供暖水力计算不平衡率

- 110 -工 程 技 术0 引言供热工程在调试、运行过程中，室温经常无法符合设计要求，即热源近端用户室内温度过高，而远端用户则出现室内温度不达标的情况。

其主要原因往往是水系统各并联环路之间出现严重水力失衡的情况，导致末端换热设备的供热量大幅偏离设计条件，进而影响室温调节。

为保证末端用户的供热效果，后期运维人员常采取提高二次热水温度，或提升水泵扬程的方法。

上述做法虽能解决用户供热需求，却同时带来热源效率降低、热媒输配功耗增加等一系列问题。

笔者在参与住宅供暖项目设计时发现，小区二次供热管网设计一般都滞后于单体供暖施工图，且由不同设计人员来完成，设计人员往往会忽视各并联水环路的资用压头，仅按最大允许流速、经济比摩阻直接确定管径，确定单体热力入口处平衡阀规格时，要直接按接管管径选型。

大量工程案例表明，按上述错误的设计做法，仅依靠后期调试很难实现水力平衡，无法使每个房间的实际散热量与设计供热量相匹配。

因此，笔者以某住宅小区供暖工程为例，浅谈设计过程中热水管网水力平衡的计算与设计。

1 相关规范条文文献[1]第5.9.11条：“室内热水供暖系统的设计应进行水力平衡计算，并应采取措施使设计工况时各并联环路之间（不含共用段）的压力损失相对差额不大于15%。

”当双管系统并联环路之间的压力损失相对差额不大于15%时，最大流量偏差可控制在8%左右，平均水温及散热量偏差可控制在2%左右[3]，可保证供暖系统的运行效果。

文献[2]第5.3.6条：设计室内热水供暖系统时，应计算水力平衡，并采取控制措施，使设计工况下各并联环路之间（不含公共段）的压力损失差额不大于15％；在计算水力平衡时，要计算水冷却产生的附加压力，其值可取设计供、回水温度条件下附加压力值的2/3。

2 计算公式及原理热水供暖系统中计算管段的压力损失计算如下[4]。

'''P P P d l y iO UX ]UX 2222（1）式中：∆P —计算管段的压力损失，Pa ；∆P y —计算管段的沿程损失，Pa ；∆P i —计算管段的局部损失，Pa ；λ—管段的摩擦阻力系数；d —管段内径，m ；l —管段长度，m ；ρ—热水的密度，kg/m 3；υ—热水流速，m/s ；ζ—局部阻力系数，常用管道配件可参考文献[3]。

供热管网水力平衡计算及分析1 问题的提出中南建筑设计院西区(生活区)集中低温热水采暖系统于1991年完成设计及施工，并于当年年底投入运行。

系统运行至今已有十年，大大改善了我院职工的生活条件。

但该热水采暖系统自运行之初起，就存在着热力失衡问题。

后随着用户的增加，管网作用半径的增大，随着燃煤蒸汽锅炉、汽-水换热器、热水循环泵运行效率的降低，也随着采暖系统阀件及沿程管道性能的弱化，采暖系统运行效率降低，热力失衡问题越来越严重，具体表现在管网末端用户的采暖效果越来越差。

为配合我院沿街开发的形势，院西区两栋临街多层住宅拆除，由于采暖用户(以下均指单栋或单元建筑)减少采暖外网须相应调整，此举可部分程度缓解采暖系统效果恶化情况，但热力管网水力失衡问题尚未得到解决。

2 管网水力计算及平衡分析基于上述原因，我们对院西区采暖热网进行水力计算及分析，拟采取水力平衡阀等技术措施对该采暖热网进行水力平衡，以期改善西区整体采暖效果。

2.1 计算条件已知条件(1)外网各环路管段管径及沿程长度，各单位采暖设计热负荷及总设计热负荷。

各环路用户采暖热负荷说“表1”表一1,34,7北大28单29单幼儿幼儿用户名称单元单元单元单元单元板元元园南园北热负荷126.1 126.1 160.0 51.0 33.6 44.1 38.0 70.7 70.7 78.2 (kw) 续表一3334357,1011,14中南海15,21用户名称 23户中单单元单元单元单元单元单元热负荷(kw) 55.7 60.9 60.9 155.8 184.7 184.7 527.6 115.0(2)各环路用户室采暖水系统所需资用压头，由各单体采暖设计图纸及资料获得，参见“表四”及“表五”中“用户所需资用压头”项。

假定条件:(1)由于锅炉及换热器效率的降低，根据该系统运行经验采暖供水最高温度为80?，最大供回水温差15,18?。

采暖供回水温度取80/60?。

(2)由于系统运行多年外管内壁粗糙度增大，外管内壁粗糙度取K=0.5mm。

第四章室内热水供暖系统的水力计算第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式ΔP＝ΔPy +ΔPi＝R l+ΔP i Pa二、当量局部阻力法和当量长度法第二节重力循环双管系统管路水力计算方法第三节机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa，对水平式或较大型的系统，可达20一50kPa。

进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩阻来选用该环路各管段的管径。

当入口处资用压力较高时,管道流速和系统实际总压力损失可相应提高.在实际工程设计中,最不利循环环路常用控制值的方法,按=60—120Pa/m选取管径.剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。

在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压力。

对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等,在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内，不可忽略.对机械循环单管系统,如建筑物各部分层数相同时,每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不计；计算步骤1．进行管段编号2．确定最不利环路3．计算最不利环路各管段的管径4．确定其他立管的管径，计算阻力不平衡率在允许值±15%范围之内。

