暖通空调全水系统

第3章全水系统3.1概述华北电力大学-荆有印3.1.1 全水系统1．定义全水系统--全部用水作为介质传递室内热负荷或(和)冷负荷的系统称为全水系统。2．分类⑴按提供热量（或冷量）供热的全水系统、供冷的全水系统和既供冷又供热的全水系统。供热时，水被称为“热媒”；供冷时，水被称为冷冻水或冷媒。⑵按末端装置自然对流和强迫对流。自然对流的系统：空气靠在密度差产生的重力压头驱动下流过末端装置与水进行热交换，并引导空气在室内循环。如散热器热水采暖系统。强迫对流的系统：空气靠风机的机械动力流过末端装置与水进行热交换，并导致空气在室内循环。如风机盘管空调系统和暖风机热水采暖系统。⑶按用途热水采暖系统和全水空调系统。3．组成供热的全水系统：由热源、输送热媒的管道系统和供热设备(末端装置)组成。供冷的全水系统由冷源、输送冷媒的管道系统和供冷设备(末端装置)组成。既供冷又供热的全水系统中同时有冷源和热源，末端装置是供热或(和)供冷的设备。3.1.2 热水采暖系统定义热水采暖系统即供热的全水系统。2．分类按热媒分为热水采暖系统和蒸汽采暖系统。3．相对蒸汽采暖系统，热水采暖系统的优缺点⑴优点①运行管理简单，维修费用低。②热效率高，跑、冒、滴、漏现象轻，可比蒸汽供暖节能 20％-40％。③可采用多种调节方法，特别是可采用随室外温度变化改变采暖供、回水温度的质调节。④供暖效果好。连续供暖时，室内温度波动小。房间温度均匀，无噪声，可创造良好的室内环境，增加舒适度。⑤管道设备锈蚀较轻，使用寿命长。⑵缺点①散热设备传热系数低，因此在相同供热量下，所需供暖设备②蒸汽采暖主要靠蒸汽冷凝时放出的汽化潜热；热水采暖靠水的温降。在相同供热量下，热水为热媒时流量大，管径大，造价高。③输送热媒消耗电能多。适应范围是民用和公用建筑的主要采暖系统型式，也可用于工业建筑及其辅助建筑中。3.1.3 全水空调系统1．定义全水空调系统中房间的冷负荷或热负荷全靠水来承担。由于全水空调系统的末端装置为风机盘管，因此全水空调系统又称为全水风机盘管系统。2．与其他空调系统相比，全水空调系统的优缺点⑴优点①由于水的比热比空气大得多，系统水量比全空气空调系统中的空气量小得多，输送能耗低，水管所占空间比风管小得多。对现有建筑改造时，易于解决布管问题。②可兼备集中供冷和供热的优点，同时各末端装置又有独立开关和调节的功能。使用灵活方便，各个房间可单独开关、调节与控制，节省运行费用。③各房间设末端装置处理空气，各房间之间的空气互不串通，避免了空气交叉污染，有利于保证室内空气品质。④除冷、热源机房外，无其他空调机房，末端装置吊挂或靠墙安装，比全空气空调系统占用建筑面积少。⑵缺点①比全空气空调系统运行维护量大。②有冷却去湿功能，无加湿功能，靠门窗渗风或定期开窗来满足房间对新风的要求，不能解决房间有组织的通风换气问题。③风机盘管运行时有噪声。1．与热水采暖系统相比，有以下特点：⑴夏季供冷，冬季供热，热水采暖系统只能用于冬季供热；⑵室内空气强迫循环，室内温、湿度均匀，风机需要消耗功率，且有噪声；⑶管理、维修工作量比热水采暖系统要大；⑷比热水采暖系统造价高，如仅用于冬季采暖，热水采暖系统优于全水空调系统。3.2 全水系统的末端装置建筑物室内的供热或供冷设备处于能量输送系统的终端，称为末端装置。常用末端装置有：散热器、暖风机、风机盘管等。3.2.1 散热器散热器是采暖系统重要的、基本的组成部件。水在散热器内降温向室内供热达到采的目的。散热器性能评价指标热工性能传热系数越高，其热工性能越好。增大传热系数的途径：可采用增加外壁散热面、提高散热器周围空气流动速度、强化散热器外表面辐强度和减少散热器各部件间的接触热阻等。经济指标单位散热量的成本(元/W)及金属耗量越低，其经济指标越好。安装费用低、使用寿命越长，其经济性越好。安装使用和工艺方面的要求具有一定的机械强度和承压能力。安装组对简单。便于安装和组合成所的散热面积。尺寸较小，占用房间面积和空间少。不易破损，制造加工简单、适于批量生产。卫生和美观方面的要求散热器表面应光滑，方便和易于清除灰尘。外形应美观，与房间装饰协调。2．散热器的种类按传热方式分为：辐射散热器和对流散热器。按材质分为：铸铁散热器、钢制散热器、铝合金散热器以及塑料散热器等。铸铁散热器铸铁散热器用灰口铸铁浇铸而成。优点：结构简单、耐腐蚀、使用命长、水容量大。缺点：金属耗量大、笨重、金属热强度比钢制散热器低。目国内应用较多的铸铁散热器有柱型和翼型。①铸铁柱型散热器是由呈柱状的单片散热器，用对丝组对而成。型式：四柱、二柱、五柱四柱散热器有：带足片与无足片，分别用于落地和挂墙安装。特点：外形美观，传热系数较；单片散热量小，容易组对成所需散热面积，积灰较易清除。型号标记：如：灰铸铁四柱散热器 TZ4-5-5灰铸铁四柱813型散热器，目前生产量大，作为非标型号保留。型号标记：图3-1 常用铸铁散热器.(a)四柱散热器 (b)M132 型散热器(c) 长翼型散热器 (d)圆翼型散热器②翼型散热器型式：长翼型、圆翼型。特点：翼型散热器铸造工艺简单，价格较低，但易积灰，单片散热面积较大，不易组对成所需供热面积，承压能力低。型号标记：灰铸铁长翼型:如灰铸铁长翼型散热器： TC0.2/5-4灰铸铁圆翼型:如灰铸铁圆翼型散热器： TY0.75-6(4)钢制散热器新型钢制散热器和光排管。新型钢制散热器1)型式柱型、板式、扁管式、串片式等。a.钢制柱式散热器如图3-2(a)所示,其构造与铸铁柱型散热器相似。制造时,将单片用气体氩弧焊焊成整体。钢制板式散热器如图3-2(b)所示，由面板、背板、对流片、进出水接头等组成。扁管型散热器如图3-2(c)所示，由长方形扁管平排成平面并在背面扁管两端加联箱焊成整体。背面可点焊对流片。钢串片散热器如图3-2(d)所示，由钢管套钢片制成。该种散热器有：带罩和无罩两种。）特点工艺先进，外形美观，适于工业化生产，产品多样化、系列化。金属耗量少，安装简便，承压能力较高，占地面积小。易腐蚀，供暖系统需进行水处理，非采暖期需满水养护。钢制散热器水容量小，热惰性小。②光排管散热器1）型式如图3-3所示，由钢管焊接而成。2）特点承压能力高，较笨重，耗钢材量大，占地面积大。易清除积灰，适用于灰尘较大的车间。⑶铝合金和塑料散热器铝合金散热器：加工方便，重量轻，外形美观；造价较高，不如铸铁散热器耐用。塑料散热器：可节省金属，耐腐蚀，但不能承受太高的温度和压力。图3-2常用钢制散热器钢制校型散热器(b)钢制板式散热器钢板扁管散热器(d)钢串片散热器图3-3光排管散热器用于热水采暖系统的光排管(b)用于蒸汽采暖系统的光排管3．散热器的选择与布置散热器的选择在工程设计中，散热器的选用应考虑：热工、经济、卫生和美观等四方面的基本要求。①传热系数较大，其热工性能应满足采暖系统的要求。②承受压力较大，所能承受的最大工作压力应大于采暖系统底层散热器的实际最大工作压力。③外形美观，与室内装修协调，易于清扫。④在产尘和对防尘要求较高的工业建筑中，应采用易于清除灰尘的散热器。⑤在具有腐蚀性气体的生产厂房或相对湿度较大的车间、地下水为水源且水处理不佳时应用铸铁散热器。散热器的布置①室内布置一般沿外墙布置，特别是沿外窗布置，也可以沿内墙布置。a.沿外窗布置，如图3-4(a)所示。布置特点：提高了外墙和窗下部的温度，减少了对人体的冷辐射，因而提高了房间的热舒适性。布置在外窗下少占用室内使用面积并能阻止渗入室内的空气形成下降的冷气流，房间贴地面板处的空气温度较高。b.内墙布置，如图 3-4(b)所示。布置特点：在某些场合下可减少管路系统的长度；沿人经常活动的房间地面流动的空气温度较低，降低舒适度；占用室内使用面积，影响家具及其他设施的布置；散热器上升气流中所含微尘附着于内墙表面，影响美观。②楼梯间散热器应尽量布置在底层或下部各层。不能置于两道外门之间，楼梯间底层等有冻结危险处的散热器应远离外门。⑶散热器的安装有：明装和暗装。①明装：易于清除灰尘，布置简单，有利散热。②暗装：对房间装饰要求较高的民用、公用建筑或要防止烫伤和磕碰的场所可加装饰罩暗装。加罩后散热器的散热量减少。图3-4 散热器在室内的平面布置.(a) 置于外墙下 (b) 置于内墙下4．散热器的计算在设计条件下单位时间内散热器的散热量应等于房间需要的采暖设计热负荷。当采暖设计热负荷、供暖系统型式及散热器选型确定后，即可决定散热器的面积、组数及每组的片数。⑴散热器面积AQ123(3-2)k(tmtR)2式中A—散热器计算面积，m；Q—采暖设计热负荷，W；—散热器传热系数，W/(m2.℃)tm--散热器内热媒平均温度，℃；tR--室内空气温度，℃；1—散热器的片数修正系数；2—散热器的连接方式修正系数；3—散热器的安装型式修正系数。⑵散热器片对片式散热器，其片数可按下式计算：n

