阻；末端高阻； 利用重力（自然）作用压力的下分式利用重力（自然）作用压力的下分式垂直双管系统。垂直双管系统。以下介绍两个工程实例来说以下介绍两个工程实例来说明应对方法：明应对方法： 顺义商业楼顺义商业楼 立管的水力平衡立管的水力平衡某热水采暖上供上回式垂直某热水采暖上供上

28、回式垂直双管系统的改造及其反思双管系统的改造及其反思( (刊于刊于暖通空调暖通空调20072007年年1 1月期月期) ) 介绍某热水采暖上供上回式垂直双管系统的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。一些可供设计借鉴的经验。 1 1 工程概况工程概况 北京

29、某综合商业楼，建筑面积约北京某综合商业楼，建筑面积约1450014500，地，地上四层，首层和二层临街为对外营业的商户，三上四层，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。设计采暖负荷层和四层为众多公司的营业用房。设计采暖负荷1077kW1077kW，额定流量，额定流量37m37m3 3/h/h， 处于供暖管网某一处于供暖管网某一环路的末端，系统入口供回水压差约为环路的末端，系统入口供回水压差约为2m2m水柱。水柱。 该工程于该工程于20002000年设计，受工程条件所限，采用年设计，受工程条件所限，采用了上供上回式垂直双管系统形式，供、回水干管了上供上回式垂直双管系统形

30、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。设置在四层顶板下的吊顶内。系统型式如下图。1234 建成后运行初期，就出现比较严重的垂直水建成后运行初期，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、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

31、节后的开度，又回复到严重的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。几乎全部被包覆，十分难以进行调节和检修。 2004 2004年，当地供热部门斥资数年，当地供热部门斥资数十万元在楼外增设加压泵站进行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，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。统而无法运行，改造未获成功。2 2 故障原因分析故障原因分析 这是垂直双管系统比较典型的垂直水这是垂直双管系统比较

32、典型的垂直水力失调。主要原因是：力失调。主要原因是：（1 1）立管沿垂直方向各散热器环路，即）立管沿垂直方向各散热器环路，即使不考虑自然作用压力，也不满足使不考虑自然作用压力，也不满足采采暖通风与空气调节设计规范暖通风与空气调节设计规范4.8.64.8.6条关条关于于“各并联环路之间的计算压力损失相各并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于对差额不应大于1515”的要求。以比较的要求。以比较典型的典型的24#24#立管立管2 2为例，计算压力损失如为例，计算压力损失如下表。下表。所在部位所在部位许用压差许用压差散热器环路散热器环路计算压力计算压力损失损失剩余压差剩余压差四层散热器环路四层散热

33、器环路485.2Pa 485.2Pa 68.3Pa68.3Pa416.9Pa416.9Pa三层散热器环路三层散热器环路286.0Pa 286.0Pa 38.0Pa38.0Pa248.0Pa 248.0Pa 二层散热器环路二层散热器环路146.8Pa146.8Pa54.2Pa54.2Pa92.6Pa 92.6Pa 首层散热器环路首层散热器环路146.2Pa146.2Pa0 0各散热器环路之间的计算压力损失相对差额各散热器环路之间的计算压力损失相对差额 （2 2）采暖通风与空气调节设计规范采暖通风与空气调节设计规范4.8.94.8.9条还规定：机械循环系统双管热水采暖系统和条还规定：机械循环系统双

34、管热水采暖系统和分层布置的水平单管热水采暖系统，应考虑水分层布置的水平单管热水采暖系统，应考虑水在散热器和管道中冷却而产生的自然作用压力在散热器和管道中冷却而产生的自然作用压力的影响采取相应的技术措施。的影响采取相应的技术措施。 根据设计热媒参数根据设计热媒参数95/7095/70计算，供、回水计算，供、回水立管的自然作用压力值为立管的自然作用压力值为15.83mm15.83mm水柱水柱/m/m155.8Pa/m155.8Pa/m，取其，取其2/32/3，楼层平均高度按照，楼层平均高度按照3.6m3.6m计算，每一楼层的自然作用压力值为计算，每一楼层的自然作用压力值为360 Pa360 Pa。

35、 以首层散热器中心为计算基准线，水力平衡以首层散热器中心为计算基准线，水力平衡状态如下表。状态如下表。所在部位所在部位许用压差自然作用压力许用压差自然作用压力散热器环路散热器环路计算压力计算压力损失损失剩余压差剩余压差四层散热器环路四层散热器环路485.2485.21080=1565.2Pa1080=1565.2Pa68.3Pa68.3Pa1496.9Pa1496.9Pa三层散热器环路三层散热器环路286.0286.0720=1006.0Pa720=1006.0Pa38 Pa38 Pa968.0Pa 968.0Pa 二层散热器环路二层散热器环路146.8146.8360=506.8Pa360=

