同程熱水系統循環(huán)水流方向探討

第31卷第2期重慶大學(xué)學(xué)報Vol.31 No. 22008年2月Joumal of Chongqing UniversityFeb. 2008文章編號:1000- 582X(2008 )02-0216-04同程熱水系統循環(huán)水流方向探討王春燕"，趙穎°(重慶大學(xué)a三峽庫區生態(tài)環(huán)境救育部重點(diǎn)實(shí)驗室;b.建筑設計研究院,重慶400030)摘要:針對現行規范推薦采用的機械循環(huán)集中熱水供應系統同程管網(wǎng)布置形式,根據水力學(xué)原理,提出輸水和配水管段水流方向的判據,并圖示分析兩根、三根及多根立管組成的同程式機械循環(huán)集中熱水供應系統在純回水及小量配水工況下的循環(huán)水流方向。結果表明:同程熱水系統.回水管道的循環(huán)運行存在多種不同的水流方向;現行機械循環(huán)集中熱水供應系統的水力計算以純.回水、單一水流方向作為計算的前提,不考慮小量出水工況,是不完善的。要保證每根立管均有循環(huán)流量按計算設定的水流方向通過(guò),必須滿(mǎn)足一定的水力 條件。關(guān)鍵詞:同程熱水系統;循環(huán)水流方向;純回水;小量配水中圖分類(lèi)號:TU822，文獻標志碼:ADiscussion on Direction of Circular Flow of Reversed Returm Hot Water SystemWANG Chun-yang , ZHAO Ying°(a. Key Laboratory of the Three Gorges Reservoir Region Eco-environment of Ministry Education;b. Architecture Design and Research Institute ,Chongqing University ,Chongqing 400030,P. R. China)Abstract: Aiming at the central mechanical circulated hot water supply system recommended by the curent code,the criteria of water flow direction in the pipes of transport and distribution is brought forward based on the hydraulicprinciple, followed by the analysing with charts of flow directions in the reversed retum hot water system consistingof two, three and several vertical pipes in the working conditions of simple returm and a litle water distributing.There are several directions of ceircular flow, the only working condition of simple retum and single water flowdirection which applied in current hydraulic calculation of reversed retum hot water supply system is incomplete,certain hydraulic precondition is necessary to ensure circular fAow flowing in each vertical pipe as the assumeddirection in the course of hydraulic calculation.Key words: reversed retum hot water system; circular flow direction; simple returm flow; small quantity ofwater distributing集中熱水供應系統設置循環(huán)管網(wǎng)的作用是補償回水端。流量計算是在管段水流方向惟-的條件下配水管網(wǎng)的熱損失,減少熱水在不配水(純回水)工進(jìn)行的。