Aa2式中a-- 一片散热器的散热面积， m。⑶散热器的连接方式图3-6 散热器接管方式.(a)上进下出(同侧)(b) 上进下出(异侧)(c)下进上出(异侧).(d)下进下出(e)下进上出(同侧)(f) 上进上出散热器在系统中可以采用图 3-6所示的6种连接方式。连接方式不同时其外表面温度分布变化，使传热量发生变化。3.2.2 暖风机1．组成暖风机是由通风机、电动机和空气换热器组合而成的采暖机组。2．风机型式轴流式和离心式。轴流式风机常用于小型机组(见图3-7(a)、(b))；离心式风机常用于大型机组(见图3-7(c)、(d)。3．热媒种类水和蒸汽。4．布置方式暖风机直接安装在采暖房间内。5．工作原理在风机作用下，室内空气由吸风口进入机组，流经空气换热器被加热，从出风口送入室内，并造成室内空气循环。图3-7暖风机普通小型机组NC型(b)顶吹式小型机组ZN型普通大型机组NBL型(d)柜式大型机组NLGS型1-风机2-电动机3-换热器4-导流叶片 5-外壳．特点优点：供热量大，占地小，启动快，能迅速提高室温。缺点：风机运行时有噪声，如全部采用室内循环空气时，不能改善室内空气质量。7．暖风机采暖方案⑴暖风机供给全部采暖耗热量，适用于气候比较温暖的地方；⑵暖风机供给部分采暖耗热量，用散热器采暖系统维持最低室内温度(一般不得低于5℃，称为值班采暖)，其余热量由暖风机供给。8．暖风机选择⑴暖风机台数设计暖风机采暖系统时，主要是确定暖风机的型号、台数及布置方案。当空间较大时，为了使供暖场所室内温度和气流分布均匀，可选两台以上同型号的暖风机。暖风机台数可用下式计算：Qn (3-3)q式中 Q—要求暖风机提供的采暖热负荷， W；—暖风机的富裕系数，取 ＝1.2—1.3；q—单台暖风机的实际散热量， W。暖风机的性能参数可查产品样本或设计手册。产品样本中给出的暖风机供热量为进口空气温度为15℃时的暖风机供热量，若进口空气温度不等于15℃时，用下式进行修正：q q0(tm ti)/(tm 15) (3-4)式中q0—产品样本中提供的暖风机供热量，W；tm—暖风机进、出口热媒平均温度，℃；ti—设计条件下的机组进风温度，一般可取室内温度，℃。暖风机的送风温度不宜低于35℃，以免有吹冷风的感觉；不得高于70℃，以免热射流上升，不利于有效利用。⑵暖风机布置在生产厂房内布置暖风机时，应考虑车间的几何形状、工作区域、工艺设备的位置，以及暖风机气流作用范围等因素。暖风机平面布置时尽可能使室内气流分布合理、温度均匀，NC型小型机组可采用图3-8所示的布置方案，悬挂在墙上、柱上、梁下。直吹：用于小跨度厂房，暖风机挂于内墙，向外墙方向送风。斜吹：将暖风机挂在中间纵轴上，向两面外墙斜向送风。顺吹：暖风机挂在外墙柱上，气流串接。、(c)用于大跨度或多跨厂房。图3-8 轴流式暖风机布置方案.(a)直吹(b)斜吹(c) 顺吹3.2.3风机盘管风机盘管机组(FanCoilUnit, 简写为FCU)，简称风机盘管。风机盘管的组成是由通风机、电动机和盘管 (空气换热器)等组成。2．风机盘管的分类①按结构型式立式、卧式、壁挂式、立柱式、卡式等。立式机组：暗装可设在窗台下，出风口向上或向前；明装可设在地面上，出风口向上、向前或向斜上方。可省去吊顶。卧式机组：须用吊顶与管道间，可与室内建筑装饰布置相协调，节省建筑面积。壁挂式机组：全部为明装机组，其结构紧凑，外观好，直接挂于墙的上方。卡式(天花板嵌入式)机组：进、出风口外露于顶棚下，风机、电动机和盘管置于顶棚之上，属于半明装机组。立柱式机组：外形像立柜，高度在 1800mm左右。②按安装方式明装、暗装与半明装。图3-9(a)立式明装、(b)卧式暗装机组的构造示意图。③按风机类型离心风机、贯流风机图3-9风机盘管立式明装(b)卧式暗装.1-风机2-电动机3-盘管4-凝结水盘 5-进风口及过滤器.6-出风格栅7-控制器8-吸声材料 9-箱体．工作原理盘管管内流过冷冻水或热水时与管外空气换热，使空气被冷却去湿或加热来调节室内的空气参数。4．新风供给方式⑴室外风自然渗入，浴室、厕所机械排风方式，如图中 (a)所示。⑵在外墙打洞引进新风，如图中 (b)所示。⑶由新风系统供给，如图中(c)所示；也可将新风先引入风机盘管再送入房间，如图中(d)所示。5．风机盘管的选择根据房间具体情况和装饰要求选择安装方式，确定安装位置、型式，并注意房间对静音的要求。风机盘管的选择计算的目的：在已知风量、进风参数和水初温、水流量的条件下，确定满足所需空气出口参数和冷量的机组。⑴确定风机盘管的全热制冷量和显热制冷量全热制冷量：QtMa(hiho)（3-5）显热制冷量：QsMacp(tito)（3-6）式中Qt,Qs—风机盘管的全热制冷量和显热制冷量，kW；hi,ho—风机盘管进、出口空气的比焓，kJ/kg；ti,to—风机盘管进、出口空气的干球温度，℃；Ma—风机盘管的风量，kg/s；cp—空气定压比热，cp＝1。01kJ/(kg.℃)。⑵确定风机盘管在供热工况下的供热量QhMacp(toti)(3-7)式中Qh--风机盘管的供热量，kW。⑶名义工况及名义制冷量和名义供热量风机盘管的制冷量和供热量随着进入机组的空气参数、冷冻水或热水入口的水温、水流量的变化而变化。部颁标准《风机盘管机组》规定了标定风机盘管制冷量和供热量的名义工况，在名义工况下的制冷量和供热量称为名义制冷量和名义供热量。名义制冷工况： 名义供热工况为：进风干球温度27℃进风干球温度 21℃进风湿球温度19．5℃热水进口温度助℃冷冻水进口温度7℃水流量同制冷工况冷冻水进出口水温差 5℃⑷名义制冷量（供热量）与设计工况制冷量（供热量）换算twb1tw10.367Mw（3-8）全热制冷量换算：Qt/Qt.nMw.n12.5t1tw10.70.205twb1Mw（3-9）显热制冷量换算：Qs/Qs.n19.5Mw.n20供热量换算（不考虑水量变化）：Qhtw1t1（3-10）/Qh.n39式中 Qt,Qs—设计工况下风机盘管全热制冷量和显热制冷量， W；Qt.n,Qs.n—名义工况下风机盘管全热制冷量和显热制冷量， W；t1,twb1—设计工况下风机盘管进风干球温度和湿球温度，取室内设计参数，℃；Mw,Mw..n—分别为设计工况和名义工况下的水流量，kg/h；tw1—设计工况下风机盘管进水温度，℃。Qh,Qh..n--分别为设计工况和名义工况下的风机盘管供热量，W。⑸若房间的设计全热冷负荷为Qc和显热冷负荷为Qc.s，则风机盘管的全热制冷量和显热制冷量分别为：Qt (1Qs (1