36、506.8Pa54.2Pa54.2Pa452.6Pa452.6Pa首层散热器环路首层散热器环路146.8Pa146.8Pa0 0各散热器环路计及自然作用压力后的剩余压差各散热器环路计及自然作用压力后的剩余压差 （3 3）增大散热器环路支管的计算压力损失，）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，但计虽然采用了阻力相对较大的截止阀，但由于管径为由于管径为DN20mmDN20mm，散热器环路的阻力损，散热器环路的阻力损失仍然较小。最大的一个散热器环路（包失仍然较小。最大的一个散热器环路（包括散热器、

37、连接支管和两个截止阀）的计括散热器、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算压力损失，仅占立管总计算压力损失的6.96.9。而实际安装的是普通的闸阀。而实际安装的是普通的闸阀。（4 4）当采用上供上回式垂直双管系统，各层散）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（即附图中之器环路的并联点（即附图中之2 2和和2 2），四层散），四层散热器环路的计算压力损失，比首层散热器环路小热器环路的计算压力

38、损失，比首层散热器环路小416.9Pa416.9Pa，而又多得到，而又多得到1080Pa1080Pa的自然作用压力，的自然作用压力，四层散热器环路的许用压差达到了四层散热器环路的许用压差达到了1565.2 Pa1565.2 Pa，剩余压差达到了剩余压差达到了1496.9Pa1496.9Pa，许用压差是其环路计，许用压差是其环路计算压力损失的算压力损失的22.922.9倍，必然会造成严重的水力失倍，必然会造成严重的水力失调。调。 对本工程多数采用对本工程多数采用DN25mmDN25mm立管和立管和DN20mmDN20mm散热器支管的立管，按照散热器支管的立管，按照计算压力损失相对差额和自然作计算

39、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方法计算，立管总流量在各层之间的概略分配比例，如下表。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立管总流量实际在各层的概略分配比例 所在层所在层流量占立管总流量的比例流量占立管总流量的比例四层四层4040三层三层3030二层二层2020首层首层10103 3 改造方案改造方案 根据现场实际条件，提出了四种根据现场实际条件，提出了四种改造方案：改造方案：（1 1）干管系统基本不变动，调整）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，各层连接散热器支管和阀门的

40、直径，减少上层散热器环路过多剩余压差，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。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，利，如下表。（如果再将一至四层散热器供水支管闸阀，更换为高阻自力式温控阀，将会得到更好的效果。）更换为高阻自力式温控阀，将会得到更好的效果。）所在层所在层供水支管供水支管及阀门及阀门回水支管回水支管及阀门及阀门流量占立管总流量占立管总流量

41、的比例流量的比例四层四层DN15DN15DN15DN152525三层三层DN15DN15DN20DN202727二层二层DN20DN20DN20DN203030首层首层DN25DN25DN25DN251717（2 2）各层连接散热器支管和阀门基本不动，在首层顶）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。器回水管，改为连接于该回水水平干管上，如下图。 1234（3 3）利用）利用20042004年在楼外增设、已经被年在楼外增设、已经被弃用的加压泵站，采用混

42、水器与室外弃用的加压泵站，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，使内部系统入口额定流量的前提下，使内部系统的循环流量增加的循环流量增加2-32-3倍，相应使自然作倍，相应使自然作用压力降低用压力降低2-32-3倍，如下图。倍，如下图。 室内采暖系统供回水温差如按室内采暖系统供回水温差如按1010计计算，系统循环流量为：算，系统循环流量为：hm /622.9210001086010773并联配置并联配置3 3台室内系统二次水循环泵，台室内系统二次水循环泵，G =35G =3565m65m3 3 /h /h，H =13.8H =13.