況和小量配水工況時(shí)管網(wǎng)中的冷、溫水量。但設計中發(fā)現:循環(huán)流量并沒(méi)有完全按預期路循環(huán)流量分配是循環(huán)管網(wǎng)水力計算重要環(huán)節之線(xiàn)去補償配水管段的熱損失,尤其是小量配水時(shí)循-",包括流量的方向和大小兩方面。流量大小的環(huán)水流存在多種可能的流向。規范規定:“循環(huán)管道確定已有多篇文獻[24]進(jìn)行討論,這些計算方法的前應采用同程布置的方式, ....下..面對同程熱水提常常是:任--管段的循環(huán)水流總是由供水端流向系統中國煤化王環(huán)水流方向展開(kāi)*YHCNMHG收稿日期:2007- 10-20作者簡(jiǎn)介:王春燕(1971-) ,女,重慶大學(xué)講師,主要從事建筑給排水教學(xué)、設計與研究,(Tel)023- 65120768;(E-mail) wllye@ 163. com。第2期王春燕,等:同程熱水 系統循環(huán)水流方向探討217討論。1管段水流方向的判據管段中水流的方向決定于管段兩端節點(diǎn)水壓的大小,水總是從壓力較高的節點(diǎn)向壓力較低的節點(diǎn)流動(dòng)。管段根據功能不同分為輸水管段和配水管段，(a)(b)(c輸水管段沿途沒(méi)有用水點(diǎn),只向下游輸水;配水管段圍2配水管段水流方向沿途向用水點(diǎn)供水,同時(shí)還兼有向下游用戶(hù)輸水的.設圖2中管段A-m和m-B摩阻分別為S和功能。配水管段無(wú)出流時(shí)即為輸水管段。S2 ,通過(guò)的流量分別為q和q2 ,則管段A-m和m-為討論簡(jiǎn)便,作如下設定:1)壓力較高節點(diǎn)A為上游,壓力較低節點(diǎn)B為B的水頭損失分別為:h. =S q,(1)下游;hB =Sq。(2)2)由節點(diǎn)A至B的水流為正向流量,水頭損失對圖2(a) ,此時(shí)q1=q= +9q2,故:為正;反之,為負向流量,水頭損失為負;3)對小量配水工況,用水點(diǎn)僅位于配水管段中(px-pg) =hn_ +h__g =Sq' +S2q2' =某一位置m,配水量q.在該點(diǎn)變化;S\{9m +q2)2 +Szq2 > Sjqm。(3)4)管段有出流時(shí),以粗實(shí)線(xiàn)加出流水龍頭圖示;對圖2(b) ,此時(shí)q =qm,9z =0,故:僅有水流通過(guò)時(shí),以粗實(shí)線(xiàn)圖示;無(wú)水流通過(guò)時(shí),以(pn-Pg) =h_=sq =S%。(4)細虛線(xiàn)圖示。對圖2(c) ,此時(shí)q1 +92 =qm ,故:1.1 輸水管段(Pa -Pg) =hx-_-h_-B =Sq-Szq =根據水力學(xué)知識,輸水管A-B的節點(diǎn)壓力Pn、S\(9m-qz)-S2z Pg,流向A-→B;的水頭損失,則配水管段A-B的水流方向判據當pn =pg,兩節點(diǎn)間無(wú)水流通過(guò)。如下:上述關(guān)系如圖1所示,輸水管的水流方向總是當(px-pg)>HA_ ,流向A- +m- +B;單一的。輸水管段兩節點(diǎn)間的壓力差等于某流量流當(pa-pp) =HA_,流向A- +m;經(jīng)該管段時(shí)的水頭損失,即: .當(px-Pg)0;兼轉輸功能,配水量q. >0。3)熱水供水管和循環(huán)管分別以粗實(shí)線(xiàn)和粗虛線(xiàn)管段A-B的水流方向決定于節點(diǎn)A、B、m的圖示。壓勵pλPgPm的相對大小。將節點(diǎn)m作為基點(diǎn),則2.1 兩根立管組成的同程熱水系統配水管段A- B可以拆分為輸水管段A-m和m-圖3所示為兩根配水立管組成的同程熱水系B。由于m是水流的輸出點(diǎn),P不可能最大,所以，充。中國煤化工管段,立管1 -1'、配水管段的水流方向如圖2所示。有3種可能:2-2當pn>p. >Pg,流向A-→m-→B,如圖2(a);2. 1.MYHCNMHG當p\>p= =Pg,流向A- +m,如圖2(b);當所有配水管段不配水時(shí),為純回水工況,此時(shí)當pn≥Pm>Po,流向A- +m且B- +m,如圖2(c)。熱水 系統中所有管段均為輸水管段。