供暖系统供暖管径的选择

2020/9/10 15:28:19 浏览量:51

  一般大型的工业与民用建筑的供暖系统会有专门的设计公司来做,而独立家用或小型商业建筑的供暖系统设计通常由从事暖通销售公司来承接设计并安装。但很多暖通公司缺乏专业的暖通设计人员,有时对管径的选型不是很笃定,甚至不清楚,管径选择过大而增加成本,管径选择太小流速过快而产生较大的噪音,并且会导致管道阻力大压损高。因此为了节省初投资、让供暖系统节能高效运行,合理的选择管径至关重要,本文将重点介绍供暖系统中管径该如何选择。

地暖和暖气片混装采暖系统

供暖系统通过管路输送热水将热量输送到需要取暖的房间,每一个管段输送的热量必须满足此管段承担的房间热负荷,所以管径的大小就和本管段承担的热负荷相关,热负荷和承担的房屋采暖面积相关,和房间的单位面积散热量相关。管段输送热水的温差越大,同样流量的热水输送出的热量越多,所以同样的管径,如果被输送的热水温差大一倍时,承担的热负荷也加倍,即同样管径所承担的采暖面积加倍,譬如,地暖和散热器输送的热水就是不同温差。

管径的选择,第一步是根据此管段所承担的热负荷得出热水流量,第二步是结合规范规定的热水流速或比摩阻要求,确定出最合理的供暖管径。

一、管段流量的计算

计算某管段的流量,首先应该明确该管段所担负的热负荷。按照下列公式进行计算:

管段流量计算公式

二、按规范规定的流速和比摩阻选择管径

方法一、按规定的流速选取管径:

由第一步计算得到的系统流量,再根据《暖通空调设计规范》规定的允许流速计算得到管道直径。比摩阻作为校核参数,用来验证所选择的管径比摩阻是否在合理范围。一般情况下,户内最不利供回循环管路中,立管(干管)的推荐平均比摩阻为30-60Pa/m,支管的平均比摩阻为60-120Pa/m,关于采暖系统各部分的阻力及分配,可参考往期文案《关于供暖系统水泵的选型》

在《暖通空调设计规范》中规定,当供回水干管(包括水平单管串联系统的散热器连接管)无法通过保持坡度来进行排气和泄水功能时,管道局部可以无坡敷设,但是该管道内的水流速度不得小于0.25m/s。采暖系统管道中的热媒流速,应该根据热水的资用压力、系统形式、对噪音的要求等因素确定。不同管径的管道所允许的最大流速见下表。

采暖循环热水规定流速(m/s)

采暖循环热水规定流速

注:以上表格数据来源于《实用供热空调设计规范》P383表5.4-8。

采暖热水管

家庭采暖系统中,常用的散热末端有散热器和地暖两种形式,某些场合也可能采用埋设在墙或吊顶内的毛细管辐射采暖形式。双管并联的散热器系统供回水设计温差一般是20℃,散热器支管管径常用的有ф10、ф14、ф16、ф20;地暖盘管常用的管径有ф10、ф16、ф20、ф25四种,供回水设计温差一般为10℃;顶墙面毛细管辐射采暖系统的毛细管席常用管径为ф4.3,供回水设计温差一般为4℃左右。

《暖通空调设计规范》中指出,“供暖系统供水的末端和回水干管始端的管径不应小于DN20”。因此本文中的供暖干管的管径规格从DN20规格算起。建筑采暖中按照采暖热负荷100W/m2(普通住宅建筑)来估算,则地暖、散热器、毛细管网三种不同散热末端的供暖管管径的选择与采暖面积的对应关系如下表所示。

采暖系统干管管径与负担采暖面积关系表

采暖系统干管管径与面积流量的关系

注:①以上表格以普通住宅热负荷100w/m2进行取值计算,若节能建筑,热负荷取值更小,则适用的采暖面积也更大。

      ②上表使用方法:根据管段所连接的采暖方式(即供回水温差)和负担的采暖面积确定管径。譬如散热器与地暖混合系统的干管管径确定方法,若此管段处于经过降温中心后,连接的是地暖,此管段管径就按负担地暖面积选管径;如果此管段处于降温中心之前,供回水温差符合散热器系统,此管段就按散热器面积选管径;在散热器和地暖混合采暖系统中,可能会出现更接近于热源的符合散热器系统设计温差的主干管管径可能比远离热源的地暖次干管还小的情况。

      ③本表没有列出负担更大建筑面积的管道管径,一般大型的建筑采暖系统由专业的设计公司设计。

方法二:通过比摩阻确定管径

       上述我们讲述了供暖管道管段管径的确定方法,是根据规范规定的流速来选管径。可是在供暖系统中,很多时候是供暖设备或上级循环系统预留给下级循环系统的出入口的流量和压差已经确定了(也叫资用压力),这时还参照规范规定的流速选取管径就不太适宜,这种情况下我们需要确定系统的管长后,参考比摩阻来选取管径。

       譬如对于壁挂炉供暖系统,我们要根据壁挂炉可提供的机外流量与扬程来确定管长和管径;对于集中供暖户内系统,我们一般按规范给定的户内采暖系统的压差为30Kpa来确定管长和管径。


我们经常遇到,连接散热器的支管或用Ф20管的、或用Ф16管的、甚至都有用Ф10管的,这些都可以满足房间室温要求;地暖盘管有用Ф10的、Ф16的、Ф20的或Ф25的等,这些也都可以满足室温要求,那么不同管径可以输送多少热量,对应的水阻力有多大,管道回路长度控制在多少米之内不超过设备或系统提供的资用压力,接下来我们做一叙述。

首先,当末端采暖方式一定时,无论选取怎样大小的循环管路管径,通往采暖房间的流量是不能变的,否则就达不到采暖房间的设计温度;其次,譬如地暖系统中,管道的流速必须在规范规定的范围内,也就是水流速基本是不变的,地暖盘管表面的总散热面积是不能变的,无论怎样选取管径,管径的水流总截面积是不能变的;第三,提供给循环回路的资用压力是不变的。接下来我们用下面的公式计算一下,不同管径在单位截面流量不变情况下,资用压力不变情况下,比摩阻的变化情况,回路管长的变化情况。

比摩阻计算公式

按照上面公式,我们计算整理出常用散热器、地暖和毛细管系统支回路管径对应的比摩阻、规定流量、承担热负荷及回路管长对应表。

支路管径与比摩阻、长度、热负荷对应表

支管管径与比摩阻和热负荷、流速等对应的关系

注:1、本表散热器采暖按供回水温差20℃计算,地暖按10℃温差计算,毛细管按4℃温差计算。

供暖系统中选择科学合理地选择管径,能够确保整个系统的顺畅运行,掌握不同规格管径的适用面积,能够在供暖系统的设计和设备选型时快速准确做出决断。

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