室内供热系统水力失调原因初探及解决方案

第３１卷第１８期　２０１５年９月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ０１．３１　Ｎ０．１８　Ｓｅｐ．２０１５　

室内供热系统水力失调原因初探及解决方案　

王淑琴　

（甘肃工业职业技术学院，甘肃天水７４１０２５）　

摘要：水力失调是供热系统中一个普遍、常见而又难以解决的问题。试图从设计、调节、运行管理入手分析水力失　调现象，探寻水力失调根本原因，从多方面寻求减轻和解决水力失调的方案。　关键词：供热系统：水力失调：解决方案　中图分类号：ＴＶ８３３　

供热管网是由许多管路以及各热用户组成的　

一个复杂的相互连通的管道系统．在运行过程中．　往往由于设计、施工、改建、调节等原因的影响，使　

得网路的流量分配与各用户的设计要求不相符合．　

各用户之间的流量要重新分配。供热系统中这种实　

际流量与设计流量之间的不一致性称为热用户的　水力失调．通常可分为水平失调和垂直失调两种　

由于上下楼层各房间温度偏离设计工况而造成的　上层过热、下层过冷的现象称为垂直失调；水平方　

向各房间的温度偏离设计工况叫水平失调。水力失　

调现象是供热系统中普遍存在的现象　水力失调必　

然引起热力失调．会造成供热系统运行效果差、各　

热用户间冷热不均衡、能源浪费等严重后果，分户　

计量系统还会出现收费难等一系列难题　

造成系统水力失调的原因很多：系统固有的因　素、设计计算的不合理、运行管理和运行调节失误　

等等。　

１水力失调原因分析　

１．１　垂直失调主要存在于上供下回式系统．原因有　

３种　１）由于楼层间重力压头的存在．在上供下回垂　

直双管系统中各层散热器到锅炉垂直距离的不同　使得各层散热器作用压力不同．由于管径规格的限　

制不可能使各层阻力达到平衡时．就会造成各层流　

量分配不均　２）上供下回单管顺流式系统．水流依次流过上　

下层散热器，各层散热器的进出口水温的不相等．　

使得各层散热器的传热系数Ｋ值也不相同从而造　成楼层上热而下冷．从而出现垂直失调，加上热蒸　

汽喜欢往上跑的特点加剧了这种失调　３）上供下回单管系统垂直失调的另一主要原因　

是在计算散热器片数时．没有考虑管道传递给房间　

的热量．将房问的热负荷直接作为散热器的负荷，　

没有作为得热量减掉．使得热负荷值偏大。而且在　

计算散热器片数时．散热器片数为了化整总是往上　

进位，散热器片数累积增大。所以，上层散热器的散　

热量总是大于房间热负荷．而下层散热器由于进１３　

温度低于计算值．其散热量小于计算值．造成垂直　失调。　１．２水平失调的原因　

１）室内集中供热系统的设计中．大多没有认真　细致地进行水力平衡计算　一般仅计算最不利环路　

的压力损失．而忽略了其他环路的平衡计算：未计　

算和标明每一建筑入１：３的资用压差：各室内并联环　

路之间未达到压力损失差值不大于１５％的水力计　