根據流量連續218重慶大學(xué)學(xué)報第31卷性原理,對于節點(diǎn)1:力較大的立管中僅有配水流量通過(guò);3)配水阻力較q =qx =91-2-2" +91-1-2*≠0。大的立管由供回水干管雙向供水。上述3種水流方假定q1-2-r=0,則節點(diǎn)壓力p1 =p2 =px,必然向中,只有當供水端與回水端的壓差大于兩立管中地:91-1-x,=0,這與q, >0不符(假定q-p-z=0情配水阻力H較大者時(shí),才能保證兩根配水管中均有形與此同)。因此,91-2-x≠0 且91-r-2r≠0。此時(shí)循環(huán)流量通過(guò)。水流方向惟- - ,兩根配水立管均有循環(huán)流量通過(guò),如圖4。廠(chǎng)門(mén)兵門(mén)供Lu LUtL竹也訂言供水(a)(b)(e)書(shū)啊。I 國水回水LytzL門(mén)門(mén)言圖6兩根配水立管小配水時(shí)的水流方向2.2三根立 管組成的同程熱水系統圖3兩根立管組成的圊4兩根立管純回三根立管組成的同程熱水系統如圖7所示,存同程式熱水系統水時(shí)的水流方向在純回水、一根、二根或三根立管小量配水4種2.1.2單根立管 小量配水工況工況。當一根立管小流量配水時(shí),如圖3中僅立管1-1'配水q。情形(僅2 -2'配水時(shí)與此相同)。由于P\>Pr,輸水管1-2-2'的水流方向為1→2→2',根據1.2節的判據,對配水管1-1'-2',有:當(P -pr) > H._.,流向如圖5(a);當(p: -Pr) =H_,流向如圖5(b);L竹七打當(p、-Pr) Pr。2)-根立管小量配水工況。除滿(mǎn)足pz>pr外,.回水還須滿(mǎn)足LJ的。Litty L小，1-1'配水,(P1-Pr)>H_.;2 -2'配水,(Pr -Pr)>H2-b;3-3'配水,(Pr-P3)>H2-3-.o圄5兩根立管單根小量配水時(shí)的水流方向3)二根立管小量配水工況。除滿(mǎn)足pz >pr外,2.1.3兩根立管小量配水 工況當兩根立管小量配水時(shí),不妨假定H-2-b≥1 -1'不配水,(Pr -Pz) >H_.且(Pr -p:)>H-3-o;H_.(反之亦然),由于雙向配水的水頭損失小于單2-2不配水,(p. -Pr) >H..且(Pr -px)>H._s-e;向配水(見(jiàn)前述1.2節) ,故僅當(p1-pr)>H_.時(shí)，3-3"不配水,(Pn -Pz) >H_.且(Pr -Pr)>H2_bo就可實(shí)現兩根立管均配水的工況。根據1.2節的判4)三根立管均小量配水工況。除滿(mǎn)足pz>Pr據,可得:外,還須滿(mǎn)足(p1 -Pr)>H-.且(Pr-Pr)>H_.且當(pr-pzr) > H2-b≥H_.,流向如圖6(a);中國煤化工當(pn-Pr) =H-2-b> H_.,流向如圖6(b);CNMH(立管有循環(huán)流量當H-2 b≥(p1 -Pr) > H.,流向如圖6(c)。通過(guò)的剛促疋:供小調力八丁凹水端壓力;保證供由圖6可知,兩根立管小量配水時(shí)，水流方向有回水兩端壓力差大于該立管的配水量均自供水端流3種可能:1)兩根立管均有循環(huán)流量通過(guò);2)配水阻至配水點(diǎn)管段的水頭損失。第2期王春燕,等:同程熱水系 統循環(huán)水流方向探討2192.3多 根立管組成的同程熱水系統2)要滿(mǎn)足同程熱水循環(huán)系統中的每根立管均有實(shí)際工程中多根立管構成的同程熱水系統,根循環(huán)流量通過(guò),必須滿(mǎn)足-定的水力條件。據水力學(xué)知識,可簡(jiǎn)化為圖8的形式。當其中第I3)現行計算中以純回水、單一水流方向作為計部分用一根水力條件與之相等的虛擬立管替代時(shí),算的惟- -工況,不考慮小量出水工況，是不完善的。系統即為圖7所示的三根立管組成的同程熱水系4)同程熱水系統在純回水和小量配水時(shí)存在多統,其水流方向同樣可用上述方法進(jìn)行討論。種不同的循環(huán)水流方向,在進(jìn)行循環(huán)管網(wǎng)水力計算時(shí),分析循環(huán)流量可能的水流方向,避免出現不利的流向,并采取適當措施控制流向有助于更好地保證59b五%五|五9.循環(huán)效果,達到預期目的。參考文獻:[1]王增長(cháng).建筑給水排水工程[M].5版.北京:中國建筑圖8多根立管組成的同程式熱水系統工業(yè)出版社,2005 :262-266.3問(wèn)題討論[2]余國清，湯廣發(fā),張國強.