同程热水系统循环水流方向探讨

第31卷第2期重庆大学学报Vol.31 No. 22008年2月Joumal of Chongqing UniversityFeb. 2008文章编号:1000- 582X(2008 )02-0216-04同程热水系统循环水流方向探讨王春燕"，赵颖°(重庆大学a三峡库区生态环境救育部重点实验室;b.建筑设计研究院,重庆400030)摘要:针对现行规范推荐采用的机械循环集中热水供应系统同程管网布置形式,根据水力学原理,提出输水和配水管段水流方向的判据,并图示分析两根、三根及多根立管组成的同程式机械循环集中热水供应系统在纯回水及小量配水工况下的循环水流方向。结果表明:同程热水系统.回水管道的循环运行存在多种不同的水流方向;现行机械循环集中热水供应系统的水力计算以纯.回水、单一水流方向作为计算的前提,不考虑小量出水工况,是不完善的。要保证每根立管均有循环流量按计算设定的水流方向通过,必须满足一定的水力 条件。关键词:同程热水系统;循环水流方向;纯回水;小量配水中图分类号:TU822，文献标志码: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集中热水供应系统设置循环管网的作用是补偿回水端。流量计算是在管段水流方向惟-的条件下配水管网的热损失,减少热水在不配水(纯回水)工进行的。况和小量配水工况时管网中的冷、温水量。但设计中发现:循环流量并没有完全按预期路循环流量分配是循环管网水力计算重要环节之线去补偿配水管段的热损失,尤其是小量配水时循-",包括流量的方向和大小两方面。流量大小的环水流存在多种可能的流向。规范规定:“循环管道确定已有多篇文献[24]进行讨论,这些计算方法的前应采用同程布置的方式, ....下..面对同程热水提常常是:任--管段的循环水流总是由供水端流向系统中国煤化王环水流方向展开*YHCNMHG收稿日期:2007- 10-20作者简介:王春燕(1971-) ,女,重庆大学讲师,主要从事建筑给排水教学、设计与研究,(Tel)023- 65120768;(E-mail) wllye@ 163. com。第2期王春燕,等:同程热水 系统循环水流方向探讨217讨论。1管段水流方向的判据管段中水流的方向决定于管段两端节点水压的大小,水总是从压力较高的节点向压力较低的节点流动。管段根据功能不同分为输水管段和配水管段，(a)(b)(c输水管段沿途没有用水点,只向下游输水;配水管段围2配水管段水流方向沿途向用水点供水,同时还兼有向下游用户输水的.设图2中管段A-m和m-B摩阻分别为S和功能。配水管段无出流时即为输水管段。S2 ,通过的流量分别为q和q2 ,则管段A-m和m-为讨论简便,作如下设定:1)压力较高节点A为上游,压力较低节点B为B的水头损失分别为:h. =S q,(1)下游;hB =Sq。(2)2)由节点A至B的水流为正向流量,水头损失对图2(a) ,此时q1=q= +9q2,故:为正;反之,为负向流量,水头损失为负;3)对小量配水工况,用水点仅位于配水管段中(px-pg) =hn_ +h__g =Sq' +S2q2' =某一位置m,配水量q.在该点变化;S\{9m +q2)2 +Szq2 > Sjqm。(3)4)管段有出流时,以粗实线加出流水龙头图示;对图2(b) ,此时q =qm,9z =0,故:仅有水流通过时,以粗实线图示;无水流通过时,以(pn-Pg) =h_=sq =S%。(4)细虚线图示。对图2(c) ,此时q1 +92 =qm ,故:1.1 输水管段(Pa -Pg) =hx-_-h_-B =Sq-Szq =根据水力学知识,输水管A-B的节点压力Pn、S\(9m-qz)-S2z Pg,流向A-→B;的水头损失,则配水管段A-B的水流方向判据当pn =pg,两节点间无水流通过。如下:上述关系如图1所示,输水管的水流方向总是当(px-pg)>HA_ ,流向A- +m- +B;单一的。输水管段两节点间的压力差等于某流量流当(pa-pp) =HA_,流向A- +m;经该管段时的水头损失,即: .当(px-Pg)0;兼转输功能,配水量q. >0。