新雙管計(jì)量供熱系統(tǒng)平均比摩阻取值問題

1、新雙管計(jì)量供熱系統(tǒng)平均比摩阻取值問題    analysis of mean friction resistance for new two-pipe heat metering system         摘要本文分析了新雙管系統(tǒng)與傳統(tǒng)雙管系統(tǒng)的不同，提出了確定新雙管系統(tǒng)平均比摩阻聯(lián)值的方法，并通過水力計(jì)算，確定并驗(yàn)證了新雙管系統(tǒng)中立管與水平支路的平均比摩阻的取值，為新雙管系統(tǒng)水力設(shè)計(jì)計(jì)算提供參考。關(guān)鍵詞自然循環(huán)作用壓力；水力平衡；恒溫閥預(yù)設(shè)值；不平衡率abst

2、ractthis paper analyzes the difference between new two-pipe heating system and traditional heating system， puts forword the way of determining mean friction resistance of new two-pipe heating system. through hydraulic calculation， determines and tests mean friction resistance of riser and horizontal

3、 branch circuit of new two-pipe heating system， provides reference for its hydraulic design calculation.keywords natural circulation pressure; hydraulic balance; preseting value of thermo-static valve; non-balance ratio    一、引言新雙管系統(tǒng)又稱雙雙管系統(tǒng)，其水平支管連接用戶室內(nèi)的散熱器，各層水平支路阻力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)雙管系統(tǒng)的各層支管阻力

4、，自然循環(huán)作用相對(duì)減弱，各層水平支路的不平衡率相對(duì)較小，垂直失調(diào)狀況得到改善。在新雙管系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，各層水平支路的平均比摩阻應(yīng)較大，使水平支路的阻力盡量大，立管的平均比摩阻較小，使立管阻力盡量小。二、新雙管系統(tǒng)平均比摩阻取值的確定方法在新雙管系統(tǒng)水力計(jì)算中，考慮自然循環(huán)作用壓力的影響，天津市集中供熱住宅計(jì)量供熱設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定，自然循環(huán)作用壓力按其值的1/22/3范圍取值，本文的計(jì)算是按2/3取值。平均比摩阻取值要滿足系統(tǒng)平衡的要求，在雙管系統(tǒng)水力計(jì)算中，我們判斷系統(tǒng)平衡的標(biāo)準(zhǔn)為：（1）各層水平支路的各恒溫閥預(yù)設(shè)值大多數(shù)不小于3。大目前國(guó)內(nèi)的熱水水質(zhì)條件下，閥門開度過低，在系統(tǒng)調(diào)試階段，容易造成恒溫

5、閥的堵塞。同時(shí)，閥門開度過低，很可能產(chǎn)生噪聲，并且對(duì)閥門本身造成損害。因此推薦恒溫閥預(yù)設(shè)值不小于3。對(duì)于個(gè)別值為2或1的情況，是因?yàn)槠渖崞鞯臒嶝?fù)荷較小，也即流量較小而造成的，這種情況有時(shí)是不可避免的。為了使恒溫閥保持良好的工作狀態(tài)，可以將其預(yù)設(shè)值調(diào)至3或以上，剩余的壓降可依靠加設(shè)手動(dòng)閥門來承擔(dān)。最不利環(huán)路與其它并聯(lián)環(huán)路之間的平衡率不大于15%。不平衡率的計(jì)算方法如下： 式中：p1-第一層水平支路的阻力，pa;pn-第n層水平支路的阻力，pa；pzn-第n層水平支路的自然循環(huán)作用壓力，pa；pln-第一層與第n層之間的立管阻力，pa。三、新雙管系統(tǒng)平均比摩阻取值的確定 以實(shí)際工程為例，此工程的

6、基本參數(shù)為：（1）層數(shù)16；層高3m；每層水平支路散熱器5組；室內(nèi)系統(tǒng)管材為鋁復(fù)合管；（2）立管為下供下回式；室內(nèi)系統(tǒng)為異程式；設(shè)計(jì)供回水溫度95/70。通過設(shè)定不同的立管和各層水平支路的平均比摩阻，來比較不同取值對(duì)系統(tǒng)平衡的影響程度，以確定合理的平均比摩阻。在計(jì)算過程中，兩者分別按下面三種情況取值；（1）立管平均比摩阻r1=40， 80， 120(pa/m)（2）各層水平支咱平均比摩阻rsh=60，120，200(pa/m)表1 水力計(jì)算結(jié)果(r140pa/m，rshpa/m)    樓層數(shù)    不考慮自然循環(huán)

7、作用每層環(huán)路阻力(pa)    考慮自然循環(huán)作用每層環(huán)路阻力(pa)    每層環(huán)路的恒溫閥需要消耗?的壓差(pa)1 2 3 4 5    每層環(huán)路的恒溫閥預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5    不平衡率(%)    一層    9974    5322    2291，13