熱水供應系統第二循環(huán)管網(wǎng)的水力計算方法[J].中國給水排水,2003 ,19(4) :63-65.同程熱水系統通常按圖9所示的水流方向進(jìn)行YU G Q, TANG C F, ZHANC G Q. Hyraulie calculation水力計算["] ,但從上述水流方向分析看出,在熱水循method for second circulation pipe network in hot water環(huán)中存在著(zhù)多種不同的水流方向,圖9所示的純回supply Bystem[J]. China Waler & Wastewater, 2003 ,水工況、單一水流方向僅是其中之一,它的實(shí)現是有19(4) :63-65.條件的。[3]延克軍,李衛平,尚少鵬,等.建筑熱水循環(huán)系統水力計算方法探析[J].中國給水排水,2004 ,20(3) :60-62.YANKI, u W P, SHANG S P, et al. Discussion onhydraulic calculation mebhod for buildings hot water reeycle56五%五Isystem [J]. China Water & Wastewater, 2004,20(3): 60-62.回水[4]王彤,吳志榮,劉霽陽(yáng)建筑熱水循環(huán)管網(wǎng)計算方法的探討[J].中國給水排水,2004 ,20(5) :65-67.WANGT, WwU Z R, LIU Q Y. Discusion on calculation圖9同程熱水系統水力計算 設定的水流方向method for heat loes from buildings hot water reyele現行設計中的這種計算方法可能存在以下network[J].China WaterWastewater, 2004,問(wèn)題:20(5): 65-67.1)由于立管水力條件的差異,循環(huán)流量總是首[5]. 上海市建設和管理委員會(huì ). CB5005-2003 建筑給水排先流向水力條件有利的管段,水力條件不利的管段水設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2003;:87.即使循環(huán)泵持續運行,也可能無(wú)循環(huán)流量通過(guò)。[6]王春燕,趙穎,李天榮.西南醫院門(mén)診大樓集中熱水供應2)當無(wú)循環(huán)流量通過(guò)的管段小量、間斷配水時(shí),系統設計探討[J].給水排水,2007 ,33(9) :78-80.通過(guò)的配水量不足以補償該管段熱損失，此時(shí)管段WANGC Y, ZHAO Y, u T R. Discussion on design of水溫和出流水水溫可能較低。如醫院門(mén)診樓集中熱centralized hot water supply system in the outpatient build-水系統供應診室洗手盆的情況(”。ing, 8outhwest hospital[J]. Water & Wastewater Engineer-3)集中熱水系統大部分運行時(shí)段都是屬于純回ing, 2007 ,33(9) :78-80. .水和小量用水工況,純回水時(shí)即使管網(wǎng)中冷、溫水量[7]趙穎,王春燕,吳寧.西南醫院門(mén)診樓集中熱水系統全循環(huán)供水方式設計[J].給水排水,2007 ,33( 10) :81-83.多,溫度較低,由于沒(méi)有出流,不影響使用;保證小量ZHAOY, WANGC Y, wu N. Desigon of full circulated用水工況時(shí)的出流水溫,才是設置循環(huán)管網(wǎng)的最終central hot water suppying system for outpatient building of目的。而現行計算中僅以純回水作為惟一計算工southwest hospita[J]. Water & W astewaler Eninering,況,不考慮小量出水工況,是不完善的。2007 ,33(10) :81-83.4結論中國煤化工1)熱水循環(huán)水流方向的確定是進(jìn)行循環(huán)流量分YHCNMHG輯李勝春)配、水力計算的重要內容和前提。