12)Qc（3-11）12)Qc.s（3-12）式中 1—考虑积灰对风机盘管传热影响的附加率。仅夏季使用时，取1＝10％；仅冬季使用时，取 1＝15％；冬夏两季使用时， 1＝20％；—考虑风机盘管间歇使用的附加率。不稳定热过程模拟结果表明，当2＝20％，大约经过 20min室温基本上可达到舒适要求。3.3 热水采暖系统以热水为热媒的供暖系统称为热水供暖系统。3.3.1热水采暖系统的组成热水采暖系统主要由热源、管道系统和散热设备三部分组成。3.3.2热水采暖系统的分类1．按系统循环动力⑴重力循环系统靠水的密度差进行循环的系统，如图 3-10(a)。工作原理：运行前，现将系统上满水，水在锅炉被加热，温度升高，密度减少，同时受到回水管冷水的驱动，使热水沿供水干管上升，流入散热器。在散热器内水被冷却，在沿回水干管回到锅炉重新加热。这样周而复始地循环，不断把热量从热源送到房间。特点：省电，省投资，无噪声，系统简单，管径粗。⑵机械循环系统靠机械（水泵）力进行循环的系统，如图 3-10(b)。特点：供热半径大，是集中供暖系统的主要型式。图3-10 按系统循环动力分类的热水采暖系统(a)重力循环热水采暖系统 (b) 机械循环热水采暖系统1-锅炉2-散热器3-膨胀水箱4-循环水泵5-集气罐6-供水管7-回水管2．按供水温度高温水采暖系统：供水温度高于 100℃的系统。特点：散热器表面温度高，易烫伤皮肤，烤焦有机灰尘，卫生条件及舒适度较差；供回水温差大，需散热器面积小，管径小，输送热媒耗电能少，运行费用低。适用于对卫生条件要求不高的工业建筑及其辅助建筑。低温水采暖系统--供水温度低于100℃的系统。特点：其优缺点正好与高温水采暖系统相反。是民用及公共建筑的主要采暖系统型式。3．按连接散热器的管道数量单管系统--散热器串联布置。双管系统--散热器并联布置。图(a)左边为单管顺流式，右边为单管跨越管式；图(b)垂直双管；图(c)上图为水平顺流式，下图为水平跨越管式；图(d)水平双管。图3-15 单管系统与双管系统的基本组合体.(a) 垂直单管(b)垂直双管(c) 水平单管(d)水平双管4．按散热器的连接方式垂直式采暖系统--不同楼层的各散热器用垂直立管连接的系统，如图3-13(a)；水平式采暖系统--同一楼层的散热器用水平管连接的系统，如图3-13(b)。水平式采暖系统按供水管与散热器的连接方式可分为：顺流式和跨越式。图3-13垂直式与水平式采暖系统垂直式(a)水平式1-供水干管2-回水干管3-水平式系统供水立管4-水平式系统回水立管 5一供水立管 6-回水立管7-水平支路管道 8-散热器水平式系统的排气及热补偿措施，如图 3-14所示。图3-14 水平式系统的排气及热补偿措施1-散热器2-放气阀3-空气管4-方形补偿器5-乙字弯管补偿器水平式系统与垂直式系统相比：①优点：系统造价低，管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；有可能利用最高层的辅助间（如楼梯间、厕所等）架设开口水箱；可按层调节供热量。②散热器串联很多时，易引起水平失调，即前段热末端冷的现象。按供、回水的方式⑴上供下回式（单、双管）供回水干管分别设置于系统最上面和最下面。①双管式：便于调解，散热器面积少；管材耗量多，易产生垂直失调。②单管顺流式：不会出现双管式的垂直失调，管材耗量少，散热器面积多；不能调节。③单管跨越式：可调节。④单管跨越与顺流式：在运行中，调节进入上层散热器中的流量，可适当减轻上热下冷的现象。⑵上供上回式（双管）供回水干管均位于系统最上面，立管下面均要设放水阀。①优点：易于调节，便于计量。②缺点：不好泄空，易引起垂直失调现象。适用于四层以下建筑。⑶下供下回式（双管）供、回水干管都设在底层散热器下面。⑷下供上回式供水干管设在下部，回水干管设在上部，顶部设膨胀水箱。①优点：水自下向上流动，可通过膨胀水箱排气，不需设排气装置。底层供水温度高，底层散热器面积小，便于布置。对于高温水供暖系统，可降低防止高温水汽化所需的水箱标高。②缺点：传热系数小，散热器面积大。图3-11 按供、回水方式分类的采暖系统上供下回式(b)上供上回式(c)下供下回式(d)下供上回式1-供水干管2-回水干管3-散热器图3-12 中供式热水采暖系统1-中部供水管 2-上部供水管 3-散热器4-回水干管5-集气罐⑸中供式从系统总立管引出的水平供水干管设在系统中部，下部系统呈上供下回式，上部系统可采用下供上回式（双管） ，也可采用上供下回式（单管）。①优点：可减轻垂直失调现象。②缺点：上部系统需增加排气装置。6．按并联环路水的流程⑴同程式系统--热媒沿各基本组合体流程相同的系统，即各环路管路总长度基本相等的系统。如图3-16(a)中立管①离供水最近，离回水最远；立管④离供水最远，离回水最近；通过①-④各立管环路供、回水干管路径长度基本相同。①优点：可减轻水平失调，阻力损失易于平衡。②缺点：系统耗钢材量多。⑵异程式系统--热媒沿各基本组合体流程不同的系统。如图3-16(b)中第①基本组合体供、回水干管均短，第④基本组合体供、回水干管都长。通过①-④各部分环路供、回水管路的长度都不同。①优点：系统耗钢材量少。②缺点：易引起水平失调。由于各立管间的阻力难以平衡，使得远、近立管处出现流量失调，引起在水平方向各房间冷热不均的现象，称为系统的水平失调。图3-16同程式系统与异程式系统同程式系统(b)异程式系统3.4 高层建筑热水采暖系统高层建筑热水采暖系统应考虑的三个特殊问题：⑴供暖设计热负荷：同时考虑风压和热压的作用。⑵垂直失调：在确定系统型式时⑶承压能力：在确定网、户连接方式时，不倒空，不超压，外网资用压力≥用户阻力损失3.4.1 分区式高层建筑热水采暖系统在高层建筑热水采暖系统中，将系统沿垂直方向分成两个或两个以上的独立系统，称为分区式采暖系统。1．高区采用间接连接的系统如图3-17所示，分为高区与低区。⑴适应范围：n≥12层，高温水供暖系统⑵设计要点①下区：与室外网路直接连接（也可有混合装置） ，应符合条件：不倒空，不超压，网路资用压力≥用户阻力损失②上区：与外网隔绝连接（水 -水换热器）应符合条件：tg不宜太低。⑶特点①优点垂直失调减轻；易保证管径≤25mm；上区水力工况不受外网影响，供水温度符合要求；底层散热器所受压力减少；管材少，安装方便。②缺点增加换热站，造价高；增加水泵电耗和噪声。图3-17高层建筑分区式采暖系统(高区间接连接)1-换热器2-循环水泵3-膨胀水箱．高区采用双水箱或单水箱的系统当外网供水温度较低，采用热交换器所需换热面积过大而不经济时，可采用双水箱或单水箱分区系统。如图3-18所示。特点：①上区与外网直接连接；②当外网供水压力低于高层建筑静水压时，可在用户供水管上设加压泵；③双水箱系统利用进、回水箱之间的水位高差作为上区循环动力，h上区阻力；单水箱系统利用系统最高点的压力作为上区循环动力；④溢水管高度，取决于外网回水管的压力；⑤省去热交换器，系统造价降低；⑥开口水箱易进空气，造成系统腐蚀。图3-18高区双水箱或单水箱高层建筑热水采暖系统高区双水箱(b)高区单水箱l-加压水泵2-回水箱3-进水箱4-进水箱溢流管5-信号管6-回水箱溢流管3.4.2其他类型的高层建筑热水采暖系统1．双线式采暖系统分为垂直双线和水平双线系统 (图3-19)。⑴垂直双线热水采暖系统如图3-19(a)所示，图中虚线框表示设置于一个房间内的散热器。散热器：串片散热器、蛇形管、辐射板。特点：①由于散热器立管式是由上升和下降两部分组成，可认为各层散热器的平均温度近似相同；②由于各层散热器的平均温度近似相同，有利于避免系统垂直失调；③需在П型立管的最高点设排气装置；④由于立管阻力小，易引起水平失调。解决办法：可在回水立管上设孔板，增大立管阻力，或采用同程式系统来消除水平失调。图3-19双线式热水采暖系统垂直双线系统(b)水平双线系统1-供水于管2-回水于管3-双线立管4-双线水平管 5-散热设备6-节流孔板7-调节阀8-截止阀9-排水阀⑵水平双线热水采暖系统如图3-19(b)所示，图中虚线框表示设置于同一房间的散热装置片式散热器或辐射板)。特点：①认为水平方向各组散热器平均温度近似相同；②当系统水温或流量变化时，每组双线上的各个散热器的传热系数的变化程度近似相同；③由于上述原因有利于避免冷热不均；④可在每层设调节阀，进行分层调节；⑤在每层水平支线上设节流孔板，增加各水平环路阻力，以避免系统垂直失调。2．单双管混合式系统

