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关于地板辐射采暖系统工作压力限值的讨论
摘  要:
在地板辐射采暖工程中，由于PP-B、PP-R所具有的优势，在地板辐射采暖工程中所应用的比例也越来越大。明确采暖系统的工作压力状况，对“安全、适用、经济”地选用PP管材，具有非常重要的意义。而系统的工作压力，往往与采暖建筑的高度有关（或者是某一区域范围内的建筑高度、地形）。在此，分别针对6层、18层楼的典型地板采暖系统，进行简单的分析。
关键字:
辐射采暖,工作压力,限值

　　 近些年，随着地板辐射采暖逐步为大家所认识，在各类建筑工程中应用的越来越多了，同时，各地也都纷纷颁布了相关的设计、施工规范，来指导相关的工程

　　 在各个标准中，关于系统工作压力，基本上有两种观点：一是系统工作压力不宜超过0.6MPa，另一类是系统工作压力不宜超过0.8 MPa。
　　 在实际应用过程中，还有一些技术人员认为，由于地板辐射采暖为双管系统，必然存在严重的“垂直失调”！为避免“垂直失调”，当建筑超过一定高度后（7层楼），采暖系统必须分环。而这样，每一个系统的地板辐射采暖地盘管所在区域的工作压力一般不超过0.4 MPa。
　　 在地板辐射采暖工程中，由于PP-B、PP-R所具有的优势，在地板辐射采暖工程中所应用的比例也越来越大。明确采暖系统的工作压力状况，对“安全、适用、经济”地选用PP管材，具有非常重要的意义。
　　 而系统的工作压力，往往与采暖建筑的高度有关（或者是某一区域范围内的建筑高度、地形）。在此，分别针对6层、18层楼的典型地板采暖系统，进行简单的分析。
　　一、讨论系统的压力
　　分析的条件依据：
　　1、加热盘管的阻力计算，参照以下计算表格计算。
塑料管或铝塑复合管水力计算表
　流量
　　计算内径/计算外径（mm）
　　12/16
　　16/20
　　20/25
　　L/h
　　m/s
　　Pa/m
　　m/s
　　Pa/m
　　m/s
　　Pa/m
　　162
　　0.40
　　258.20
　　0.22
　　65.33

　　180
　　0.44
　　311.17
　　0.25
　　78.77

　　216
　　0.53
　　430.07
　　0.30
　　108.89

　　252
　　0.62
　　565.35
　　0.35
　　143.13
　　0.22
　　46.70
　　288
　　0.71
　　716.42
　　0.40
　　181.39
　　0.25
　　62.39
　注：(1) 水利计算表按水温10℃计算，当水温不同时，水的运动粘滞系数不同，要对阻力损失进行修正。 

计算阻力的水温修正系数 
　　计算水温℃
　　10
　　20
　　30
　　40
　　50
　　60
　　70
　　阻力修正系数
　　1.00
　　0.96
　　0.91
　　0.88
　　0.84
　　0.81
　　0.80
注：(2) 当壁厚与水力计算表中的壁厚不同时，应计算实际壁厚条件下的内径，并计算下列比值。

　　 K =
　　水力计算表中的计算内径
　　实际壁厚条件下的内径
　　实际流速=水力计算表的流速 × K2
　　实际阻力=水利计算表的阻力 × K4.774
　　(说明：以上内容摘自相关设计规范)
　　设定的工况条件如下：
　　选择平均温度为50℃，管道为16/20PP管，管内流速为0.25m/s时，
　　Rpg=66.17Pa/m。
　　按每环路l=100m计，分水器后的盘管阻力为：
　　ΔPpg=6617 Pa
　　2、建筑内采暖系统其他管道（立管、阀门等）的阻力计算。
　　建筑内其他管道系数综合平均值为Rpj=50 Pa/m。该管段为从热力入口到各分水器。