8、10， 1053，639，596    4， 5， 6， 7， 7        三層    9508    5476    3224，2467， 2312，1951，1912    2， 4， 4， 5， 5    3.1    五層&#

9、160;   9157    5745    3224，2467， 2312，1951，1912    2， 4， 4， 5， 4    7.8    七層    8309    5517    3265，2508， 2353，1992，1953&#

10、160;   2， 4， 4， 5， 5    .8    九層    7740    5568    3317，2559， 2404，2044，2005    2， 4， 4， 5， 5    5.0    十一層   

11、; 7076    5525    3273，2516， 2361，2000，1961    2， 4， 4， 5， 5    4.9    十三層    6737    5807    3555，2798， 2643，2282，2243  

12、0; 2， 4， 4， 5， 4    8.9    十五層    6269    5959    3707，2950， 2795，2434，2395    2， 4， 4， 5， 4    11.6 表2 不同立管平均比摩阻的水力計(jì)算結(jié)果比較(rsh120pa/m)   

13、60;樓層數(shù)    rt40pa/m    rt80pa/m    rt120pa/m    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5    不平衡率（%）    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5    不平衡率（%）    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5

14、    不平衡率（%）    一層    4，5，6，7，7    -    1，2，3，4，4    -    1，2，2，3，2    -    三層    2，4，4，5，5 

15、0;  3.1    1，2，2，4，3    4.6    1，2，2，2，2    17.5    五層    2，4，4，5，4    7.8    1，2，2，4，3    1.3  

16、0; 1，2，2，3，2    -2.1    七層    2，4，4，5，5    3.8    1，2，3，4，4    3.8    1，2，2，4，2    -7.3    九層   

17、0;2，4，4，5，5    5.0    1，2，3，4，4    1.3    1，2，2，4，3    -11.7    十一層    2，4，4，5，5    4.9    1，2，3，4，4   &#

18、160;1.3    1，2，2，4，3    -19.7    十三層    2，4，4，5，4    8.9    1，3，4，4，4    12.4    1，2，3，4，4    -16.3   

19、60;十五層    2，4，4，5，4    11.6    1，3，4，4，4    10.4    1，3，4，4，4    -5.9 表3 不同立管平均比摩阻的水力計(jì)算結(jié)果比較(rsh60pa/m)    樓層數(shù)    rt40pa/m   &

20、#160;rt80pa/m    rt120pa/m    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5    不平衡率（%）    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5    不平衡率（%）    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5    不平衡率（%）    一層

21、    4，5，6，6，7    -    1，2，3，4，4    -    1，2，2，3，2    -    三層    3，4，4，6，5    2.1    1，2，2，4，3 &

22、#160;  0.2    1，2，2，2，2    13.8    五層    2，4，4，6，5    7.6    1，2，3，4，4    5.5    1，2，2，3，2    -2.2  

23、  七層    2，4，4，6，5    2.9    1，2，3，4，4    1.1    1，2，2，4，3    -12.1    九層    2，4，4，6，5    3.2   

24、 1，3，4，4，4    16.2    1，2，2，4，3    -16.7    十一層    2，4，4，6，5    3.0    1，3，4，4，4    15.6    1，2，3，4，4  &#

25、160; -14.7    十三層    2，4，4，6，5    8.9    1，4，4，5，4    7.9    1，2，3，4，4    -1.9    十五層    2，4，4，5，5   

26、; 12.1    1，4，4，5，4    5.8    1，4，4，5，4    -10.7 1.立管平均比摩阻取值比較由表1、表2、表3可以看出，立管平均比摩阻如按40pa/m取值，第一層與各層水平環(huán)路之間的不平衡率基本上都小于10%，同時(shí)恒溫閥預(yù)設(shè)值的設(shè)定比較合理，說明立管平均比摩阻取40 pa/m是適合的。對(duì)于按80 pa/m和120 pa/m取值，系統(tǒng)的不平衡率和恒溫閥預(yù)設(shè)值的設(shè)定都不太理想。經(jīng)計(jì)算，立管平均比摩阻

27、如按80 pa/m或120 pa/m取值（rsh120pa/m），各層水平支路的阻力相差很大，第一層與頂層的阻力差值為3926 pa或6996 pa，這說明立管阻力與自然循環(huán)作用壓力不能相互抵消，立管阻力大于自然循環(huán)作用壓力，第一層水平支路恒溫閥需要承擔(dān)更大的剩余壓頭，才能保持系統(tǒng)平衡。對(duì)于立管平均比摩阻按40 pa/m取值（rsh120），各層水平支路的阻力相差不大（見表1），第一層比頂層阻力差值僅小783 pa，立管阻力與自然循環(huán)作用壓力可近似抵消。由于立管阻力小于自然循環(huán)作用壓力，當(dāng)適當(dāng)增大立管平均比摩阻時(shí)，立管阻力亦增大，與自然循環(huán)作用壓力逐漸接近，直至相互抵消，此時(shí)系統(tǒng)平衡性最好。若