(串如图3-20所示，将散热器沿垂直方向分成若干组，每组内采用双管连接，组与组之间采用单管连接。⑴优点①较双管系统垂直失调减轻；②管径优化，避免了散热器支管过粗的缺点；③散热器能进行局部调节；④下供上回时散热器仍然同侧上进下出， k大，F小。⑵缺点①施工麻烦，管材比单管多。②不能解决系统下部散热器超压问题。图3-20 单双管混合式系统3．热水和蒸汽混合式系统图3-21 特高建筑热水采暖系统1-膨胀水箱 2-循环水泵 3-汽一水换热器 4-水-水换热器对特高层建筑(例如全高大于160m的建筑)，最高层的水静压力已超过一般的管路附件和设备的承压能力(一般为1.6MPa)。可将建筑物沿竖向分成三个区，最高区利用蒸汽做热媒向位于最高区的汽水换热器供给蒸汽；下面的分区以热水作为热媒， 采用间接连接。特点：可解决系统下部散热器超压的问题；可减轻竖向失调。3.5 分户热计量采暖系统为了便于分户按实际耗热量计费、节约能源和满足用户对采暖系统多方面的功能要求，分户热计量采暖系统应运而生。3.5.1现有旧系统改造现有旧系统型式：单管顺流 垂直式水平式计量装置⑴热量分配表（蒸发式热量计）：贴在散热器表面，进行热量分配。⑵热量表(又称热表)：是由多部件组成的机电一体化仪表，主要由流量计、温度传感器和积算仪构成。入户或装在用户入口。流量计：用于测量流经用户的热水流量（机械型、压差型、电磁、超声波型）。温度传感器：用于测量供、回水温度（用铂电阻或热敏电阻等制成）。积算仪：根据流量计与温度计测得的流量和温度信号计算温度、流量、热量及其他参数，可显示、记录和输出所需数据。③热水表（流量表）调节装置⑴温控阀：调tn，装载散热器供水管上⑵常规阀门（闸阀、截至阀）：手动，调tn⑶锁闭阀：收费部门使用流量分配措施：跨越管改造方案⑴跨越管+温控阀+蒸发热表（入口热表），能实现计量和调节。⑵跨越管+常规阀门+蒸发热表（入口热表），能实现计量和调节。⑶跨越管+蒸发热表+锁闭阀，能实现计量和锁闭。⑷跨越管+锁闭阀，在总立管下部加热表，热量按面积分摊。⑸跨越管+无调节功能的温控阀+热表，热量按面积分摊。⑹入口加热表，热量按面积分摊。⑺跨越管+温控阀+锁闭阀+蒸发热表，按室计量。3.5.2新系统设计方案分户水平单管系统如图3-22所示。⑴与以往水平式系统的主要区别①水平支路长度限于一个住户之内；②能够分户计量和调节供热量；③可分室改变供热量，满足不同的室温要求。⑵分户水平单管系统的型式①水平顺流式如图3-22（a）所示，在水平支路上设关闭阀、调节阀和热表，可实现分户调节和计量热量，不能分室改变供热量。②散热器同侧接管的跨越式如图3-22（b）所示。③异侧接管的跨越式如图3-22（c）所示。图（b）和图（c）在水平支路上安装关闭阀、调节阀和热表，在各散热器支管上装调节阀(温控阀)，可实现分房间控制和调节供热量。图3-22 分户热计量水平单管系统.(a)顺流式(b)同侧接管跨越式 (c) 异侧接管路越式⑶水平单管系统的特点水平单管系统比水平双管系统布置管道方便，节省管材，水力稳定性好。在调节流量措施不完善时容易产生竖向失调。⑷设计要点①重视重力作用压头的计算，以减轻对竖向失调的影响；②解决好排气问题，可在散热器上方安排气阀或利用串联空气管排气。2．分户水平双管系统如图3-23所示。一个住户内的各散热器并联，在每组散热器上装调节阀或恒温阀，可分室控制和调节。图3-23 分户水平双管系统⑴水平供水管和回水管连接方式①两管分别位于每层散热器的上、下方,如图3-23(a)；②两管全部位于每层散热器的上方，如图3-23(b)；③两管全部位于每层散热器的下方，如图3-23(c)。⑵特点可分室控制和调节；水力稳定性不如单管系统，耗费管材。．分户水平单、双管系统如图3-24所示。具有上述分户水平单管和双管系统的优缺点，可用于面积较大的户型以及跃层式建筑。图3-24 分户水平单、双管系统4．分户水平放射式系统（章鱼式）如图3-25所示。⑴在每户的供热管道入口设分水器和集水器，各散热器并联布置。⑵从分水器引出的散热器支管呈辐射状埋地敷设至各个散热器。⑶支管采用铝塑复合管等管材，要增加楼板的厚度和造价。⑷入户管有热表，各散热器支管上有调节阀。图3-25分户水平放射式采暖系统示意图1-热表2-散热器3-放气阀4-分、集水器5-调节阀3.6 热水采暖系统的作用压头作用压头是热水采暖系统的循环动力，阻力损失是流体在系统中流动消耗的能量。运行时系统中产生的阻力损失等于其作用压头。3.6.1 重力循环热水采暖系统的作用压头（循环推动力）1．简单重力循环热水采暖系统的作用压头图3-26重力循环热水采暖系统工作原理图l-锅炉或换热器2-散热器3-膨胀水箱在图3-26循环环路最低点取一A-A截面，在A-A截面左右两侧受到不同的水柱压力，则右侧：P1g(h0rh1rhs)左侧：P2g(h0rh1shs)因为r1＞P2；右侧与左侧压力之差为s，所以PPgP1P2gh1(rs)(3-13)由上式可见，重力循环作用压头等于冷却中心至加热中心供回水的柱重差。2．重力循环单管热水采暖系统的作用压头图3-27(a)所示的循环回路中，立管上的散热器串联布置，引起重力循环作用力的高差是（h1+h2）,冷却后水的密度分为2和1，其循环作用力为：Pggh1(1s)gh2(2s)（3-14）gH2(2s)gH1(12)图3-27 重力循环垂直单管热水采暖系统重力作用压头计算图单管顺流式(b)单管跨越管式1-锅炉2-散热器3-膨胀水箱立管上有N组散热器的单管顺流式热水采暖系统，则N N NPgghi(is)gHi(ii1)gHi(ti1ti)（3-16）i1i1i1rststr式（3-14）和式（3-16）也是用用图3-27（b）所示的跨越管单管系统，但须注意hi和Hi的取法。