單雙管混合式系統在多層辦公樓供暖系統中應用

楊方德

上海勘測設計研究院有限公司

北方多層辦公建筑中，散熱器供暖是常見的供暖系統方式，目前多層建筑中比較常見的散熱器供暖形式有：雙管上供下回式系統、雙管下供下回式系統、單管跨越式系統等。這些供暖系統在不同的建筑類型中均有運用且有各自的優缺點，不存在絕對的熟優熟劣，具體采用何種系統方式需要結合建筑本身的特點來考慮判斷。

1 各種系統特點分析

多層辦公建筑的建筑高度對散熱器采暖系統方式的選擇有較大影響，現對雙管上供下回式、雙管下供下回式、單管跨越式等各個供暖系統形式在多層辦公建筑中應用特點進行分析比較。

1.1 雙管上供下回式系統

上供下回雙管式系統一般采用共用立管，豎向異程式，水平供回水橫干管布置。由于雙管系統，忽略豎向管道熱量損失，進出各層散熱器的供回水溫度可近似認為相同，散熱器可獲得較大的溫差，可提高散熱器的散熱量，有效的改善系統的調節性能，同時雙管系統設置恒溫閥可以實現分室溫控。雙管上供下回系統還可以利用水平橫干管集中排氣，減少立管排氣閥的數量，缺點是對于層高不高的房間，上部橫干管布置可能受房間窗戶高度的限制。同時隨著建筑高度的升高，由于高度差hi產生的附加熱壓△P 為：

具有較為明顯的豎向垂直失調現象，在相同的條件下，上層散熱器具有較高的散熱量，層數越高豎向失調越嚴重。另外雙管系統布置相對單管系統施工復雜，成本較高。雙管上供下回系統（無恒溫控制閥）較多應用于4 層及4 層以下建筑。雙管上供下回系統（設有恒溫控制閥）較多應用于4 層以上建筑。

1.2 雙管下供下回式系統

雙管下供下回式系統與雙管上供下回式系統類似采用共用立管，豎向異程式布置，供回水干管設置于底層管溝或地下室頂板。由于上層管道增加的阻力損失，一部分抵消了下供下回系統由高度差引起的附加熱壓，一定程度上緩解豎向垂直失調現象，但是對于層數較高的建筑，這種抵消不足以降低垂直失調帶來的影響。下供下回系統還存在立管排氣閥數量較多問題，對于頂層層高不高的建筑，由于頂層房間上部無橫干管，因此下供下回系統布置不受頂層房間窗戶高度的影響。這種系統形式目前在各種類型特別是6層以下建筑中應用較多。

1.3 單管跨越式系統

單管跨越式系統一般采用供水管順序流經各層散熱器的形式，并在各層進出水管中間增設跨越管和調節閥，同一建筑高度內單管跨越式系統各層散熱器之間不存在供回水溫度差的問題，不考慮垂直失調的影響，布置簡單，帶跨越管及調節閥可實現分室調節。

流出第i 組散熱器水溫ti可按下式計算：

由于各層散熱器的供回水溫度不同，而散熱器進出水溫度對散熱器性能起重要作用，因此隨著高度增加，底層散熱器進水溫度計供回水溫差較低，影響散熱器散熱效果，層數越高，散熱器進出水溫差越小，散熱器散熱效果越差。這種系統應用受到建筑層高的制約。故單管跨越式系統應用于不超過6 層的建筑中[1]。

1.4 各種系統應用分析

從以上幾種管路系統形式的分析可以看出，在6層及以下建筑的布管形式選擇較為明確，6 層以下可以選擇雙管上供下回式、雙管下供下回式、單管跨越式等系統，具體根據布管空間，管道排氣及造價綜合權衡選擇。對于6 層及以上建筑，較多選用雙管下供下回式，采用異程式系統且采用預設阻力調節功能的恒溫控制閥進行調節，可一定程度上解決垂直失調帶來的影響，同樣可以采用綜合了以上各種系統特點的單雙管混合式系統，本文將著重針對6 層辦公樓中單雙管混合式系統應用展開分析。