43、810m10m，两用一备。，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 4）在改造方案）在改造方案3 3的基础上，将三层和四层的基础上，将三层和四层散热器的支管上两个散热器的支管上两个DN20mmDN20mm截止阀的其中一截止阀的其中一个（散热器支管上原有的阀门许多已经锈蚀个（散热器支管上原有的阀门许多已经锈蚀难以转动），改为难以转动），改为DN15mmDN15mm的高阻恒温阀，后的高阻恒温阀，后为节省改造费用，采用了高阻恒温阀不带温为节省改造费用，采用了高阻恒温阀不带温控器的阀座。控器的阀座。 上述方案上述方案1 1和和2 2，由于需要进入商户的营业，由于需要进入商户

44、的营业空间施工，并对已经形成的装修有较大影响，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建筑内部影响较小的方案3 3和和4 4。4 4 改造后运行效果改造后运行效果 改造后的该系统于改造后的该系统于20062006年年1111月中旬开始试运行，月中旬开始试运行，经过现场测试情况如下：经过现场测试情况如下：（1 1）在室外供暖管网正常运行的条件下，由于）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混水器所需压差很小，系统入口供回水压差不小于于1m1m水柱，就可以满足本

45、系统一次水水柱，就可以满足本系统一次水37m37m3 3/h/h的额的额定流量。且一次水流量只取决于入口阀门的开度，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，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。也不会干扰室外供暖管网的水力工况。（2 2）室内系统的主体水力失）室内系统的主体水力失调现象已经基本消除，多年调现象已经基本消除，多年来从未热过的散热器也热了。来从未热过的散热器也热了。（3 3）安装的二次水循环泵实际出力不足，远）安装的

46、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。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在一次水流量调节为40m40m3 3/h/h条件下，条件下，铭牌参数铭牌参数为为G=35-65mG=35-65m3 3/h/h、H=13.8-10mH=13.8-10m的水泵的水泵，单泵运行，单泵运行实际流量仅为约实际流量仅为约52m52m3 3h h，泵进出水两端压差约，泵进出水两端压差约7m7m；两台并联运行，流量约两台并联运行，流量约74m74m3 3/h/h，泵进出水两端，泵进出水两端压差约为压差约为12m12m；三台并联运行，流量约三台并联运行，流量约82m8

47、2m3 3/h/h，泵进出水两端压差为泵进出水两端压差为14m14m。如能更换为性能达。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，会取得更理想预期的室内采暖系统循环水量，会取得更理想的效果。的效果。（4 4）仍有少量立管的首层散热器或）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，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，证明是由于局部管道堵塞所造成，经过认真冲洗以后，也已经运行正经过认真冲洗以后，也已经运行正常。以下是从立管

48、根部常。以下是从立管根部DN20DN20管道清管道清理出来的部分堵塞物图片。理出来的部分堵塞物图片。5 5 结论结论（1 1）上供上回式垂直双管系统，由于）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的水力失衡条件，应该尽量避免在多于一层的建筑中采用。一层的建筑中采用。（2 2）如果一定需要采用上供上回式垂）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计算，

49、并采取防止垂直水力失调的可靠技术措施。技术措施。（3 3）上供上回式垂直双管系统的）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。立管底部，易积存污物造成阻塞。（4 4）采暖系统的设计，不仅要进）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。环路之间的水力平衡计算。（5 5）对任何双管系统，适当减小散热器环）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（或采用高阻恒温路支管管径和采用高阻阀（或采用

50、高阻恒温阀），以增大散热器环路的计算压力损失，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。有利于各散热器环路之间的水力平衡。（6 6）从理论上讲，任何水力失调的系统都）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行调节，采用散热器阀门调节作为

51、解决水力失调的设计措施，是不合理的。失调的设计措施，是不合理的。（7 7）在采暖系统入口采用混水器与室外）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，也缺陷、而散热器配置较多系统的改造，也是一种有效的办法。是一种有效的办法。（8 8）某些水泵性能达不到额定指标，在）某些水泵性能达不到额定指标

52、，在一些工程中屡见不鲜，应该引起设计选型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。和工程采购的重视。5.关于垂直系统重力（自然）作用压力问题垂直双管系统双管系统立管的水力平衡 受节能设计标准的影响和制节能设计标准的影响和制约，双管系统已经成为采暖系约，双管系统已经成为采暖系统制式的统制式的“主旋律主旋律”。而正确。而正确处理好重力（自然）作用压力处理好重力（自然）作用压力的影响，是双管系统设计成败的影响，是双管系统设计成败的关键问题之一。的关键问题之一。 双管系统的立管一般双管系统的立管一般有三种典型形式，即下有三种典型形式，即下分双管异程式、上分双分双管异程式、上分双管同程式和下

53、分三管同管同程式和下分三管同程式。程式。 当首层地面下具备设置管沟或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，下分双管异程式管的条件下，下分双管异程式（如下图）是一种常用的系统形（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，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其主要缺陷是需要在顶层散热器的上端排除空气。的上端排除空气。下分双管异程式下分双管异程式 当顶层顶板下具备敷设供水干当顶层顶板下具备敷设供水干管的条件下，也有采用上分双管管的条件下，也有采用上分双管同程式（如下图）系统形式的。同程式（如下图）系统形式的。