3．重力循环双管热水采暖系统的作用压头在如图3-28所示的重力循环双管系统中，由于供水同时在上、下两层散热器内被冷却，形成两个并联的环路和两个冷却中心。如不考虑管道散热损失，认为各层散热器进、出水温相同，其重力作用压头分别为：第一层散热器的重力作用压头：Pg1gh1(rs)第二层散热器的重力作用压头：Pg2g(h1h2)(rs)Pg1gh2(s)rPg2Pg10,Gs2Gs1，产生垂直失调，即上热下冷现象。层数越多上、下层作用压头的差值越大，垂直失调越严重。设计要点：设计计算时应取第一层散热器重力作用压头为计算值；应将上层散热器多余的重力压头消耗在并联管路中。图3-28 重力循环双管热水采暖系统重力作用压头的计算图4．水平式系统的重力作用压头图3-29(a)为水平单管顺流式系统；(b)为水平单管跨越管式系统。重力作用压头为：第一层散热器的重力作用压头：Pg1gh1(rs)Pg2g(h1h2)(rs)第二层散热器的重力作用压头：gh2(s)Pg1r设计要点：①注意h1,h2的取法。②设计计算时应取第一层散热器重力作用压头为计算值。图3-29水平式系统散热器的重力作用压头为水平单管顺流式系统；水平单管跨越管式系统3.6.2 机械环热水采暖系统的作用压头机械循环热水采暖系统的作用压头由水泵扬程和重力作用压头组成，在机械循环系统中水在管路中冷却产生的重力作用压头可忽略不计，只考虑水在散热器内冷却产生的重力作用，计算公式如下：PPpPgPp(Pg.rPg.t)PpPg.r（3-22）式中P--热水采暖系统的作用压头，Pa；Pp--水泵提供的循环作用压头，Pa；Pg--水在系统内冷却产生的重力作用压头，Pa；Pg.r--水在散热器内冷却产生的重力作用压头，Pa；Pg.t--水在管路内冷却产生的重力作用压头，Pa重力作用压头相对水泵提供的作用压头而言虽然数值较小，但重力作用压头是造成采暖系统竖向失调的重要原因。机械循环双管热水采暖系统：一般取通过最远立管、最底层散热器的环路作为水力计算的最不利环路。机械循环单管热水采暖系统：如建筑物各部分楼层相同，可不考虑重力作用压头。如建筑物各部分楼层不同，须考虑重力作用压头。3.6.3单管系统散热器的小循环如图3-30所示，若立管或水平支路中流量为Mp，进入散热器的流量为Mr，散热器进、出口温度分别为 tin、tout。由于水在散热器内冷却，在图中第1点与第2点并联的管路间通过散热器的支路存在附加重力作用压头，增加了通过散热器支路的流量，被称为散热器的小循环作用压头。图3-30单管系统的基本组成单元、(b)垂直单管(c)、(d)、(e)水平单管1．单管跨越式系统小循环作用压头的计算⑴图3-30(a)中1、2点之间的小循环重力作用压头为：Pg12ghr(inoutin)ghr(outin)(3-23)22⑵图3-30(c)(d)(e)所示的水平系统，其重力作用压头为:Pg12gh(outin)(3-24)式中h--散热器的冷却中心(图中用空心小圆圈表示)至水平支路管道中心的垂直高度，m；注意：图3-30(e)与(c)、(d)中的h的数值不同(见图中空心小圆圈的位置)。2．单管采暖系统散热器的进流系数将流入散热器的流量与立管流量之比称为散热器的进流系数，即Mr/Mp散热器的进流系数应根据并联节点压力平衡原理和考虑散热器的小循环作用压力来确定。⑴对在图3-30(a)跨越管单管采暖系统图中1、2两点可写出：(RlZ)1r2(RlZ)1p2Pg12（3-25）式中(RlZ)1r2--水流经散热器及进出水支管的阻力损失，Pa；(RlZ)1p2--水流经跨越管的阻力损失，Pa；Pg12--小循环重力作用压头，Pa，当系统为上供下回垂直式系统时， 取“+”；当系统为下供上回垂直式系统时，取“-”。垂直单管系统的进流系数可查图3-31。图3-31 垂直单管系统的进流系数(a)上供式 (b) 下供式注：图中数字表示立管、支管和跨越管的管径组合。例如 32×20×25表示立管、支管和跨越管的管径分别为 DN32、DN20和DN25。⑵双侧连接散热器的顺流式单管系统如图3-30(b)也存在进流系数问题。①当两侧散热器支管的管径、管长及局部阻力和热负荷接近或相等，则两个散热器的进流系数取0.5；②当一侧支管的阻力损失显著大于另一侧，则阻力损失大的一侧散热器的进流系数小于0.5、另一侧大于0.5，两者之和等于1。3.6.4 单管系统散热器进、出口水温的计算为了计算重力作用压头及散热器的面积或片数， 首先确定各散热器的进、出口水温。1．单管顺流式系统散热器进、出口水温如图3-32(a)所示。设供、回水温度为ts,tr，建筑物为n层，各层散热器的采暖热负荷分别为Q1,Q2QN1,QN，若不计管道热损失，则立管热负荷为：NQiQ1Q2QN1QNi1通过立管的流量为：NNNQi3600QiQiMpi1i1tr)0.86i1（3-27）c(tstr)4187(ts(tstr)图3-32单管式系统散热器进出水温计算图.(a)单管顺流式(b)单管跨越式对第二到第N层散热器，按上述热平衡，则Q2Q3QN1QNMpt2)c(ts由此，可求出流出第二层散热器的水温t2Q2

