煤炭工业建筑的特性概述

举一工程实例，取钢制节能对流散热器，热媒为110/70℃，室内温度取20℃，采用上供下回式系统，单管系统中计算采用等温降，根据厂家提供的散热器计算公式为:（式略）假定片数修正系数、连接方式修正系数、安装修正系数为1，计算结果（表略）。单管系统散热器片数比双管系统略有增加。一般热媒为95/70℃的采暖系统，单管比双管平均多需散热器面积2.4%以下，120/80℃的采暖系统多需3.3%以下，这种差别在设计中是可忽略的。此外，中数据是在散热器传热系数只与温差有关的条件下计算得出的。实际中，流量对散热器的传热系数是有影响的。

单管系统每个散热器的水流量比双管系统大得多，传热系数也大。传热系数增加而使散热器减少的数量要比上述由于温差而造成的散热器增加的数量大得多。现摘录文献中《钢串片对流散热器研制报告》中流量与散热量的一些数据，所以，简单的认为热水采暖单管系统肯定比双管系统费散热器是不对的。它并不是无条件地比双管系统多，特别是在广泛采用的单管串联系统中所需散热器可能比双管系统少，只是目前这种影响未反应在设计中。

调节性关于单双管系统的调节性，不能单以双管系统每组散热器阀门的设置而认为双管系统整体和局部调节性都优于单管系统。根据美国ASHRAE手册绘制的单个散热器和热量之间的对应关系可知，供回水温差越大，即散热器设计流量越小，散热器流量变化对散热量的影响越大，调节性越好;反之，越差。《煤炭工业采暖通风与空气调节设计规范》中规定，工业建筑采暖无特殊要求外，热媒采用高温水。煤炭工业建筑一般层数不多，加之采用高温水，温差不会过小。在一根立管上，底层散热器进水温度低，致使散热器表面温度低，为了达到相同的散热量，其设计温差必然大于上层散热器的设计温差。因此，底层散热器调节特性比上层调节特性略有改善。

目前，单管系统上加设温控阀(图略)，增大了采暖系统末端的阻力，给系统的平衡设计创造了有利条件。阀门开度的调节在一定范围内即可满足设计要求通过使用调节特性好的阀门实现系统整体的良好调节。因为各房间的耗热量是随室外温度的变化而变化，所以热水采暖系统的集中调节应满足各房间的需求，调节不当，会引起更严重的水力、热力失调。采用质调节时，随室外温度升高，重力压头将减小。由于机械循环压头不变，上层散热器的总压头减小得较多，因而系统将产生上冷下热的竖向热力失调。单管采暖系统在最佳调节工况下，立管中各散热器的放热量是按比例变化的，如（图略）。通过立管中各散热器的流量相同，热媒在立管各点之间的温降与立管的总温降按同一比例变化。

因此:（式略）在最佳调节工况下，各散热器的放热量与整个系统的总放热量按同一比例变化，因而求得单管采暖系统的最佳调节公式为:（式略）随着室外温度的提高，系统的循环流量逐渐减少。以大同矿区东周窑一厂房为例，室外计算温度取－24℃，室内计算温度为15℃，当室外温度升高到5℃时，系统的循环流量降低到室外计算温度的76.2%左右。此外，保守设计时人为地增加散热器片数，而运行时循环流量又不足，也会引起上热下冷的竖向失调。当上层散热器有富余，放热量超过规定的数值时，就会使进入下层散热器的给水温度过低，放热量减少，使下层房间温度过低。所以，设计时必须根据计算结果安装散热器并减少各立管环路之间的水力失调。

《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019－2003明确规定热水采暖系统的各并联环路之间(不包括共同段)的计算压力损失相对差额不应大于15%。一般先用入口的资用压头确定系统的平均比摩阻，由平均比摩阻和经济比摩阻来确定供回水干管的管径，计算其阻力损失，再通过各节点压力来确定立管的管径，最后进行各立管间水力平衡。对于均匀布置各立管的同程单管系统，各立管阻力基本一致，未调节各立管阀门之前，不平衡主要来自供回水干管阻力。

即提高系统水力稳定性的主要方法是:减小干管的压力损失和增大支管的压力损失。以麻家梁一厂房为例，总热负荷为46kW，均匀布置各立管散热器，比较不同单层建筑采暖系统布置的水力平衡率，（图略）。单管顺流式采暖系统一水力计算及各立管的平衡率。各干管对应单管顺流式采暖系统一管径不变的情况下，散热器的布置改为两组和三组串联，进行水力计算，单管顺流式采暖系统一、二、三各立管的水力平衡率计算。从计算结果可知，增大立管阻力有利于减小各立管间的不平衡率，其方式有设置多组散热器水平串联和减小各立管管径。确定管径时，为了防止管道的侵蚀，流速一般不应超过各管径对应的限定流速。

过小也不利，水流会形成上下不同的温度层，可导致管道产生很大的应力，甚至引起其弯曲变形。将立管数增大到14根，，各负荷均匀分配，干管的比摩阻控制在60Pa/m之内，各立管水力平衡率计算。立管数越多，所带热负荷小，即流量小，压力损失小，各并联环路越难平衡，靠调节阀门也很难达到平衡。所以，设计者应控制系统的作用半径，整体一环一般不超过100m。当房间过于扁长时，将系统的引入口设在建筑物热负荷对称分配的位置，一般宜在建筑物中部，系统左右分环，减小作用半径和立管数

1)同程式单管热水系统安装简单，外表美观，节省室内管道和阀门数量，易于达到水力平衡。因此，在工业建筑中得到了广泛的应用。

2)简单地认为单管热水系统比双管需要的散热器片数多是在未考虑水流量对散热器传热系数的影响，需进一步试验验证。

3)单管跨越式系统较容易实现水力平衡，一定范围内弥补了单管系统调节性能差的缺陷。

4)提高同程式单管热水系统各并联环路的水力平衡率的主要方法有减小干管的压力损失和增大支管的压力损失，但同时要控制立管数和作用半径。