2 以某6 層辦公建筑為例

北京某辦公樓，總建筑面積7682 m2，建筑高度23.7 m，地上共6 層，地下一層為換熱機房和設備房，1～6 層為辦公室及其他附屬用房，原采暖系統采用下供下回雙管異程系統，供回水干管設于地下室內，房間采用鑄鐵TFD2-6-6 型輻射對流散熱器，單片標準散熱量[2]：

原采暖系統供回水溫度85/60 ℃，室內設計溫度18 ℃，△T=54.5 ℃，單片標準散熱量118 W/片，建于2000 年，原辦公樓采暖系統如圖1 所示。本辦公樓在使用過程中發現，冬季底層間溫度低，頂層溫度高等現象，擬在近期進行大樓裝修，并對其采暖系統一并改造。以此6 層辦公建筑為例，通過計算發現采用單管跨越式系統，散熱器進出水管的溫差約為4.17 ℃，溫差較低，流經散熱器的流量減少，散熱器散熱量降低，導致各層散熱器的散熱量均減少。采用雙管下供下回式系統時，6 層散熱器相對于1 層散熱器的附加熱壓為2535 Pa，6 層散熱器相對于1 層散熱器的管道阻力損失為1280 Pa，由此可見下供下回雙管系統垂直方向阻力損失不足以抵消高層散熱器附加熱壓帶來損失。

圖1 原采暖系統圖

2.1 單雙管混合系統

為避免單純雙管系統和單管系統帶來的弊端，采用單雙管混合式系統，供回水立管豎向布置，上部各層與供回水立管單管跨越式連接，底部各層采用雙管連接，保持了原雙管系統的總體布置，在各層散熱器與立管連接方式上做了調整，局部增加立管。如圖2所示。

圖2 單雙管混合式系統圖

2.2 單雙管混合式系統的性能分析

保持原系統供回水溫度85/60 ℃，散熱器型式及片數不變。假定室內熱負荷及散熱器單片散熱量保持不變，由于4、5、6 層采用了采用單管跨越式系統，1、2、3 層為雙管系統，散熱器進出水管的平均溫差約為8.33 ℃，小于系統溫降，散熱器的流量修正系數β4將減小。相對于單純的單管跨越式系統，單雙管混合式系統很明顯提高了末端散熱器進水溫度，提高散熱器散熱散熱量。相對于雙管系統，散熱器進水溫度降低，散熱量下降。不同樓層散熱器進水溫度與單片散熱量關系如圖3 所示。

單雙管混合式系統豎向附加壓力計算高度由原來的17.7 m，降低為8.8 m，3 層散熱器豎向附加熱壓變為1267.6 Pa。3 層散熱器相對于1 層散熱器的管道阻力損失為1280 Pa，系統末端附加熱壓與管道增加的阻力基本相等，因此基本實現了較好的水力穩定性。同時，單雙管混合式系統可以實現分室調節。不增加管道布置難度，適用于舊系統改造以及新建建筑。

圖3 各層散熱器進水溫度與單片散熱量關系圖

3 結論

本文首先對雙管上供下回式、雙管下供下回式、單管跨越式等各個系統在多層辦公建筑中應用優缺點進行分析，認為6 層以下可以選擇雙管上供下回式、下供下回式、單管跨越式系統，對于6 層及以上辦公建筑，提出了單雙管混合式系統，并以某具體辦公建筑改造系統為例，具體分析了單雙管混合式系統在該建筑內的實際使用效果。

并提出：1）單雙管混合式系統，相對于單管跨越式系統提高了末端散熱器的進水溫度及散熱器進出水溫差，有利于增加散熱器的散熱量。相對于雙管系統有效的降低了系統的豎向垂直失調，基本實現了附加熱力與管道阻力的平衡，具有較好的水力特性。2）單雙管混合式系統，綜合了單純雙管系統和單管系統的優點，在原系統布置改動不大的前提下，特別適合6 層及以上辦公建筑的舊有采暖系統的改造以及新建建筑的散熱器采暖系統的布置。