3)热水供水管和循环管分别以粗实线和粗虚线管段A-B的水流方向决定于节点A、B、m的图示。压励pλPgPm的相对大小。将节点m作为基点,则2.1 两根立管组成的同程热水系统配水管段A- B可以拆分为输水管段A-m和m-图3所示为两根配水立管组成的同程热水系B。由于m是水流的输出点,P不可能最大,所以，充。中国煤化工管段,立管1 -1'、配水管段的水流方向如图2所示。有3种可能:2-2当pn>p. >Pg,流向A-→m-→B,如图2(a);2. 1.MYHCNMHG当p\>p= =Pg,流向A- +m,如图2(b);当所有配水管段不配水时,为纯回水工况,此时当pn≥Pm>Po,流向A- +m且B- +m,如图2(c)。热水 系统中所有管段均为输水管段。根据流量连续218重庆大学学报第31卷性原理,对于节点1:力较大的立管中仅有配水流量通过;3)配水阻力较q =qx =91-2-2" +91-1-2*≠0。大的立管由供回水干管双向供水。上述3种水流方假定q1-2-r=0,则节点压力p1 =p2 =px,必然向中,只有当供水端与回水端的压差大于两立管中地:91-1-x,=0,这与q, >0不符(假定q-p-z=0情配水阻力H较大者时,才能保证两根配水管中均有形与此同)。因此,91-2-x≠0 且91-r-2r≠0。此时循环流量通过。水流方向惟- - ,两根配水立管均有循环流量通过,如图4。厂门兵门供Lu LUtL竹也订言供水(a)(b)(e)书啊。I 国水回水LytzL门门言图6两根配水立管小配水时的水流方向2.2三根立 管组成的同程热水系统图3两根立管组成的圊4两根立管纯回三根立管组成的同程热水系统如图7所示,存同程式热水系统水时的水流方向在纯回水、一根、二根或三根立管小量配水4种2.1.2单根立管 小量配水工况工况。当一根立管小流量配水时,如图3中仅立管1-1'配水q。情形(仅2 -2'配水时与此相同)。由于P\>Pr,输水管1-2-2'的水流方向为1→2→2',根据1.2节的判据,对配水管1-1'-2',有:当(P -pr) > H._.,流向如图5(a);当(p: -Pr) =H_,流向如图5(b);L竹七打当(p、-Pr) Pr。2)-根立管小量配水工况。除满足pz>pr外,.回水还须满足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5两根立管单根小量配水时的水流方向3)二根立管小量配水工况。除满足pz >pr外,2.1.3两根立管小量配水 工况当两根立管小量配水时,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),由于双向配水的水头损失小于单2-2不配水,(p. -Pr) >H..且(Pr -px)>H._s-e;向配水(见前述1.2节) ,故仅当(p1-pr)>H_.时，3-3"不配水,(Pn -Pz) >H_.且(Pr -Pr)>H2_bo就可实现两根立管均配水的工况。根据1.2节的判4)三根立管均小量配水工况。除满足pz>Pr据,可得:外,还须满足(p1 -Pr)>H-.且(Pr-Pr)>H_.且当(pr-pzr) > H2-b≥H_.,流向如图6(a);中国煤化工当(pn-Pr) =H-2-b> H_.,流向如图6(b);CNMH(立管有循环流量当H-2 b≥(p1 -Pr) > H.,流向如图6(c)。通过的刚促疋:供小调力八丁凹水端压力;保证供由图6可知,两根立管小量配水时，水流方向有回水两端压力差大于该立管的配水量均自供水端流3种可能:1)两根立管均有循环流量通过;2)配水阻至配水点管段的水头损失。第2期王春燕,等:同程热水系 统循环水流方向探讨2192.3多 根立管组成的同程热水系统2)要满足同程热水循环系统中的每根立管均有实际工程中多根立管构成的同程热水系统,根循环流量通过,必须满足-定的水力条件。据水力学知识,可简化为图8的形式。当其中第I3)现行计算中以纯回水、单一水流方向作为计部分用一根水力条件与之相等的虚拟立管替代时,算的惟- -工况,不考虑小量出水工况，是不完善的。