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机械循环单管热水供暖系统节能方法的探讨

时间:2016-01-08  作者:陈 涛 吴永亮

摘要:上供下回单管顺流式系统其特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器,顺流系统形式简单、施工方便,造价低,是国内目前一般建筑广泛应用的一种型式,其缺点是不能进行局部调节,容易产生上热下冷现象。
论文关键词:供暖系统,管网

以热水作为热媒的供暖系统,称为热水供暖系统。热水供暖系统是一个具有许多并联环路的管网系统,在环状管网系统中,流量是由几条管路输送到同一个节点,由每条管路达到该节点的流量完全可以任意分配。各环之间的水力工况相互影响,系统中任何一个散热设备的流量发生变化,必然引起其他散热设备流量发生变化,即各散热设备之间的流量重新分配,引起水力失调。目前,热水供暖系统经常采用以下三种管网形式:水平单管式系统,垂直单管式系统,分户水平式系统。各种管网虽然形式不同,但所有管网系统都具有相同的水力特点:

①系统均由立管或水平支管构成环状,系统环路大小因用户形式而异,管路长度变化范围大,即各管路系统阻抗变化范围大,水力失调不易调节。

②各管路阻力损失因相应阻抗大小变化而变化。同时管网系统形式是竖向环网,在重力作用压头影响下,各层资用压力变化范围大,容易产生竖向失调,各立管也容易产生水平失调。

③不同建筑、不同房间室温要求和不同散热形式对供暖系统调节与控制要求不同。系统运行过程中流量调节变化范围增大,也会产生运行过程中的水力失调。

在热水采暖里,有重力循环和机械循环两种。靠水的密度差进行循环的系统,称为重力循环系统。机械循环以电动机带动水泵为动力,密度差所产生的重力作用压头相对来说是很少的,单管系统一般是可以不考虑的。机械循环系统除了膨胀水箱的连接位置与重力循环系统不同外,还增加了循环水泵和排气装置。

机械循环热水供暖系统主要有垂直式系统和水平式系统。其中垂直式系统又有上供下回,下供下回,中供式,混合式热水供暖系统。同时又有单管和双管之分。单管系统一般有单管顺流式,单管跨越式,和跨越式与顺流式相结合的系统形式。在单管系统中,最常用的一种布置方式是上供下回单管顺流式系统。其特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器,顺流系统形式简单、施工方便,造价低,是国内目前一般建筑广泛应用的一种型式,其缺点是不能进行局部调节,容易产生上热下冷现象。为了消除热网水力失调,避免大流量小温差不经济运行状况可以增加跨越管。

目前跨越管有3种形式如下:

机械循环单管热水供暖系统节能方法的探讨

图a.这是最简单的跨越管形式,由于无阀门可调,故散热器流量与立管的流量之比为常数。根据有关资料(或按当量长度法计算),当跨越管与立管、散热器支管管径相同时,散热器的进流系数为0.4左右。根据有关统计,此时散热器的散热量仅下降约5.5%左右。即跨越管的作用不明显。如缩小跨越管的管径,则进一步削弱了跨越管的作用。

图b.增设跨越管后,由于散热器出口温度下降,传热系数降低,需适当增大散热器面积。为了不增大面积,有些人主张在跨越管上安装阀门,必要时可关闭该阀门以保证散热器的散热量。这种观点不正确。跨越管上安装阀门后,散热器的进流系数约为0.6。就是说即使阀门全开,散热器的散热量仅下降2.5%,不单未起到调节的作用,反而削弱了跨越管的作用。

图c.由以上两种情况可见,要想提高散热器的调节性能,关键是要进一步降低散热器的进流系数,因此在散热器支管上装设调节阀是有利的。当该调节阀全部打开的时候,散热器的进流系数约为0.4,此时散热器的散热量下降5.5%。若将阀门略关小些,很容易满足减小散热量10%-15%。

在单管系统中,最常用的一种布置方式是上供下回单管顺流式系统。其特点是立管中全部的水量顺次流入各层散热器,顺流系统形式简单、施工方便,造价低,是国内目前一般建筑广泛应用的一种型式,其缺点是不能进行局部调节,容易产生上热下冷现象。但是这种情况必须是人为手动调节,不能根据外面气温变化或者室内热量需要自动调节,为了加强管网系统的调节功能,有条件的可采用平衡阀及平衡阀智能仪表取代调节性能差的闸阀或截止阀,更有条件的建筑入口处加装热量调节和计量装置,改善系统调节能力,节约能量。


参考文献:
〔1〕贺平,孙刚.《供热工程》. 北京:中国建筑工业出版社,1993
〔2〕秦绪忠,江亿.《供暖空调系统的稳定性分析》.暖通空调,2002
〔3〕韩晓红,陈光明,邹平华.《影响热网水力稳定性的若干因素分析》.暖通空调HV&AC.2004年.第34 卷第9 期.

 

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