Q3

QN

1

QNt2

ts

N

(ts

tr

)Qii 1同理，可求出流出第 j层散热器的水温tjNQiij(tstr)（3-28）tjtsNQii1当tj确定之后，可确定j，利用式（3-16）可求出重力循环作用压头 Pg。2．单管跨越式系统散热器的进、出水温设图3-32(b)与图3-32(a)两系统各层散热器的热负荷Qi相同，系统供回水温度ts,tr相同，且不计管道热损失，则各层散热器的进水温度和立管中的混水温度tN,tN-1,t2,t1也相同。由于跨越式系统中部分立管流量进入散热器，使各层散热器的出水温度与顺流式系统不同。进入散热器的流量为：MrMpQrc(tintout)touttinQrcMptintouttinQrtm（3-29）22cMp式中Mr--通过散热器的流量，kg/s；Mp--立管流量，kg/s；Qr--散热器的热负荷，W；散热器的进流系数；tm--散热器的热媒平均温度，℃；tin,tout--散热器进、出口水的温度，℃。从式(3-29)可以看出：⑴由于单管跨越式系数＜1，当立管或水平支路的流量、散热器的热负荷及系统设计供、回水温度相同时，单管跨越式比顺流式系统散热器的平均温度低、散热器面积增加。⑵只有已知进流系数之后，才能确定散热器的出水温度、平均温度及散热器的面积并计算其重力作用压头。3.7 热水采暖系统的水力计算1．水力计算的任务⑴已知系统各管段的流量和系统的总作用压头，确定各管段的管径；⑵已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所需的作用压头；⑶已知系统各管段的流量和允许阻力损失，确定各管段的流量。2．水力计算方法等温降和不等温降3.7.1 等温降法（又称阻力平衡法）认为：水流过垂直式系统的各立管或水平式系统各水平支路时其温降相等，并据此计算各立管或各支路的流量。该方法既可用于异程式系统，也可用于同程式系统。1．异程式系统水力计算⑴计算最不利环路①选择最不利环路对异程式系统，一般应从最不利环路开始，把允许平均比摩阻最小的环路称为最不利环路。在图 3-33中，立管V的管路为最不利环路（双线）。图3-33异程式系统的最不利环路②平均比摩阻计算当已知作用压头P时,RmP（3-30）l式中Rm--最不利环路的平均比摩阻，Pa/m；--沿程阻力损失占总阻力损失的百分比，=0.5P--最不利环路的作用压头，Pa；l--最不利环路的管路总长度，m。当作用压头P未知时，可用推荐比摩阻值60-120Pa/m。③根据Rm和已知的各管段设计流量，查水力计算表，得到在设计流量下各管段的管径和实际比摩阻R。④最不利环路的阻力损失n n nH

