垂直失调.docx

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垂直失调

分户后的垂直失调

垂直失调：

热水双管系统中，由于各层散热器与换热站的高度差不同，虽然进入和流出各层散热器的供、回水温度相同（不考虑管路沿途冷却的影响），但竖向上与换热站距离较大的作用压力大，距离小的作用压力小。

即使选用不同管径仍不能达到各层阻力平衡，将出现上下层流量分配不均，冷热不匀的现象，通常称之为垂直失调。

而且建筑楼层数越多，上下层的作用压力差值越大，垂直失调现象就会越严重。

不同供热系统与垂直失调的关系

a、如何理解“下供下回式双管系统可利用重力作用水头和立管阻力相抵消,易于克服垂直失调。

”这句话。

下图为下供下回异程式双管系统的原理图。

以其中的最高与最低的两个并联环路加以分析：

A点与B点是两个并联环路的两个并联点，自A点起经过最高环路2回到B点的计算阻力，应与自A点起经过最低环路1回到B的计算阻力相当。

 对于异程系统，经由最高环路2的阻力损失会大于经由最低环路1的阻力损失，其差额是供回水立管的阻力损失。

但是，经由2的最高环路，与经由1的最低环路比较，又多得到了高差为h所形成的重力作用压力。

    这样，如果将多得到的重力作用压力，用来克服供回水立管的阻力损失，就十分有利于两个并联环路之间的水力平衡。

 即可以使得：

ΔΡA→①→B ≌ ΔΡA→②→B－HΔγ

 当各层户内系统压力损失相同时，对于下供下回式异程系统，重力作用水头用以克服上层立管的压力损失，即：

 ΔΡ回＋ΔΡ供 ≌ h·Δγ

 供回水温度为95/70℃的重力作用压力值为：

Δγ＝15.83mm水柱/m＝155.8Pa/m，供回水立管各分1/2，Δγ≌77.9Pa/m。

 再考虑局部阻力因素，故平均比摩阻取：

    R≌40Pa/m，（室内沿程损失和局部损失的比值为1:

1）

 供回水温度为85/60℃的重力作用压力值为：

Δγ＝14.59mm水柱＝143.1Pa，与95/70℃基本相同，仍可故取比摩阻：

 R≌40Pa/m

 供回水温度为60/50℃的重力作用压力值为：

Δγ＝4.83mm水柱＝47.8Pa，

故地板辐射系统立管比摩阻只能取：

 R≌25Pa/m

如何理解“采用上供下回式三管系统,但应采取克服重力作用水头影响防止垂直失调的措施”这句话？

 下图为上供下回同程式三管系统的原理图。

仍以最高与最低的两个并联环路加以分析：

A点与B点是两个并联环路的两个并联点。

 对于同程系统，由于经由最高环路2的管道长度与经由最低环路1的管道长度相当，自A点起经过最高环路2回到B点的计算阻力也会与自A点起经过最低环路1回到B的计算阻力相当。

  但是，经由2的最高环路，与经由1的最低环路比较，仍然多得到了高差为h所形成的重力作用压力。

这样，高环路多得到的重力作用压力，应该加以消除才能够实现两个并联环路之间的水力平衡。

 因此，上供下回式同程系统应将高环路多得的重力作用压力，用以克服低环路的相对不利因素，回水立管管径要小于供水立管管径，使回水立管阻力大于供水立管阻力，其差额为高环路得到的重力作用压力，让供回水立管阻力差与重力作用压力得到一个平衡。

即使得：

 ΔΡ回－ΔΡ供 ≌ h·Δγ

 综上所述，可以清楚看到，下供下回异程式系统比上供下回同程式系统，对于实现立管的水力平衡，应该更为有利。

下面以6+1分户后计算，一梯两户，单户建筑面积90㎡，整单元共1080㎡，温差取55/40℃，供热系统为上供下回三管系统，入户管为DN50，到四楼是变径为DN40。

上供下回三管供暖系统垂直失调的主要原因是，采用了同程式供暖，这样做看似有利，其实不然，同程式供暖的有点在于不同楼层的压损是相同的，但是就是因为压力损失相同才突显出了重力的不利影响（详见上），尤其在管网末端时，流量较小，压力损失跟着变小，造成了重力作用所占比列增大。

