热水系统同程及异程管道布置比较分析.docx

热水系统同程及异程管道布置比较分析摘要：在集中供热热水系统设计过程中，管道布置方式采用管道同程布置的设 计方式可有效防止热水系统中的热水短路循环，且对于节水、节能有着重要的作 用；而采用管道异程布置的设计方式，其供水管、回水管中的水流方向相反，每 一环路的管长不相等，因此管路简单，同一系统中异程管道布置水力稳定性较同 程布置好［1］，且管道较短，节省管材，减少项目初期投资，对项目投资控制有利关键词：集中供热；同程布置；异程布置；水力稳定；投资控制1导言在目前热水系统管网设计中，管道布置方式采用同程布置还是异程布置需根 据项目的实际情况进行比较分析后确定但在现实设计过程中，绝大多数设计人 员仅为了满足规范要求，或者走经验主义道路，不管项目的规模、形式及甲方的 资金状况等实际情况，均采用同程布置，因此存在一定的弊端本篇论文主要就 热水系统中管道同程布置及异程布置各自优缺点比较分析，确定采用何种布置形 式分析方法采用对比法，分析内容主要为两种布置形式的热水循环效果分析、 两种布置形式的水力稳定性分析、两种布置形式的经济性分析三个方面，通过分 析来确定两种布置形式的优劣2热水循环效果分析热水循环流量的分配是热水循环系统的重要环节，循环系统的效果主要由热 水循环系统的方向和分配流量的大小决定，对热水循环效果分析的前提是同一工 况下任一管段的循环水流方向均由供水端流向回水端，且是在管段水流方向唯一 的情况下进行的。

但在实际工程中，由于系统工况的不唯一，循环流量并不完全 按设计线路补偿配水管道的热力损失，常有回水管道向用户供水的情况，造成部 分配水管道使用效果不理想，而达不到预期的设计循环目的接下来就对双立管 均配水工况进行同程布置和异程布置的热水循环效果进行分析，其他多立管配水 工况可参考此分析2.1同程布置热水循环效果分析如下图1所示，工况为双立管配水同程布置，首先假定H1-2-b>H1-a （反之亦 然），由于双向配水的水头损失小于单向配水水头损失，因此仅当（P1- P2'）>H1-a时，才可实现两根立管均配水的工况，据此判断，可得：由图1可知，两根立管配水时循环方向有3种，①两根配水立管均有流量通过；②配 水阻力较大的立管（2-2’）仅有配水流量通过；③配水阻力较大的立管（2-2’）由供回水干管 双向供水因此，只有当供水端与回水端的压差大于两立管中配水阻力H较大时，才能保证 两根配水立管中均有循环流量通过2.2异程布置热水循环效果分析如下图2所示，工况为双立管配水异程布置，同同程布置，首先假定H1-2-b>H1-a，双向 配水的水头损失小于单向配水水头损失，因此当（P1-P1'）>H1-a时，方可实现两根立管均配 水的工况，据此判断，可得：图3双立管均配水异程布置循环方向① P1-P1'>H1-2-b>H1-a，循环方向如图 1（a）；② P1-P1'=H1-2-b>H1-a，循环方向如图 1（b）；@H1-2-b>P1-P1'>H1-a，循环方向如图 1 （c）。

由图2可知，同同程布置相同，两根立管配水时循环方向有3种，且只有当供水端与回 水端的压差大于两立管中配水阻力H较大时，才能保证两根配水立管中均有循环流量通过 但与同程布置相比，由于异程布置各供水立管至回路路程不同，阻力相差较大，即水损H1- 2-b与H1-a差别较大，环路阻力不平衡，易出现短路现象，则两根立管的热效果相差较大， 出现过热或不热现象，因此总体循环效果不如同程布置注：上述式中，P1为节点1处水压，如P1>P2，则水流由节点1流向节点2； H1-2为节 点1-节点2间管道的水头损失，如H1-2=S1q12- S2q22，S为管道摩阻，q为通过节点处流量3水力稳定性分析[1]液体输送系统中，各支路间、用户间、末端设备间流量的耦合干扰问题就是水力稳定性 问题本论文依次关闭各支路，然后计算未关闭的支路的流量，通过对其他支路比关闭前后 流量的比值，来分析和对比异程系统与同程系统的稳定性：假定qi为第i条支路的工况设计流量，qi'为该条支路的新流量，令Xi= qi'/qiXi越接近 于1，则说明相对于主动调节支路，第i条支路的稳定性越好；反之，则说明该条支路稳定 性越差依次关闭各支路，然后计算未关闭支路的流量及流量的偏离系数，来进行稳定性的 对比和分析。

对于第i条支路，当其他支路分别关闭时，流量偏离系数平均值为：，式中K 为系统的支路数，各支路值相对大小，则说明了各支路稳定性的相对顺序，值大则稳定性差， 值小则稳定性好分析中假定同程与异程布置均采用同种设计工况，设计中共有6条支路， 且每条支路设计流量均为4m3/h同程系统支路的稳定性具有对称性，即系统网路中间的支路水力稳定性最差，越往两端， 支路的稳定性越好；而异程系统支路的稳定性具有阶梯性，即从离热源最近的支路到最远的 支路，稳定性依次变差且上图中，如果将各支路的按大小进行排序，热水系统管道同程布 置支路中有两条管支路小于异程系统，四条支路大于异程系统；若增加回水母管长度，则同 程系统所有支路的值均大于异程系统由此可知，总体而言，同程系统的各支路稳定性不如 异程系统4经济性分析同程管道布置中由于回水母管长度的增加，管材费用相应需增加；与此同时，对于大型 公共建筑，采用同程管道布置，管道长度的增加也加大了热水在循环过程中的热力损失、温 降加大，对管道的保温要求也相应增加，循环泵参数及加热设备相对于异程布置较大，同时 增加了部分设备的费用；相对于管路简单的异程系统，同程布置管路较大，环路较多，后期 的维护费用也相应会增加。

异程管道布置相对于同程布置可以节省管材及部分设备费用，并降低后期维护费用但 由于异程布置系统的循环效果不佳，环路阻力不平衡，易出现短路现象，用户节点处热书分 布不均匀，降低了用户使用的舒适性，需采取措施避免此类情况出现采取的措施同样增加 了异程布置系统的阀门附件费用及后期安装的措施费4结论集中热水供应系统中，管道采用同程布置或异程布置需根据项目规模、规范要求及初级 建设费用等因素共同决定对于小型项目、初期建设资金较少项目，管道应优先采用异程布 置，同时按照规范要求采取相应措施保证热水循环效果；对于环形建筑、较大项目及对热水 使用要求较高的项目，管道布置则需按照规范要求采用同程布置方式参考文献：[1]符永正（武汉科技大学城市建设学院院长，二级教授）.同程系统与异程系统的水力稳 定性比较.武汉科技大学学报（自然科学版），2006年06月.。