供暖系统设计的几点建议

胡雨竹

（沈阳市热力工程设计研究院，辽宁 沈阳 110000）

良好的水力特性是保证热水供暖系统各环路平衡的必要条件，同程式系统有着良好的水力特性，是实际工程设计中供暖和空调水系统经常使用的系统形。但对于单层或低层建筑，由于每根立管承担的负荷较小，如果供暖环路作用半径过大、所带立管过多、干管比摩阻选择不当，会出现某些立管资用压力为负值的情况，使系统水力特性恶化，严重破坏系统的正常循环，影响供暖效果。

1 热负荷

1.1 围护结构供暖热负荷

墙体采用300mm 厚加气混凝土砌体墙，外墙外贴500mm 厚挤塑聚苯板，传热系数为0.42W／（m2·K）；外窗采用中空玻璃塑钢推拉窗，传热数为2.5W／（m2·K）；屋面采用钢骨架轻型屋面板（芯板厚150mm），传热系数为0.275W／（m2·K）。围护结构供暖热负荷由围护结构基本耗热量考虑朝向附加、窗墙面积比过大附加、外门开启附加、高度附加等按照规范规定计算得出围护结构热负荷Q1＝1174kW。

1.2 客车车体吸热热负荷

车体吸热热负荷是建筑热负荷的重要组成部分，每列客车车体1h 的吸热量按式（1） 计算：

式中Q2 为机车吸热量，kJ；n 为每列客车节数，n＝20；W 为每节客车钢铁质量，取34000kg；c 为钢铁的比热容，取0.48kJ／（kg·℃）；tn 为供暖室内计算温度，℃；tw 为供暖室外计算温度，℃。考虑2 列车同时进库，经计算客车车体吸热热负荷Q2＝1032kW。

1.3 排风热损失热负荷

根据工艺要求，需经常开启机械排风装置，每天开启8h。室内每天连续使用2h 以上的机械排风系统时，应计算补偿排风所引起的供暖热负荷，经计算补偿排风热损失供暖热负荷Q3＝499kW。冬季供暖总热负荷Q 为2705kW。

2 供暖系统设计的几点建议

2.1 机房内除污器的选择

建议选择不仅能除去杂物而且阻力小的除污器，机房内取消所有Y 型过滤器，做到运行节能，Y 型过滤器流通面积小，流通阻力大。大多设计单位对除污器的选择，并没有考察市场，而是根据手册或标准图选择。在选择循环水泵时，除污器压差一般按5m 水柱考虑，也就是说，除污器要消耗掉水泵设计流量下提升5m 水柱所做的电功率。近年来，市场上出现不少除污器的专利产品，拥有低阻力高流通能力，设计人员需要认真调研考察，选择合适的除污器，为系统运行打下良好的基础。

2.2 热负荷计算

诸多设计人员简单按面积估算，造成热负荷计算不准确，造成供暖设备大小出现偏差，直接造成供暖冷热不均。所以，一定要按传热学的基本原理认真计算。热负荷计算准确，才能选择出大小合适的供暖设备，从而满足供暖效果。

2.3 系统水利平衡计算

目前，常用的做法是，外网把最不利环路水力计算后，其他分支管径按流速约1m/s 选择，这样就选择出了分支管道管径。此时，外网设计一定要做分支管路平衡计算，热力入口不能完全依靠同口径平衡阀进行水力平衡。水利平衡计算一定要认真校核各热力入口的管网计算资用压力和楼宇入口设计需要的资用压力，通过校核计算，选择合适口径的静态平衡阀，要求静态平衡阀全开时，基本能消除多余的资用压力。笔者认为，设计上必须要做到计算的水力平衡，系统后期平衡只能使用平衡阀微调。很多情况下，合适的平衡阀管径是小于热力入口接管直径的，所有热力入口选择与室内管道同直径的平衡阀本身是非常欠妥的；热力入口使用的静态平衡阀，静态平衡阀完全可以选择普通小直径截止阀代替[3]。根据各种规格截止阀阻力系数整理过截止阀消耗的压力差ΔP（Pa） 与流量G（kg/h） 的关系式。经计算各阀门消耗的资源压力ΔP 与对应流量G 关系如下：

ΔP（DN15） =1.68×10-2G2

ΔP（DN20） =3.16×10-3G2

ΔP（DN25） =1.098×10-3G2

ΔP（DN32） =3.528×10-4G2

ΔP（DN40） =1.824×10-4G2

ΔP（DN50） =5.705×10-5G2

ΔP（DN80） =9.94×10-6G2

ΔP（DN100） =4.501×10-6G2

ΔP（DN125） =1.955×10-6G2

以上公式使用非常方便，计算选择出的普通截止阀可以代替原热力入口的平衡阀，若一个阀门消耗的阻力与入口多出的资用压力不符，也可以选择2~3 个合适的阀门。特别是地暖设计，一定要做到同一分水器的各环路长度尽量相同，做到地暖水利平衡。不要产生在平衡上依靠分水器阀门调节平衡的误区。很多地暖系统，依靠分水器阀门调节，结果很难做到，很多系统各环路管道长度相差1 倍以上，管路长的部分，热负荷大，流量却小很多，效果有待提升。

2.4 流量调节

流量调节的供暖系统，建议热力入口取消重力式压差平衡阀或重力式流量调节阀。因为在系统流量调节时，各自力式调节阀开启度会发生变化，整个系统管网阻力特性会发生变化，造成系统平衡紊乱，流量分配比例变化，系统平衡遭到严重破坏。