防止或减轻系统的水平失调现象的方法。

(1)供、回水干管采用同程式布置；（2)仍采用异程式系统，但采用“不等温降”方法进行水力计算；(3)仍采用异程式系统,采用首先计算最近立管环路的方法。

第四节机械循环同程式热水供暖系统管路的水力计算方法1.首先计算通过最远立管的环路.确定出供水干管各个管段、立管Ⅴ和回水总干管的管径及其压力损失.2。

用同样方法,计算通过最近立管的环路，从而确定出立管、回水干管各管段的管径及其压力损失。

3.求并联环路立管和立管的压力损失不平衡率,使其不平衡率在±5%以内。

新双管计量供热系统平均比摩阻取值问题分析Analysis of Mean Friction Resistance for New Two-pipe Heat Metering Syste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1/2～2/3 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：ΔP1 --- 第一层水平支路的阻力，Pa;ΔPn --- 第n 层水平支路的阻力，Pa；ΔPZn --- 第n 层水平支路的自然循环作用压力，Pa；ΔPLn --- 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℃。

河南城建学院《供热工程》课程设计说明书设计题目：某办公楼采暖设计专业建筑环境与设备工程课程名称供热工程班级0414092学号*********姓名范东进指导教师卢春焕王靖虞婷婷李丰翠建筑环境与热能工程系目录第一章原始资料及设计依据 (3)第二章供暖系统的设计热负荷的计算 (4)第一节供暖系统设计热负荷 (4)第二节供暖设计热负荷计算 (6)第三章供暖系统散热器的选择 (7)第一节散热器的选择原则 (7)第二节散热器的计算 (7)第三节散热器的布置 (9)第四章系统选择、管路布置及附件 (10)第一节系统选择、管路布置 (10)第五章水力计算 (13)第一节水力计算方法及步骤 (13)第二节水力计算表 (15)附录 (16)热负荷计算表（附表1）各房间散热器所需散热面积及散热器数量（附表2）水平跨越式分户采暖系统管路水力计算表（附表3）分户采暖热水供暖系统立管与水平干管管路水力计算表（附表4）分户采暖热水供暖系统立管与水平干管管路局部阻力系数计算表（附表5）水平跨越式分户采暖系统管路局部阻力系数计算表（附表6）设计总说明图（附图1）首层层采暖平面布置图（附图2）标准层采暖平面布置图（附图3）顶层采暖平面布置图（附图4）采暖系统图（附图5）第一章设计资料及设计依据一、原始资料1、建筑名称：某办公楼2、土建条件：各层平面图，立面图。

二、工程概况该建筑是某办公楼的供暖工程，共三层，层高为3m。

外墙：240mm内面抹灰砖墙，K=2.08W/m℃内墙：240mm砖墙。

外窗：C：金属框单层玻璃，尺寸（宽×高）为2.4 ×1.5m，可开启部分的缝隙总长为13.8m；外门：M：实体单层木质外门，尺寸（宽×高）为0.9×2m；K=4.65W/m℃顶棚：平屋顶 K=1.17W/m℃，D=1.53地面：贴土非保温地面。

K值按划分地带计算。

三、设计内容。

1、供暖系统的设计2、散热器的选择3、室内热水供暖系统的水力计算。

试析供热管网水力平衡调节的措施【摘要】供热管网水力平衡直接关系到供热是否正常，本文就供热管网水力失调的原因、原理，供热管网中常用的调节装置，以及水力失衡的调节方法进行了简要探讨。

【关键词】供热管网；水力平衡失调；调节装置1 调节供热管网水力平衡的重要性供暖系统通常希望热网系统中的流量能按设计要求在各热用户之间进行合理分配，在用户系统内希望流量能按规定值在各散热设备之间进行正确分配，一般来说不论设计多么细致，在水力计算时也进行了水力平衡工作，但在建成投入运行后总有一些用户的流量达不到要求，流量偏大或偏小，某些用户的室温不符合规定值，室温过高或过低，即所谓冷热不均的热力失调现象，特别是扩建或改建系统施工后，在系统运行初期也不进行重新调整，热力失调现象更为严重。

有的系统尽管水力失调不太严重，流量基本能够按要求的量在各用户之间进行分配，但由于系统各用户的建设时期不同，设计年代不同，设计人员也不同，设计负荷，设计做法有时相差很大，所以采用同一热源、同一热媒温度供暖同样会引起热力失调现象。

为此必须通过系统网路水力工况平衡调整来解决。

2 供热管网水力失调的原因在施工过程中为了节约投资，供热管网一般采用异程式枝状管网，在异程管网中各个环路的路程不同、阻力不同。

这种方式使得热水流经近端用户的路程短，而流经远端用户的路程长，使得近端用户作用压差大，而远端用户作用压差小，这种管网如果设计、调节不合理就会造成近端用户流量远超过设计流量，远端用户流量远小于设计流量，造成近热远冷的现象。

3 供热管网水力平衡调节的原理供热管网水力平衡调节就是通过调节管路的阻力（管径）使各用户的流量最接近于设计流量。

所以，供热管网水力平衡调节的实质就是调节各支路阻力即阀门开度，使各支路所需流量与阻力数之间满足一定的比例关系。

4 供热管网中常用调节装置4.1 常用调节装置4.1.1 平衡阀平衡阀是一种特殊的手动调节阀。

它有开度指示和测压小孔，它是通过改变阀芯的行程来改变阀的阻力，从而调节通过它的流量。