(Rili

Zi

)

Ri

(li

l

e.i

)

Ri

Le.i

(3-31)i

1

i

1

i 1式中Ri--

H--最不利环路阻力损失，环路中任一串联管段的比摩阻，

Pa；Pa／m；li--环路中任一串联管段的长度， m；Zi--环路中任一串联管段的局部阻力损失， Pa；l --环路中任一串联管段的局部阻力损失的当量长度，e.l

m；Le.l--环路中任一串联管段的折算长度， m。⑵计算富裕压头和富裕度根据系统可资利用的作用压头P和计算出的总阻力损失H，求出富裕压头值，再确定其富裕度，即PH（3-32）100%10%P式中--系统作用压头的富裕度，％；P--最不利环路的作用压头， Pa；H--最不利环路的总阻力损失， Pa。①如＜10％，则要增大串联管路中某一个或几个管段的管径，减小阻力损失；②如 〉〉10％，则要减少某一个或某几个管段的管径，增大阻力损失。③如用减小管径的办法来增加阻力损失已无可能，可用减小用户入口阀门的开启度来增加阻力损失。⑶绘制最不利环路干线的压力和阻力变化图，确定各立管的资用压力。图3-34 异程式系统压力平衡图如图3-34所示：①图中横轴为顺序截取的最不利管路干管各管段的长度并依次在相应位置标上立管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ；纵轴为系统的作用压力P或各管段的阻力损失。②图中1、2两点纵坐标的连线的降度表示立管I和立管Ⅱ之间供水干管的阻力损失以及压力降低的情况。③图中各立管与干管连接点压力的差值，即线段1-1′、2-2′、3-3′、4-4′、5-5′分别表示立管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的资用压力。⑷计算其它立管的阻力损失为了防止实际运行时通过各立管的流量过分偏离计算流量，设计时力求使并联管路的资用压力与阻力损失相等。例如立管I的资用压力 P (Rl Z)1551。然而由于管径规格的限制，这一等式常常不易实现的。因此在确定立管Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ的阻力损失时，允许并联管路的阻力损失不平衡，只要不平衡率不大于±15％，都认为符合要求。例如对立管I，其资用压力用表示P，若其计算阻力损失为(RlZ)11，则不平衡率为P(RlZ)1115%（3-33）100%P如果各并联环路不平衡率过大，在运行时引起干管和立管中流量偏离设计工况重新分配，一般是近处立管 I的实际流量偏大，远处立管Ⅳ、的实际流量偏小。减少和避免水平失调的方法：①在立管上安装阀门(最好采用调节阀)或孔板将剩余资用压力消耗掉。装散热器恒温阀，它能自动调节开启度将室温控制在设定水平。还可将恒温阀与调节阀配合使用。②采用不等温降法计算。2．同程式系统水力计算同程式采暖系统中通过各立管环路的管长接近相等，它比异程式系统更适于采用等温降法进行水力计算。⑴计算“主计算环路”先选定通过最远立管的环路为“主计算环路” 。如图3-35(a)双线所示管路。外网给用户提供作用压头为 P。①计算出供水干管、立管 V及回水总干管的管径及其阻力损失nnnH0155Vo(RiliZi)Ri(lile.i)RiLe.ii1i1i1②验算热力入口处的富裕作用压力P H0155V 0P

