010 单管系统在户式采暖中的分析.docVIP

单管系统在户式采暖中的分析 北京市建筑设计研究院第三设计所3M3工作室 王威 摘要：根据现在户式小型采暖炉供暖的特点，分析了单管水平系统加跨越管的系统特点，一般讲，采暖供水在顺流式系统中依次流过各个散热器，而每个散热器的流量都是相同的，而带有跨越管的系统，干管中的水一部分流进散热器，把热量散发到室内，干管中另一部分的水则通过跨越管直接流到下一个散热器。在单管系统中，流入散热器的流量比例，影响着室内散热器的数量以及散热器调节性的优劣。根据这个问题，解释了在流经散热器流量变化时，散热器的调节性以及面积的变化规律，及相互关系，说明了为了达到良好的调节性能应适当加大散热器的进出口温差，同时应该兼顾散热器面积的增加。为了说明这个观点，设计了一个实际的水平串联单管带跨越管系统，并使之分流系数可以连续变化。在这个实际系统中，设定不同的分流系数，根据具体的数量计算，得到了散热器片数的增加值；其次，对于单管系统，分析了由于各个房间的流经顺序不同，散热器的片数增加值也会产生差异，要尽量的把负荷高的散热器放置在系统的上游，这样做，可以使得系统的高品质热先流过散热量大的散热器，提高该散热器的传热系数，节约投资，满足供暖要求。 关键词：供暖 单管系统 跨越管 散热器 1.问题描述 随着我国经济水平不断提高，人民的居住环境也随之不断提高，居住者提出了更高的更为舒适的供暖要求。另一方面，能源问题也成为我国经济发展的制约，节约能源是我国的一项基本国策。对于建筑行业，供暖能耗是建筑能耗中的主要部分，可以说，控制好供暖能耗，就可以有效的控制建筑能耗。因此，采取适当的供暖系统，就成为控制能耗的关键。为了方便计量，现在比较常见的单元建筑，采取小型户式采暖炉，独立供暖系统。这样做，目的是更好对各个单元进行独立控制，单元（住户）之间可以分别调节，互不影响，有效的避免了以前传统供暖系统的垂直失调等问题。在单元中应用单管系统时，跨越管的流量分配对的影响，以及负荷分布的关系对散热器的数量分配是本文讨论的问题。 2.单管系统加跨越管分析 与楼宇的单管系统连接形式相似，对于户式系统，采用水平的单管串联系统，为了能够局部调节供热量，设置了跨越管。一般讲，采暖供水在顺流式系统中依次流过各个散热器，而每个散热器的流量都是相同的，而带有跨越管的系统，干管中的水一部分流进散热器，把热量散发到室内，干管中另一部分的水则通过跨越管直接流到下一个散热器。在单管系统中，流入散热器的流量比例，影响着室内散热器的数量以及散热器调节性的优劣。 首先，采用跨越管的单管系统，由于流入散热器的水量减少，散热器的出水温度会降低，使得散热器的平均温度降低，与室内的温差变小，传热系数随之减小，散热量降低。于是，在供水温度不变的情况下，若想提供房间所需的热量，就必须通过增加散热器散热面积的方式来弥补传热系数减少所带来的影响，因此，对于一个确定负荷的房间，当供水温度一定时，有跨越管的系统，其散热器面积比顺流系统要大一些。 再者，根据文献（1），在供水温度不变（图中为90℃），房间设计温度不变的条件下，采用同一组散热器，这时散热器流量与散热量之间的关系，如图1所示。图中，横坐标G为以设计流量为准的相对流量，纵坐标Q为以设计散热量（在设计供、回水温度下）为准的相对散热量。供水温度为90℃，曲线1，2，3，4分别代表设计供回水温差为10℃，20℃，30℃，40℃的两者关系。 从图中可以得到，设计供回水温差较小时，散热器受流量变化的影响呈快开特性（如△t=10℃），即流量在开始减少时，散热量变化缓慢，在流量减少到某一值后，散热量迅速下降。而在设计供回水温差较大时，散热器受流量变化的影响近似线形（如△t=40℃）。显然，前者的调节性是较差的。因此，从便于调节的角度考虑，应尽可能的加大散热器的进出口温差，也就是说，在房间负荷一定的情况下，应今可能的减少散热器的流量，以增大温差，即增大跨越管中的流量。 另一方面，又应该考虑到这样做会使得散热器面积增加，如果旁通量过大，则散热器内的流量很小，其出口水温有可能过低，使得传热系数较小，散热器面积增加过大。这个现象对于下游的散热器尤为明显，因为下游的散热器其进口温度相对于上游本身就比较低，再有一部分旁通流量后，若想达到设计的供热量，其散热器增加的数量会更大。因此，需要根据房间的负荷情况，把旁通量控制在一个合理的范围内。 为了为了便于对比说明，这里举一个实际工程的情况，进行分析。该工程中，应用的散热器为铸铁柱型散热器，根据厂商提供的散热量计算公式为 为了突出对比目的，对于计算散热器片数的相关系数，包括片数修正系数、连接方式修正系数、安装形式修正系数，一律取做一致，取值为1。（这样做是合理的，可以认为，当片数修正不等于1的时候，可以人为地将散热器分成若干组，使每组散热器的片数修正等于1。）