一、前言
在設計熱水采暖系統時,為使系統中各管段的流量符合設計要求,就要進行管路的水力平衡計算。水力平衡計算是整個系統設計成敗的重要因素之一。熱水采暖運行管理工程師經常會遇到這樣的問題:供熱管網中的立管有些熱有些不熱、建筑物中上層熱下層不熱、系統前端熱后端不熱等等。這種現象叫做水力失調,有些是先天性的,對這種先天不足的管網進行改造是很費力很不經濟的。為了達到水力平衡,可以采用“大流量小溫差”的供熱方式,但是這樣做不僅增加了采暖設備的投資費用和運行費用,而且浪費了大量能源。
二、熱水采暖系統水力平衡探討
1、水力平衡計算應注意的問題
1) 設計時做水力平衡計算是必須的。有些工程師用“拍腦袋”估算的方式進行設計,造成了很多失敗。國家對熱水采暖系統設計做過抽查,結果十分驚人:做水力平衡計算的采暖設計僅占30%。當熱水采暖系統從圖紙上變成實物的時候,問題就出來了。這時對管網做改動就很麻煩,也很不經濟。如果我們在設計時把水力平衡做好了,就可以節省大量時間和費用。所以,盡管水力平衡計算比較煩瑣,但還應該是老老實實地認真去做。
2)管道布置一般采用同程式,系統比較大時必須采用同程式。異程式雖然節省管材,但各環路之間阻力難以平衡。同程式雖然投資較大,但其效果很好,便于調節且工作穩定。
3)各并聯環路之間的壓力損失差值應符合下表規定。
系統形式 |
雙管同程式 |
單管同程式 |
雙管異程式 |
單管異程式 |
允許壓差 |
15% |
10% |
25% |
15% |
4)首先計算通過最遠立管和最近立管的環路,確定其管徑及壓力損失,計算其不平衡率。通常最遠立管和最近立管的環路壓力損失差值最大。這兩者之間的壓力差值如果符合要求,其它的就應該符合要求。
5)如果水力平衡計算結果顯示,個別立管供、回水節點間的資用壓頭過小或過大,就會導致選用的立管管徑過粗或過細。遇到這種情況時必須調整前面的水力計算,對資用壓頭過小或過大的立管管徑進行調整,重新計算,以滿足并聯環路不平衡率的要求。
2. 初運行時出現的問題及解決辦法
1)建筑物上層熱下層不熱
如果系統是上供下回式,其立管間存在水平方向水力失調,導致立管流量分配不均,各立管的溫降不同。流量小的立管溫降必然過大,使下層散熱器進出水溫度過低;流量大的立管溫降必然過小,使上層散熱器進出水溫度過高。上熱下冷現象不僅出現在上行下給式單管系統中,在上行下給式雙管系統中也經常出現,是上供下回熱水采暖系統一個比較突出的問題,一般溫差為2—3ºC,嚴重的可達6—8ºC。為了避免此類問題的出現,在水力計算時首先要充分考慮各種熱負荷,考慮水力平衡,特別要考慮重力水頭的影響。如果僅有個別立管的散熱器不熱,則應該用等溫降法調節底層過熱的立管。如果大部分立管存在這種現象,則是由于外網水力失調所致,必須調節室外管網,達到用戶所需要的流量。
2)供熱管網末端整棟樓的暖氣不熱
由于供熱管網的水力失調,造成離鍋爐房較近建筑物的流量過多,離鍋爐房較遠建筑物的流量過少,導致離鍋爐房較遠建筑物暖氣不熱,而且是整棟樓不熱。要避免這種情況,應當在設計時仔細進行水力平衡計算,施工完畢后認真調試,在余壓過大的建筑物入口處安裝合適的孔板或水力平衡閥,或者將熱網末端的管徑適當放大,使其達到水力平衡。
3)建筑物內個別立管或散熱器不熱
造成建筑物內個別立管或散熱器不熱的主要原因是采用了異程式系統,或者是該立管連接散熱器過多。采取的措施是將異程式系統改為同程式系統,或者減少該立管連接散熱器組數,還可以采用增大管徑使流量增大的辦法。
三、結束語
做熱水采暖系統設計時必須認真做好水力平衡計算,避免水力失調現象的發生。對于初運行時出現的問題采用改為同程式系統、放大管徑、調節閥門等有效方法解決,使供熱管網達到水力平衡。
參考文獻
1. 賀 平 《供熱工程》 北京:中國建筑工業出版社 1996
2. 陸耀慶 《供暖通風設計手冊》 北京:中國建筑工業出版社 1987-