100% 10%⑵计算“次计算环路”选定通过最近立管I的环路为“次计算环路”。如图中3-35(a)粗线所示管路。确定出立管I及回水干管1′到5′点的管径及阻力损失nnnH115I(RiliZi)Ri(lile.i)RiLe.ii1i1i1⑶计算上述两并联环路的阻力损失不平衡率，即H155VH115I100%5%H155V实际运行时，上述两环路阻力损失一定相等，即5′I与5′V一定重合，因此设计时应限制其不平衡率。⑷绘制系统干管压力和阻力损失平衡图绘制方法如图3-35(b)中粗实线所示。在图上可知系统的富裕压力、总阻力损失(RlZ)总及各立管的资用压力。例如立管Ⅱ的资用压力，即为2和2′点间的纵坐标差。⑸确定其他立管管径已知其他各立管流量选管径。先计算立管的阻力损失并与相应立管的资用压力进行比较，使其平衡率在±10％以内。例如立管Ⅱ的总阻力损失为2与2″间纵坐标差，即P (Rl Z)22100% 10%P图3-35 同程式系统水力计算方法示意图计算环路的选择(b)水力计算压力平衡图如验算达不到要求，则要改换立管管径。如改换立管管径还不满足要求，有时还需调整个别供、回水干管的管径。在实践中也会遇到中间立管欠热的情况。因此也可采用选通过中间环路为“主计算环路”，最近、最远立管环路为“次计算环路”的计算方法，如图3-36所示。图3-36 选中间立管环路为主计算环路的同程式系统示意图3.7.2 不等温降水力计算方法原则上不等温降方法可用于：异程式系统、同程式系统、垂直式系统、水平式系统。不等温降计算方法以往多用于垂直管异程式系统，近年来也开始用于水平式系统则。采用不等温降方法对垂直式系统是从设计计算方法上来消除或减轻水平失调；对水平式系统是从设计计算方法上来消除或减轻竖向失调。下面以图3-37为例，介绍垂直式系统不等温降计算方法。假定该系统四个环路总设计热负荷Q＝140×103W，每个环路的热负荷分别为37200W、38530W、34840W、29430W。图3-37 不等温降水力计算方法例题图．计算最远立管V环路的平均比摩阻Rm(同等温降计算方法)。2 ．设最远立管V的温降比设计供回水温度高 2~5℃，根据QV→MV。根据MV和Rm确定立管V、干管5和5′的管径及其阻力损失。3．选定立管Ⅳ的管径。立管Ⅳ与管路5-V-5′并联，根据并联管路阻力损失相等的原则，用当量局部阻力系数方法求出立管IV的流量和温降。然后确定干管4、4’的管径及并计算其阻力损失。4．用同样的方法顺次确定立管Ⅲ、Ⅱ、I的管径、流量及温降，以及干管3、3′；2、2′；1、1′的管径及流量。．计算环路A(从b-立管V-b′)的总阻力损失、总流量计算出总阻力损失为4513Pa、总流量为1196kg/h。．用同样的方法计算其他各环路，得到各管段的管径、流量及阻力损失以及各立管的温降计算得到各环路的总阻力损失和总流量环路号流量(kg/h) 阻力损失(Pa)B1180 4100( 管路b-B环-b′总阻力损失)10503900(管路c-C环-c′总阻力损失)9004050(管路c-D环-c′总阻力损失)从计算结果可见，并联环路的计算阻力损失不等，而实际运行时其实际阻力损失一定相等。为此，必须进行平差，在各并联环路阻力损失相等的条件下重新分配流量。．对并联环路平差⑴对A、B环平差增加B环流量，使A与B环的阻力损失相等。由于阻力损失与流量平方成正比，当B环的流量增加到1180 4513＝1180×1．049＝1238kg/h4100时，其阻力损失与A环相等，即为4513Pa。通过此两环的总流量应为1196+1238＝2434kg/h。用调整B环后的A与B环的总流量，求得管段ab、a′b′的阻力损失为75Pa，则A环(a-A环-a′)或B环(a-B环-a′)总阻力损失为4513+752＝4663Pa。⑵对C、D环平差使C环流量增加到1070kg/h时，C与D环的阻力损失同为4050Pa。通过两环的总流量应为1070+900＝1970kg/h。用调整C环后的C与D环的总流量，求得管段ac、a′c′的阻力损失为100Pa，则通过C环(a-C环-a′)或D环(a-D环-a′)的总阻力损失为4050+100×2＝4250Pa。⑶对A环与C环及B环与D环平差通过C与D环的总流量为2064kg/h时，则A环与C环及B环与D环的阻力损失同为 4663Pa。C、D环的流量增加 2064/970＝4.75％，其值分别为112lkg/h 和943kg/h。至此完成了四个环路的平差，并计算系统总流量为 2434+2064＝4498kg/h。8．用平差后的总流量和已知的总热负荷，算出系统的总温降为26．8℃。．调整平差后的总温降，得出流量和总阻力损失。如该采暖系统与室外热网相连，还应要求系统的计算总温降与外网的设计供回水温差一致。设本例中后者为 25℃，则上述计算总温降应减少25/26.8＝0.93倍，即各环、各管段的流量应增大1/O.93＝1.071倍。从而可计算出系统的总流量为4498×1.071＝4816kg/h，其总A、B、C、D环的流量分别为1280、1326、1200、1010kg/h，系统的总阻力损失为5341Pa。．计算各环的温降调整系数。温降调整系数与流量调整系数成反比，可算出A、B、C、D环的流量调整系数分别为1.071、1.124、1.143、1.122；A、B、C、D环的温降调整系数分别为0.933、0.890、0．875、0．891。用各环的温降调整系数乘以各立管第一次计算出来的温降，得到最后各立管的温降用于计算相应各立管散热器的面积。由于各立管的温降不同，通常计算结果为近处立管流量比按等温降法计算得到的温差小而流量大，因此，近处立管散热器面积比等温降时会有所减少，从而从设计方法上改善了等温降方法中阻力损失不平衡时近热远冷的水平失调。如果一个采暖系统只有两个大环路，其平差方法与上例相同，只不过计算步骤将简化，省去所有涉及C、D环的计算即可。3.8 热水采暖系统的失调与调节由于气象条件(室外温度、风速、风向、太阳辐射强度等)的变化、用户用能水平的变化、系统服务对象条件的变化，采暖系统总是要运行在偏离设计条件的各种实际工况下。如果不进行调节，就会导致系统失调。而调节是解决失调问题的措施。3.8.1 热水采暖系统的失调采暖系统的失调：水力失调和热力失调。水力失调：流量分配偏离设计要求。热力失调：供热量及室内温度偏离设计要求。水力失调是引起热力失调的主要原因之一。系统实际运行往往存在失调，管路末端阻力越大的系统，越不易水力失调。单管系统比双管系统水力稳定性好。导致采暖系统失调的原因是多方面的，单管热水采暖系统和双管热水采暖系统失调的原因也不完全相同。3.8.2 热水采暖系统的调节1．采暖系统调节的分类⑴按调节时间：初调节和运行调节。初调节：是在系统刚刚投入运行时，将各用户散热器的流量分配调整到设计工况。运行调节：是系统运行过程中随外界因素变化而进行的调节。初调节方法：首先用平衡阀或其他阀门将各建筑物入口的流量分配到设计流量，然后依次用各大环路、立管、支管上的阀门调整各部分的流量。①如无自动调节阀，对异程式系统首先应逐个调小较近用户阀门的开度。然后调小室内各环路、较近立管的阀门开度，将各剩余压头消耗在阀门处，以减轻离热源或热力入口近处的用户和立管偏热，离热源或热力入口远处的用户和立管偏冷的现象。②对单个散热器的重力循环采暖系统(图3-26)，如失调，也可有针对性地调节。例如：降低供水温度减小循环作用压头来降低供热量，使室温符合要求。③对由多个散热器、多个基本组合体组成的系统一旦失调，由于各散热器的供热工况不同，有的房间偏热，有的房间偏冷，其初调节要复杂得多。为了减轻失调，可采取的措施：设计计算上采用不等温降方法；在系统中增加调节、自控设施。⑵按调节地点：集中调节、局部调节和个体调节。集中调节：在热源处进行的调节；局部调节：在热力站或用户人口处进行的调节；个体调节：在用热设备处进行的调节。由于各用热设备的用热规律、失调程度不可能完全相同，因此最佳调节方式应是以集中调节为主、以局部调节和个体调节为辅，三者相结合的调节方式。⑶按调节参数：质调节、量调节、质量流量调节和间歇调节。质调节：改变供给热媒的温度；量调节：改变供给热媒的流量；质量、流量调节：同时改变热媒的温度和流量；间歇调节：改变每日供热的小时数。2．热水采暖热负荷集中调节的基本公式调节的实质是在室外温度变化时改变供热条件，使供热负荷跟踪用户热负荷。图3-38 热平衡原理图⑴根据在稳定条件下，如不计管路热损失，房间的采暖耗热量Q1等于散热器供给房间的热负荷Q2，等于采暖系统输送的热功Q3，即Q1 Q2 Q3⑵在采暖室外计算温度 t0下，则Q1 Q2 Q3⑶相对热负荷和相对流量相对热负荷：Q1Q2Q3QQ2Q3Q1相对流量：GMM⑷综合上述公式，可得Q1tRt0tstr(1b)t