供暖系統設計的幾點建議

胡雨竹

（沈陽市熱力工程設計研究院，遼寧 沈陽 110000）

良好的水力特性是保證熱水供暖系統各環路平衡的必要條件，同程式系統有著良好的水力特性，是實際工程設計中供暖和空調水系統經常使用的系統形。但對于單層或低層建筑，由于每根立管承擔的負荷較小，如果供暖環路作用半徑過大、所帶立管過多、干管比摩阻選擇不當，會出現某些立管資用壓力為負值的情況，使系統水力特性惡化，嚴重破壞系統的正常循環，影響供暖效果。

1 熱負荷

1.1 圍護結構供暖熱負荷

墻體采用300mm 厚加氣混凝土砌體墻，外墻外貼500mm 厚擠塑聚苯板，傳熱系數為0.42W／（m2·K）；外窗采用中空玻璃塑鋼推拉窗，傳熱數為2.5W／（m2·K）；屋面采用鋼骨架輕型屋面板（芯板厚150mm），傳熱系數為0.275W／（m2·K）。圍護結構供暖熱負荷由圍護結構基本耗熱量考慮朝向附加、窗墻面積比過大附加、外門開啟附加、高度附加等按照規范規定計算得出圍護結構熱負荷Q1＝1174kW。

1.2 客車車體吸熱熱負荷

車體吸熱熱負荷是建筑熱負荷的重要組成部分，每列客車車體1h 的吸熱量按式（1） 計算：

式中Q2 為機車吸熱量，kJ；n 為每列客車節數，n＝20；W 為每節客車鋼鐵質量，取34000kg；c 為鋼鐵的比熱容，取0.48kJ／（kg·℃）；tn 為供暖室內計算溫度，℃；tw 為供暖室外計算溫度，℃。考慮2 列車同時進庫，經計算客車車體吸熱熱負荷Q2＝1032kW。

1.3 排風熱損失熱負荷

根據工藝要求，需經常開啟機械排風裝置，每天開啟8h。室內每天連續使用2h 以上的機械排風系統時，應計算補償排風所引起的供暖熱負荷，經計算補償排風熱損失供暖熱負荷Q3＝499kW。冬季供暖總熱負荷Q 為2705kW。

2 供暖系統設計的幾點建議

2.1 機房內除污器的選擇

建議選擇不僅能除去雜物而且阻力小的除污器，機房內取消所有Y 型過濾器，做到運行節能，Y 型過濾器流通面積小，流通阻力大。大多設計單位對除污器的選擇，并沒有考察市場，而是根據手冊或標準圖選擇。在選擇循環水泵時，除污器壓差一般按5m 水柱考慮，也就是說，除污器要消耗掉水泵設計流量下提升5m 水柱所做的電功率。近年來，市場上出現不少除污器的專利產品，擁有低阻力高流通能力，設計人員需要認真調研考察，選擇合適的除污器，為系統運行打下良好的基礎。

2.2 熱負荷計算

諸多設計人員簡單按面積估算，造成熱負荷計算不準確，造成供暖設備大小出現偏差，直接造成供暖冷熱不均。所以，一定要按傳熱學的基本原理認真計算。熱負荷計算準確，才能選擇出大小合適的供暖設備，從而滿足供暖效果。

2.3 系統水利平衡計算

目前，常用的做法是，外網把最不利環路水力計算后，其他分支管徑按流速約1m/s 選擇，這樣就選擇出了分支管道管徑。此時，外網設計一定要做分支管路平衡計算，熱力入口不能完全依靠同口徑平衡閥進行水力平衡。水利平衡計算一定要認真校核各熱力入口的管網計算資用壓力和樓宇入口設計需要的資用壓力，通過校核計算，選擇合適口徑的靜態平衡閥，要求靜態平衡閥全開時，基本能消除多余的資用壓力。筆者認為，設計上必須要做到計算的水力平衡，系統后期平衡只能使用平衡閥微調。很多情況下，合適的平衡閥管徑是小于熱力入口接管直徑的，所有熱力入口選擇與室內管道同直徑的平衡閥本身是非常欠妥的；熱力入口使用的靜態平衡閥，靜態平衡閥完全可以選擇普通小直徑截止閥代替[3]。根據各種規格截止閥阻力系數整理過截止閥消耗的壓力差ΔP（Pa） 與流量G（kg/h） 的關系式。經計算各閥門消耗的資源壓力ΔP 與對應流量G 關系如下：

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，計算選擇出的普通截止閥可以代替原熱力入口的平衡閥，若一個閥門消耗的阻力與入口多出的資用壓力不符，也可以選擇2~3 個合適的閥門。特別是地暖設計，一定要做到同一分水器的各環路長度盡量相同，做到地暖水利平衡。不要產生在平衡上依靠分水器閥門調節平衡的誤區。很多地暖系統，依靠分水器閥門調節，結果很難做到，很多系統各環路管道長度相差1 倍以上，管路長的部分，熱負荷大，流量卻小很多，效果有待提升。

2.4 流量調節

流量調節的供暖系統，建議熱力入口取消重力式壓差平衡閥或重力式流量調節閥。因為在系統流量調節時，各自力式調節閥開啟度會發生變化，整個系統管網阻力特性會發生變化，造成系統平衡紊亂，流量分配比例變化，系統平衡遭到嚴重破壞。