供暖外网管径的确定和水力平衡阀门的选择

深度解析

供暖管网的水力平衡问题，是供暖系统运行的安全性、稳定性和经济性的关键，本文就供暖外网设计中水力调控阀件进行分析，对供暖外网水力平衡阀的设计安装提供参考。

随着城镇建设进程的加快，人们生活水平的提高，对冬季生活、居住环境舒适度的要求越来越高；供暖系统总是发生一些不暖、过热等供暖不平衡问题，造成能源的浪费和住宅小区收费难的问题。本文就供暖外网设计对水力平衡阀进行分析，对供暖外网设计中水力平衡的问题进行探讨，从而保障供暖系统运行的安全性、稳定性和经济性。

单体热负荷的确定

供暖外网设计时，各用户供暖热负荷宜采用经核实的建筑物供暖设计热负荷。没有建筑物的供暖设计热负荷资料时，可以按照《城镇供热管网设计规范》CJJ34规定的建筑物供暖负荷热指标推荐值进行估算；如现阶段设计的住宅小区均为节能建筑，就华北地区来说，住宅建筑的供暖热指标可以选用40w/m2，小学、幼儿园等建筑的供暖热指标可以选用50w/m2，沿街商业等建筑的供暖热指标可以选用55w/m2。

供暖外网管径的确定

依据《全国民用建筑建筑工程设计技术措施暖通空调动力》2009年版，主干线应按经济比摩阻确定管径。一般情况下，主干线平均比摩阻应在以下数值范围内：
主干线总长度（包括供回水，下同）不大于500m时，平均比摩阻以60～100Pa/m为宜；
主干线总长度大于500m小于1000m时，平均比摩阻以50～80Pa/m为宜；
主干线总长度大于等于1000m时，平均比摩阻以30～60Pa/m为宜。
确定室外供暖管网Z不利环路管道的比摩阻和压力损失
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50736以及各地区《居住建筑节能设计标准》对供暖系统选配的循环水泵的耗电输热比（EHR）都有明确限制规定，循环水泵的耗电输热比的限制决定了水泵的扬程，所以供暖管网Z不利环路管道的压力损失以不超过循环水泵的扬程为原则。
对于住宅变流量供暖系统，确定室外供暖管网Z不利环路管道的比摩阻和压力损失时，应预留自力式压差控制阀的压力损失，压差控制阀的压力损失应与阀内管路系统在设计流量下的阻力相匹配（与阀内管路系统在设计流量下的阻力相当，一般不大于30kPa），以保证阀门在其Z好工作区域工作。
水力平衡计算
其他环路的比摩阻和压力损失应与Z不利环路管道的比摩阻和压力损失进行水力平衡计算（压力损失不得大于Z不利环路管道的压力损失），并进一步确定每栋建筑热力入口处的资用压差，来确定是否加设水力平衡调控阀门。
对于住宅变流量供暖系统，确定室外供暖管网的比摩阻和压力损失时，也应预留各环路自力式压差控制阀的压力损失，压差控制阀的压力损失应与阀内管路系统在设计流量下的阻力相匹配（与阀内管路系统在设计流量下的阻力相当，一般不大于30kPa）。
依据《全国民用建筑建筑工程设计技术措施暖通空调动力》2009年版，水力平衡时，支干线、支线管道内的供热介质流速不应大于3.5m/s，支干线比摩阻不应大于300Pa/m，支线比摩阻不应大于400Pa/m。

水力平衡阀

1、静态水力平衡阀
对于定流量系统，首先应设置静态水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡。静态水力平衡阀具有开度显示、压差和流量测量、限定开度等功能，且阀门的调节性能较好（根据产品标准规定，当阀门开度在50%时，流量应在40%～70%），通过操作平衡阀对系统调试，能够实现设计工况的水力平衡。
静态水力平衡阀的选择：经水力平衡计算，某一热力入户与Z不利环路压力损失的不平衡小于规范规定不平衡率15%，可以不加设静态水力平衡阀；如果不平衡率大于15%，该热力入口应加设静态水力平衡阀。静态水力平衡阀的选择按照该热力入户与Z不利环路压力损失的差值△P，和该热力入户的流量Q，根据阀门样本或根据陆耀庆主编的《实用供热空调设计手册》第二版P442P443提供的SPF45-16型数字锁定平衡阀线算图选取阀门的规格和开度，在选择时口径时，尽量选择与所在管道等径的阀门。
静态水力平衡阀主要用于消除环路的剩余压头、限定环路设计工况的水流量；经调试后具有开度限定功能，检修关闭后再打开不需要重新调试，因此可以作为检修法门使用，不需要重复设置检修阀。
2、自力式流量控制阀

自力式流量控制阀水阻力较大、价格较高，当同一定流量系统供热的建筑有可能分期建设时，可以在热力入口设置自力式流量控制阀，既能够保证管网在初期运行中环路的水力平衡，后期增加热用户后仍能在一定范围内自动稳定环路流量，使管网的流量调节一次完成，把调网工作变为简单的的流量分配。免除了热源切换、管网增容时的流量重新分配工作。
变流量系统

现阶段住宅小区的供暖设计均为户为系统供暖方式，每个住户均可以根据各自的舒适度要求来调控供暖温度，住户也可以根据自己的居住情况来选择是否供暖，为了使供暖系统节能运行，规范要求住宅小区的供暖系统采用变流量系统。
自力式压差控制阀
自力式压差控制阀可在一定范围内动态地稳定环路压差，保证散热器恒温阀的阀权度和调节性能，但自力式压差控制阀的价格较高，可经技术经济比较后确定是否设置。
对于散热器供暖系统，当供暖系统压差不大时，一般压差变化达不到恒温阀的Zda允许压差时，可以只设置静态水力平衡阀；但当供暖系统压差很大时，如果压差变化超过散热器恒温阀的Zda允许压差（0.1Mpa），以至在关闭过程中产生噪音，则应设置自力式压差控制阀。
对于低温热水地板辐射供暖系统，低温热水地板辐射供暖系统热惰性较大，温度控制一般采用开关式阀门控制；由于低温热水地板辐射供暖系统水流量较大，为了变流量循环水泵节能运行，热力入口应设置自力式压差控制阀。

水力平衡阀设计安装要点

自力式压差控制阀的压差测点应在供水和回水管分别设置，因此在安装自力式压差控制阀的回水管的另一侧的供水管上设置静态水力平衡阀，可以方便地作为压差测点和测量系统流量。
水力平衡阀尽可能安装在直管段上。

未安装自力式流量控制阀，安装静态水力平衡阀来实现初调试水力平衡的供暖管网，在系统增加或取消环路时应重新调试整定。

供暖外网管径应以经济比摩阻和循环水泵的耗电输热比确定；

供暖外网水力计算不平衡时，首先应设置静态水力平衡阀通过初调试来实现水力平衡。
水力平衡阀应正确选择，保证供暖系统运行的安全性、经济性和稳定性。

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2004-09-07