算的平衡要求．在工程竣工验收时也多未进行水力　平衡检测。这是造成系统失调的主要原因。　

２）管道采取异程式设计．各环路间的阻力难以　

平衡　在立管数量越多的情况下．各环路到热源的　距离差异越大．使得靠近热源的立管所在环路阻力　

小．热流量偏大温度高．远处立管所在环路阻力大　

而热流量偏小温度过低出现水平失调　

３）单管水平式系统串联散热器很多时，前端、　

末端散热器进口水温差异较大．运行时容易出现水　

平失调　。　

４）在进行系统改、扩建或改造时也未对系统进　第ｌ８期　王淑琴：室内供热系统水力失调原因初探及解决方案　３３　

行认真的水力平衡及其资用压头的校核　例如．既　有管网供热面积扩大．原有热力管段没有重新设计．　

而只更换水泵ｆ加大水泵的流量和扬程１，也会导致热　

网水平失调　５）在热网设计合理的情况下，选择过大水泵．运　行流量偏离设计状态ｆ大流量小温差１．也会导致热网　

水平失调　６）缺乏一种简单有效的水力调节方法和一种行　

之有效的消除环路剩余压头的定量调节装置　

２解决的办法　

２．１　系统设计的角度　１）可以选择垂直失调较轻的管路布置图式：双管　

式系统选用下供上回式图式．可减轻上供下回双管　系统垂直失调．因为上层散热器环路重力压头大．但　管路长．阻力损失大．而下层散热器虽然重力压头　

小，但管路短损失小．便于水力平衡。高层建筑采用　

分区采暖、双线式采暖图式、单双管混合式系统都是　

减轻垂直失调的常用模式　

２）上供下回单管系统计算散热器热负荷时，应扣　

除管道的散热量后再计算散热器片数　需要小数取　

整时，应按水流方向。上几层的房间舍去。下几层的　进上。还应适当考虑散热器附加，一根立管供暖层　

数在８层以上时．立管末端散热器应按相关手册附　

加【ｌＪ０　３）解决水平失调的办法是当系统较大时供回水　

干管采用同程式布置：对于异程式系统采用不等温　

降计算方法；如果不得不采用异程式，可采用首先计　

算最近立管环路，再计算其他立管环路闭。水平串联　

系统．设计时串联环路不宜太长，每环散热器组数不　

能过多。因为散热器组数越多．到末端散热器进ＬＩ温　

度越低．散热器平均温度越小，水平失调严重。　

２．２通过装设阀门解决　１）垂直式单管系统可在上面几层中加装跨越管。　

跨越管管径比立管小一规格。并在跨越管上装阀门。　

减小热媒流量．增大下层散热器流量或在供水支管　

上装三通调节阀。依据实际运行情况．６层住宅楼只　

在６层与５层上加装就有一定效果：８层建筑，在上　

面４层装跨越管即能解决　

２）垂直式双管系统除了设计时应作细致的水力　平衡计算外，应在散热器支管处加阀门进行调节。　３）水平式单管系统在前几组散热器支管上增加　跨越管．一般６组以内可在前两组间增加与支管同　

径的跨越管．再安装阀门进行调节　

２，３　利用调节装置消除环路间的阻力不平衡　安装手动调节阀，也就是普通调节阀、静态流量　平衡阀、安装节流孑Ｌ板、及自力式流量控制阀等　１１在每个热力引入口或系统中安装调节性能好　