54、此种系统形式的特点是同程，似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。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。上行供水干管上集中排除空气。上分双管同程式上分双管同程式 当顶层顶板下不具备敷设当顶层顶板下不具备敷设供水干管的条件下，有时为供水干管的条件下，有时为了追求对水力平衡似乎有利了追求对水力平衡似乎有利的同程系统，不惜的同程系统，不惜刻意刻意增设增设一根回流管，成为下分三双一根回流管，成为下分三双管同程式（如下图）。管同程式（如下图）。下分三管同程式下分三管同程式 此种烦琐系统形式，在传统双管系此种烦琐系

55、统形式，在传统双管系统中很少见，只是在计量供暖住宅统中很少见，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。会是对水力平衡的不利后果。 供热部门对室外系统比较熟供热部门对室外系统比较熟悉，而水平的室外管网一般不悉，而水平的室外管网一般不存在重力作用压力问题，在参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与计量供暖住宅室内系统研究过程中产生这种误解，可

56、以谅过程中产生这种误解，可以谅解，但模糊理念应加以纠正。解，但模糊理念应加以纠正。 北京市北京市新建集中供暖住宅分新建集中供暖住宅分户热计量设计技术规程户热计量设计技术规程（DBJ DBJ 01-605-200001-605-2000）5.3.35.3.3条：条：“共用共用立 管 的 设 计立 管 的 设 计 , , 应 符 合 下 列 要应 符 合 下 列 要求求: :应采取防止垂直失调的措应采取防止垂直失调的措施施, , 宜采用下分式双管系统宜采用下分式双管系统。” 5.3.3 5.3.3条的条文说明：条的条文说明：“共用立管共用立管采用下分式双管系统采用下分式双管系统, , 不仅管系简洁

57、不仅管系简洁, , 还由于还由于可利用重力作用水头和立管阻可利用重力作用水头和立管阻力相抵消力相抵消, , 易于克服垂直失调易于克服垂直失调。当条。当条件适宜时件适宜时, , 也可采用上分式双管系统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但应采取克服重力作用水头影响防止垂直失调的措施。垂直失调的措施。” 怎样理解怎样理解“下分式双管系统可利用重下分式双管系统可利用重力作用水头和立管阻力相抵消力作用水头和立管阻力相抵消, , 易于克易于克服垂直失调服垂直失调”？ 下图为下分异程式双管系统的原理图。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其中的最

58、高与最低的两个并联环路加以分析：以分析：A A点与点与 B B点是两个并联环路的两点是两个并联环路的两个并联点，自个并联点，自A A点起经过最高环路点起经过最高环路2 2回到回到B B点的计算阻力，应与自点的计算阻力，应与自A A点起经过最低环点起经过最低环路路1 1回到回到B B的计算阻力相当。的计算阻力相当。 对于异程系统，经由最高环路对于异程系统，经由最高环路2 2的阻力损失会大于经由最低环的阻力损失会大于经由最低环路路1 1的阻力损失，其差额是供回的阻力损失，其差额是供回水立管的阻力损失。但是，经由水立管的阻力损失。但是，经由2 2的最高环路，与经由的最高环路，与经由1 1的最低环的最

59、低环路比较，又多得到了高差为路比较，又多得到了高差为h h所所形成的重力作用压力。形成的重力作用压力。 这样，如果将多得到的重力作这样，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阻力损失，就十分有利于两个并联环路之间的水力平衡。联环路之间的水力平衡。 即可以使得：即可以使得：AAB B AABB H H 当各层户内系统压力损失相同时，当各层户内系统压力损失相同时，对于下分式异程系统，对于下分式异程系统，重力作用水重力作用水头用以克服上层立管的压力损失，头用以克服上层立管的压力损失，即：即： 回回 供供 h h 供回水温度为供回水温度

60、为95/7095/70的重力的重力作用压力值为：作用压力值为： 15.83mm15.83mm水柱水柱 /m/m 155.8Pa/m155.8Pa/m，取，取2/32/3， 100Pa/m 100Pa/m，供回水立管各，供回水立管各分分1/21/2， 50Pa/m 50Pa/m。 再考虑局部阻力因素，故平均再考虑局部阻力因素，故平均比摩阻取：比摩阻取： R 40Pa/mR 40Pa/m 经过许多工程设计及实际运行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检验，这样做可以大体上实现理想的水力平衡。想的水力平衡。 供回水温度为供回水温度为85/6085/60的重力作用压力的重力作用压力值