1、正常供热状况下的水力计算（热指标取60W/㎡）

管径计算表

管

段

热负荷

管径

d

mm

管长

L

（m）

摩损

RxL

Pa

局部阻

力损失

Z=hw（pa）

总阻力

RL+Z

Pa

密度

高差

重力循环影响

位置

所供面积（㎡）

热指标（W/㎡）

流量（Kg/h）

公称直径（mm）

回水40℃

供水55℃

1

一楼室内

90

60

309.60

25

50

7465.15

1232.67

8697.82

992.22

985.7

0.5

31.9806

2

一楼

180

60

619.20

40

3

70.29

11.30

81.60

992.22

985.7

3

191.8836

3

二楼

360

60

1238.40

40

3

265.37

45.22

310.59

992.22

985.7

3

191.8836

4

三楼

540

60

1857.60

40

3

583.69

101.74

685.44

992.22

985.7

3

191.8836

5

四楼

720

60

2476.80

40

3

1025.13

180.88

1206.01

992.22

985.7

3

191.8836

6

五楼

900

60

3096.00

50

3

384.55

94.29

478.84

992.22

985.7

3

191.8836

7

六楼

1080

60

3715.20

50

1

183.06

1289.87

1472.93

992.22

985.7

1

63.9612

4235.40

1055.3598

总损失

8470.802

重力循环影响

1055.3598

2、较正常供热稍低的状况下的水力计算（热指标取50W/㎡）

管径计算表

管

段

热负荷

管径

d

mm

管长

L

（m）

摩损

RxL

Pa

局部阻

力损失

Z=hw（pa）

总阻力

RL+Z

Pa

密度

高差

重力循环影响

位置

所供面积（㎡）

热指标（W/㎡）

流量（Kg/h）

公称直径（mm）

回水40℃

供水55℃

1

一楼室内

90

50

258.00

25

50

5265.26

856.02

6121.28

992.22

985.7

0.5

31.9806

2

一楼

180

50

516.00

40

3

49.79

7.85

57.64

992.22

985.7

3

191.8836

3

二楼

360

50

1032.00

40

3

186.64

31.40

218.04

992.22

985.7

3

191.8836

4

三楼

540

50

1548.00

40

3

409.14

70.66

479.79

992.22

985.7

3

191.8836

5

四楼

720

50

2064.00

40

3

717.16

125.61

842.77

992.22

985.7

3

191.8836

6

五楼

900

50

2580.00

50

3

269.62

65.48

335.10

992.22

985.7

3

191.8836

7

六楼

1080

50

3096.00

50

1

128.18

895.75

1023.93

992.22

985.7

1

63.9612

2957.28

1055.3598

总损失

5914.554

重力循环影响

1055.3598

3、末端不正常供热状况下的水力计算（热指标取40W/㎡）

管径计算表

管

段

热负荷

管径

d

mm

管长

L

（m）

摩损

RxL

Pa

局部阻

力损失

Z=hw（pa）

总阻力

RL+Z

Pa

密度

高差

重力循环影响

位置

所供面积（㎡）

热指标（W/㎡）

流量（Kg/h）

公称直径（mm）

回水40℃

供水55℃

1

一楼室内

90

40

206.40

25

50

3443.42

547.85

3991.28

992.22

985.7

0.5

31.9806

2

一楼

180

40

412.80

40

3

32.74

5.02

37.77

992.22

985.7

3

191.8836

3

二楼

360

40

825.60

40

3

121.60

20.10

141.70

992.22

985.7

3

191.8836

4

三楼

540

40

1238.40

40

3

265.37

45.22

310.59

992.22

985.7

3

191.8836

5

四楼

720

40

1651.20

40

3

463.90

80.39

544.29

992.22

985.7

3

191.8836

6

五楼

900

40

2064.00

50

3

174.95

41.91

216.85

992.22

985.7

3

191.8836

7

六楼

1080

40

2476.80

50

1

83.02

573.28

656.30

992.22

985.7

1

63.9612

1907.50

1055.3598

总损失

3815.009

重力循环影响

1055.3598

由计算可知：

不同情况

总损失

重力循环影响

所占比例

一楼压力损失

六楼压力损失

1

8471

1055

12.45%

8471

7416

2

5914

1055

17.84%

5914

4859

3

3815

1055

27.65%

3815

2760

由此可见，越是在供热末端流量较小时，就越容易形成垂直失调；与六楼相比会突显出一楼压力损失大，造成不热。

解决的方法有：

1、在设计时一定不要盲目的认为只要选大管径就可以解决一起问题，殊不知过大的管径造成压力损失的减小，重力作用不变的情况下比例是增加的；

2、在安装时如果在允许的情况下回水立管管径要小于供水立管管径，使回水立管阻力大于供水立管阻力，其差额为高环路得到的重力作用压力；

3、对于既成事实，要对末端的单元进行精细化的二次网平衡调节，使其末端流量达到供热需求。

计算附表：

局部阻力系数计算表

管段号

局部阻力

个数

1

弯头

80

分流三通

1

合流三通

1

锁闭阀

2

热表

1

阀门

2

合计

2

分流三通

1

合计

3

分流三通

1

合计

4

分流三通

1

合计

5

分流三通

1

合计

6

分流三通

1

合计

7

分流三通

1

阀门

1

弯头

3

合计

说明

1、局部阻力计算方法采用当量局部阻力法；

2、重力循环带来的影响只考虑供回水密度差所引起的压差值；

3、下供下回采暖系统不考虑水在循环环路中冷却的附加作用压力。