系统即为图7所示的三根立管组成的同程热水系4)同程热水系统在纯回水和小量配水时存在多统,其水流方向同样可用上述方法进行讨论。种不同的循环水流方向,在进行循环管网水力计算时,分析循环流量可能的水流方向,避免出现不利的流向,并采取适当措施控制流向有助于更好地保证59b五%五|五9.循环效果,达到预期目的。参考文献:[1]王增长.建筑给水排水工程[M].5版.北京:中国建筑图8多根立管组成的同程式热水系统工业出版社,2005 :262-266.3问题讨论[2]余国清，汤广发,张国强.热水供应系统第二循环管网的水力计算方法[J].中国给水排水,2003 ,19(4) :63-65.同程热水系统通常按图9所示的水流方向进行YU G Q, TANG C F, ZHANC G Q. Hyraulie calculation水力计算["] ,但从上述水流方向分析看出,在热水循method for second circulation pipe network in hot water环中存在着多种不同的水流方向,图9所示的纯回supply Bystem[J]. China Waler & Wastewater, 2003 ,水工况、单一水流方向仅是其中之一,它的实现是有19(4) :63-65.条件的。[3]延克军,李卫平,尚少鹏,等.建筑热水循环系统水力计算方法探析[J].中国给水排水,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,吴志荣,刘霁阳建筑热水循环管网计算方法的探讨[J].中国给水排水,2004 ,20(5) :65-67.WANGT, WwU Z R, LIU Q Y. Discusion on calculation图9同程热水系统水力计算 设定的水流方向method for heat loes from buildings hot water reyele现行设计中的这种计算方法可能存在以下network[J].China WaterWastewater, 2004,问题:20(5): 65-67.1)由于立管水力条件的差异,循环流量总是首[5]. 上海市建设和管理委员会. CB5005-2003 建筑给水排先流向水力条件有利的管段,水力条件不利的管段水设计规范[S].北京:中国计划出版社,2003;:87.即使循环泵持续运行,也可能无循环流量通过。[6]王春燕,赵颖,李天荣.西南医院门诊大楼集中热水供应2)当无循环流量通过的管段小量、间断配水时,系统设计探讨[J].给水排水,2007 ,33(9) :78-80.通过的配水量不足以补偿该管段热损失，此时管段WANGC Y, ZHAO Y, u T R. Discussion on design of水温和出流水水温可能较低。如医院门诊楼集中热centralized hot water supply system in the outpatient build-水系统供应诊室洗手盆的情况(”。ing, 8outhwest hospital[J]. Water & Wastewater Engineer-3)集中热水系统大部分运行时段都是属于纯回ing, 2007 ,33(9) :78-80. .水和小量用水工况,纯回水时即使管网中冷、温水量[7]赵颖,王春燕,吴宁.西南医院门诊楼集中热水系统全循环供水方式设计[J].给水排水,2007 ,33( 10) :81-83.多,温度较低,由于没有出流,不影响使用;保证小量ZHAOY, WANGC Y, wu N. Desigon of full circulated用水工况时的出流水温,才是设置循环管网的最终central hot water suppying system for outpatient building of目的。而现行计算中仅以纯回水作为惟一计算工southwest hospita[J]. Water & W astewaler Eninering,况,不考虑小量出水工况,是不完善的。2007 ,33(10) :81-83.4结论中国煤化工1)热水循环水流方向的确定是进行循环流量分YHCNMHG辑李胜春)配、水力计算的重要内容和前提。