28、立管平均比摩阻繼續(xù)增大，而且建筑下面幾層（如第2和第3層）水平支路恒溫閥因承擔(dān)過大的剩余壓頭而預(yù)設(shè)值過小時(shí)，立管平均比摩阻的取值將不再適合。經(jīng)計(jì)算分析可知，立管平均比摩阻的取值范圍為3060 pa/m。以上是各層水平支路采取異程式形式時(shí)的情況，水平支路如為同程式，則每層用戶各恒溫閥所承擔(dān)的剩余壓頭相差不大，經(jīng)計(jì)算，其值與異程式中第三個(gè)恒溫閥消耗的壓差值對(duì)應(yīng)相似，小于各層的最近環(huán)路即第一個(gè)恒溫閥所消耗的壓差值。因此其恒溫閥預(yù)設(shè)值在rl80pa/m時(shí)，仍然可以基本滿足不小于3的要求，同時(shí)不平衡率也基本小于15%。經(jīng)驗(yàn)證，對(duì)于各層水平支路為同程式形式，立管平衡比摩阻的取值范圍為3090 pa/m。2

29、各層水平支路平均比摩阻比較在立管平均比摩阻rl40pa/m的情況下，比較各層水平支路平均比摩阻不同取值的水力計(jì)算結(jié)果（見表2和表3）。對(duì)于rsh200 pa/m的水力計(jì)算結(jié)果，由于其與rsh200 pa/m的各管段計(jì)算管徑相同，各層阻力、不平衡率及恒溫閥預(yù)設(shè)值均相同，所以未列出。由表可以看出，rsh120 pa/m（或rsh200 pa/m）和rsh600 pa/m時(shí)，系統(tǒng)基本上滿足平衡條件。兩者不同之處在于前者的各層水平支路的資用壓力較大?？紤]此系統(tǒng)的各用戶散熱器組數(shù)（5組）較少，熱負(fù)荷較小，第一層、中間層和頂層用戶的熱負(fù)荷分別為5285w、4535w和5774w，無法對(duì)rsh120 pa/

30、m和rsh200 pa/m的水力計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。我們假設(shè)一個(gè)各層10組散熱器的同程式系統(tǒng)，對(duì)其在rsh60 pa/m和不同的水平支路平均比摩阻下進(jìn)行水力計(jì)算，結(jié)果見表4和表5。表4不同的水平支路平均比摩阻的水力計(jì)算結(jié)果（恒溫閥預(yù)設(shè)值）比較（rsh60 pa/m）    樓層數(shù)    rsh60 pa/m    rsh120 pa/m    rsh200 pa/m    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2

31、h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10    恒溫閥的預(yù)設(shè)值h1 h2 h3 h4 h5 h6 h7 h8 h9 h10    一層    1，3，4，4，4，1，4，4，4，4    1，3，4，4，4，1，4，4，4，4    1，3，4，5，4，2，4，4，4，

32、3    三層    1，2，3，4，4，1，2，3，4，3    1，2，3，4，4，1，2，3，4，3    1，2，3，4，4，1，4，4，4，3    五層    1，3，4，4，4，1，3，4，4，4    1，3，4，5，5，2，4，4，4，4    1，2，4，5，

33、5，2，4，4，4，4    七層    1，3，4，4，4，1，3，4，4，4    1，3，4，5，5，2，4，4，4，4    1，3，4，5，5，2，4，4，4，4    九層    1，3，4，4，4，1，3，4，3，4    1，3，4，5，5，2，4，4，4，4   

34、0;1，3，4，5，5，2，4，4，4，4    十一層    1，4，4，5，4，1，4，4，5，4    1，4，4，7，6，3，5，5，5，4    1，4，4，6，6，2，5，5，5，4    十三層    1，4，4，5，5，2，4，4，5，4    1，4，4，7，7，4，6，6，5，4 

35、0;  1，4，4，7，7，4，6，6，5，4    十五層    1，4，4，6，5，2，4，4，5，4    1，4，4，4，4，5，7，6，5，4    1，4，4，7，7，4，7，6，5，4 表5 不同的不平支路平均比摩阻的水力計(jì)算結(jié)果（不平衡率rl60 pa/m）比較    樓層數(shù)    rl60 pa/m  

36、;  rl120 pa/m    rl200pa/m    不平衡率（%）    不平衡率（%）    不平衡率（%）    一層    -    -    -    三層    0.2    1.1    0.1    五層    -8.2    -6.9    2.9    七層