的调节阀。在正式投入运行前进行初调节．但系统　

调节特别是大系统的调节需耗费大量的时间　这是　

由于利用平衡法调节管网．过程复杂技术含量高．调　

了前面影响后面、调了后面影响前面，调试较麻烦。　

国外一些公司提出的比例法、补偿法，中国建筑　

科学研究院提出的计算机法．以及国内专家在大量　

实践中总结的简易快速法都可用平衡法及配套的智　能仪表来完成管网水力平衡调试工作【３］　

２１对供热系统进行详细计算．在供热系统热力人　

１３的管段上安装“节流孔板”消除剩余压　这一方　

法的缺点是：不能适应水系统的动态变化。当热负荷　变化时就得重新计算和更换节流孑Ｌ板　同时节流孔　板的孔Ｅｌ容易堵塞　

３１在多层或高层建筑室内供热立管上及用户热　

力入１：３管段上安装自力式压差ｆ流量１调节器或自力　式平衡阀在运行初期进行调整并锁定　尤其在大型　管网的应用使流量分配工作变得简单便捷　

４１在供热系统热力入口处装设小口径节流装置　由于平衡阀易堵塞．运行时需要进行调整和维护．实　

际应用中带来很多不便．近年来在国内一些高校中　

推行小口径节流技术：依靠小孑Ｌ径形成的局部阻力　对管网热流量的分配比进行调节．并可通过装置中　的调压截止阀进行精调的一种调节技术．具有设备　

简单、投资少、不易堵塞，便于检修的优点。　

２．４通过简单易行的运行管理消除失调　对于小型的集中供热系统．在没有先进的调节　

装置和缺乏专业的管理维护人员时可以采用以下简　

单易行的调节方法：　１）多层建筑采用下供式系统，会出现下层过热。　

上层不热的现象．有可能是系统缺水。应检查系统。　若缺水补水即可：另一种原因是上层散热器可能存　

有空气．应检查散热器上的放气阀或管路的排气装　

置是否通畅．及时排除空气则可　

２）解决近端热，远端流量小的水平失调可以尝　３４　甘肃科技　第３１卷　

试关小系统入口端所在环路支立管上的阀门。同时　

打开末端集气装置上的放气阀．排除系统中的空　

气，使系统能够充分循环．增加末端立管流量。　

３）在同一供暖系统中有２个及２个以上的并联　环路时．由于调节不平衡，有时会出现有的环路过　

热，有的环路不热的现象。可以慢慢调节每个环路　

上的总控制阀门。使各环路间的压力损失接近平　

衡，从而消除各环路间冷热不均现象。　

４）还有一种情况是系统设计时管道单位比摩阻　选取较大，管径选取偏小。随着系统运行时间的增　

加，日积月累，支管下端被铁屑、水垢堵塞，阻力增　

大。破坏了系统各环路的平衡。这种情况可以通过　

及时清除管段中的污物或更换支立管来解决　

３　结语　

水力失调是供热系统与生俱来不能完全杜绝　的一个现象．以上提到的每一种调节方法都有自己　

的局限性．要想从根本上减轻和解决这种失调．应　该从系统设计、安装调节仪表、合理的运行调节多　

个角度人手　作为设计人员必须选择合理的计算方　

法．对建筑物供暖系统热负荷进行正确的计算。对　系统各环路进行详尽的水力平衡计算：在设计合理　

的前提下运行管理人员才可能通过科学的调节方　

法。依靠先进的调节装置、运用科学的管理手段达　到消除和减轻这一现象的目的．促使供热管网正　

常、经济、合理的运行。　

参考文献：　

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・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…－●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…・●…－●…・●…・●…・●…－●…・●“”●…・●…・●…－●…・●…・●…・●…・●…・●”“●…‘●…‘●…・●…。●…・●…。●…・●…’●…‘●…‘●…・●“　（上接第１１３页）　参考文献：　

可适当削弱混凝土框架，节约钢材。　表２层间位移角对比　

５结束语　

本文先介绍防屈曲约束支撑的基本原理．并对　防屈曲约束支撑的简要设计过程中一些常用参数　做一介绍．通过简单算例介绍带支撑结构设计方法　

的同时分析了设置屈曲约束支撑结构较传统结构　优越性　以供设计人员在相似工程方案比选与消能　减震工程设计时参考　“＋“＋”＋“十”＋　十“＋”十一　ｔ勘误：　ｔ　ｔ　本刊２０１５年第３　

一文系基金项目：教育　ｊ倾向与调适策略研究”　ｔ研究”（１３０５ＺＣＲＡ１７５）；　究”（ＧＳＡＵ—ＳＴＳ一１３０１）　；第一作者：杨清（１９８０一　十通信作者：马丁丑（１９７　＋　ｌ　＋　、Ｌ　＋　＋．＋。十　＋。＋。＋　十一　ＤＢＪ／ＣＴ１０５—２０１１．ＴＪ屈曲约束支撑应用技术规程［Ｓ】．上　海：同济大学，２０１１．　孙建华．罗开海。王亚勇，等．含屈曲约束耗能支撑的高　层建筑地震作用效应分析硼．工程抗震与加固改造．２００７。　２９（４）：１－８．　ＧＢ５００１　１－２０１０，建筑抗震设计规范ｆＳ１．北京：中国建筑　工业出版社．２０１０．　李多田．屈曲约束支撑在淮南大剧院工程中的应用研究　ＩＪｌ。山西建筑，２０１３，　李国强．孙飞飞，张扬．屈曲约束支撑的应用分类准则与　性能标准、第八届全国地震工程会议。重庆：２０１０．　伍丽娟．饶建兵．关于ＢＲＢ防屈曲支撑结构设计的探讨　ｌＪ１．建筑工程技术与设计，２０１４．　罗开海．孔祥雄．程绍革．一种新型屈曲约束支撑的研制　与试验研究ｆＪ］．建筑结构，２０１０，４０（１０）：１－６．　张晓峰．带屈曲约束支撑的轻钢夹层框架结构减震分析　ｆＤ１．兰州：兰州理工大学，２０ｌ０．　…