浅析同程式供暖系统优缺点

浅析同程式供暖系统优缺点

张石磊 张祥

中建八局发展建设有限公司 山东省 青岛市 266000

随着生活水平的提高，人们对生活质量也提出了更高的要求，室内环境就是非常重要的一项。室内温度主要由空调和采暖系统进行控制。

摘要

供暖系统水管的连接方式主要分为同程式系统和异程式系统，根据不同的建筑选择不同的连接方式以达到满足用户需求，造价经济的目的。本文介绍了同程式供暖系统的优缺点。同程式系统便与水力平衡，但是需要单独设置回程管，增加了投资，水力工况不稳定，当管路过长时还容易产生水力失调。

关键词

同程式，采暖，阻力平衡，水力失调

什么是同程式系统

同程式系统是指经过每一个并联环路的管长基本相等，供水干管和回水干管内热媒的走向相同或者基本相同，也可以简单的理解为先供后回式。如下图1所示，靠近热源的散热器A首先接受到供水，在散热器内发生热交换后由1管口流出，再与第二组散热器B中的回水（2管口流出）相汇合，以此类推，直到与最后一组散热器的回水相汇和后一同流回换热站。

图1

同程式系统的优点

有利于进行阻力平衡。流体在管内流动时产生的局部阻力和沿程阻力是决定系统是否会发生水平失调的重要影响因素，在系统设计计算时，为使各末端设备达到预期的供暖效果，各并联环路的流量应满足设计要求，所以各并联环路的阻力也应尽量相等，不能超过一定的偏差，否则系统运行时将自动进行阻力平衡，使得管内流量无法达到设计要求，导致散热器无法达到预期得散热效果。系统阻力是否平衡是评定设计合格与否的重要标准，在采暖系统设计中，要求各支路间的阻力差值控制在10%~25%之间，系统可以稳定运行。

沿程阻力是指流体介质在管内流动时，会与管壁产生摩擦，这部分能量损失被称为沿程阻力损失，沿程阻力损失与管段长度成正比。

由沿程阻力公式hf=λlv²/2gd （1）

12. --管长

4. --管径

v---断面平均流速

g---重力加速度

λ---沿程阻力系数，也称达西系数，一般由实验测定。

可知沿程阻力与管长，管径、沿程阻力系数和断面流速有关，当在同一供暖系统内，同一管段内沿程阻力系数相同、管径相同、管长相同、断面平均流速也相同，根据同程式系统各并联环路的长度相等的特点，各环路所产生的沿程阻力损失基本相等。

局部阻力是指流体介质在管内流动时，途经阀门、三通、弯头或者变径管等水管阀件，介质会与管件发生碰撞，改变介质流动方向或者产生涡旋造成的阻力损失称为局部阻力损失。

由局部阻力计算式hj=ξv²/2g （2）

ξ---局部阻力系数。一般由实验测定。

v---断面平均流速

g---重力加速度

可知在同一管段内决定局部阻力的关键因素是局部阻力系数。不同的管件局部阻力系数也不相同，在同程式系统内，各环路中介质所经过的管件也基本相同，所以产生的局部阻力也大致相同。

综上所述，各环路产生的阻力损失较为接近，易于进行阻力平衡。

同程式系统的缺点

同程式系统需要单独设置回程管，增加了初投资。相比于异程式较多的占用了空间，回程管在埋地敷设时，需要更深的地沟，在施工过程中增加了难度，同时因为回水管路的增加，管段的阻力损失相应增加，系统的循环通常采用机械循环的方式，所以需要消耗更多的动力才能保证系统能够正常运行，不利于节能。

在实际工程中，采用同程式系统如果设计不当较容易发生水平水利失调，导致环路中间部分散热器不热或者无法达到预期的温度。发生这种情况的主要原因是系统的水利稳定性差，同程式系统的水利稳定性具有对称性，首端和末端的稳定性最好，中间部分的稳定性最差，系统的管路越长，稳定性越差，越容易发生此种情况的水利失调。如下图2所示，假设散热器1的资用压头为H1，散热器2的资用压头则为散热器1的资用压头减去供水管段b的阻力损失与回水管段i的阻力损失的差值。同理可计算得到第三组、第四组及末端散热器的资用压力，供水管段内的阻力损失越大，回水管段内的阻力损失越小，则末端散热器的自用压力越小，会导致末端散热器的流量不足，无法满足室内所需的换热量。当供、回水管段内阻力损失的差值累积大于第一组散热器的资用压头时，可能会出现倒流现象，发生水平方向上的水利失调，导致该处散热器无法正常工作。

图2

阻力平衡的几种常用方法

1. 同程式供暖系统环路应尽量做到对称，负责的供暖半径不宜过大，同时应尽量减少立管数量；

2. 当环路间阻力差值较大时，应首先通过调整管径进行阻力平衡，使各并联环路的阻力值尽量接近，同时应尽量把介质流速和比摩阻控制在经济流速和经济比摩阻范围内；

3. 当无法通过调整管径的方式来平衡系统内的阻力时，还可以采取增大末端设备的阻力特性，或者根据工程实际情况在立管管段或在水平管段加设自立控制阀或者静态阀门来解决阻力不平衡的问题。

结束语

同程式系统虽然有利于阻力平衡，调节也相对异程式系统较为方便，但是在进行系统的选择时还是要根据具体的工程实际（如建筑内房间的功能、布置要求）把区域进行合理的划分。选择采用同程式供暖系统时，考虑到同程式系统管路越长，系统的稳定性越差的缺点，系统的环路划分不宜过长，通常每个环路不超过200米。这样不但减少了沿程阻力损失，减少了能耗，还有利于后期的检修。在供暖系统设计时建议优先选择同程式，有利于阻力平衡，当同程式系统不适合工程实际时再选择其他形式的系统。

参考文献

1. 朱彦波，邵洪波，孙术森.同程式供暖系统的设计与水里工况分析[J].区域供热，2018，（05）：5-9.

2. 吕莉.空调与采暖水系统环路设计方式的探讨[J].低温建筑技术，2015，37（06）：19-21.