建筑高度
6层
18层

系统形式
同程（图1）
异程（图2）
同程（图3）
异程（图4）
1
盘管阻力ΔPpg
6617.00
6617.00
6617.00
6617.00
2
顶层系统管道总长度l 1(m)
40.00
40.00
112.00
112.00
3
该段的管道阻力ΔPw1
2000.00
2000.00
5600.00
5600.00
4
首层系统管道总长度 l 2(m)
40.00
10.00
112.00
10.00
5
该段的管道阻力ΔPw2
2000.00
500.00
5600.00
500.00
6
顶层总阻力（1+3）ΣΔP1
8617.00
8617.00
12217.00
12217.00
7
首层总阻力（1+5）ΣΔP2
8617.00
7117.00
12217.00
7117.00
8
不平衡度[（6-7）/6]
0.00
17%
0.00
42%
9
顶层与底层的高差Δh （m）
15
15
51
51
10
顶层与底层的环路重力压差ΔPZL
664.44
664.44
2259.10
2259.10
11
考虑重力压差后的顶层总循环阻力
7952.56
7952.56
9957.90
9957.90
12
不平衡度计算[（7-11）/环路最大压差]
7.7%
10.5%
18%
28.5%

　　3、对同程系统的重力压差的考察。
　　由于在供水管和回水管中的水有一定的温差，而造成了水的密度的差异，从而形成了一个循环压力，这一循环压力，就是自然循环系统的循环动力！
　　重力压差和温差，和高度差有关，其计算公式为：
　　ΔPZL=g（ρ冷-ρ热）Δh (Pa)
　　设计算温度t供=55℃， ρ热=985.73 kg/m3
　　t回=45℃，ρ冷=990.25 kg/m3
　　Δρ=4.52 kg/m3
　　计算结果见上表。
　　小结：通过以上计算表明，在18层的建筑中，采用单一系统的双管采暖系统，无论是同程系统，还是异程系统，环路之间的不平衡率都是远大于6层以下采暖系统的。
　　 所以，本文认为，当建筑超过一定高度后，必须对系统采取分环，避免系统内的水力不平衡现象。
　　 如果按以上计算，当采用6层为一个环路的时候，不平衡度控制在10%左右，是比较适宜的。
　　二、明确工作压力、正确选用管材
　　那么，如何确定用来选用管材的“管道工作压力”呢？
　　在分环的采暖系统中，各环路都是从底层供上去的，随着各环路的相对高度不同，各系统底部的系统顶压也不相同。但是，在各环路的最低点的加热盘管的工作压力是基本接近的。
　　还以18层楼为例，假如把18层楼分为3个环路，分别为高、中、低环，它们的压力状况如下：

高环
中环
低环
系统最低点压力（MPa）
0.6
0.42
0.24
各环最低点加热盘管的压力为（MPa）
0.20
0.20
0.20

　　 如果将18层楼分为两个环路，分别为高环和低环。
　　 各环的压力状况如下：

高环
低环
系统最低点压力（MPa）
0.6
0.33
各环最低点加热盘管的压力为（MPa）
0.29
0.29
　　（说明，本文仅以单体建筑为考察对象，不考虑联网供热的其他因素。如果考虑了其他因素，应附加一部份压力！）
　　通过以上分析可知：
　　1、对于采用高低分环的采暖系统的高层建筑地板辐射采暖工程，在选用加热盘管PP管材时，应根据每一环实际的压力最大点的工作压力，作为选用管材的工作压力。这一出发点符合“科学、适用、经济”的选材设计原则。
　　 2、对于主立管，如果采用PP管材，应以最低点的压力，做为选用PP管材的工作压力。
　　三、如何看待地板辐射采暖的系统工作压力
　　通过以上的探讨，本文阐述以下观点：
　　1、在高层建筑中，如果采用单一采暖系统，势必会造成一定程度上的水力失调，导致一些工程上的缺陷，这是一定要避免的。最好的办法就是采用“垂直分环”，将采暖系统按高低分为若干环路，使每一个环路的不平衡度都控制在一定的范围内，保证采暖的效果！
　　2、在国内，还有PEX、铝塑复合管等管材也应用于地板辐射采暖，而这些管材与分配器的联接，均为压紧式联接。这种联接方式，在进行压力、温度交变实验检验时，根本无法保证接口的安全。在这种情况下，系统压力越小，其交变的幅度也就越小，接口的安全性也就越有保证，所以，从安全的角度讲，在高层建筑地板辐射采暖工程设计中，应该尽量避免系统的工作压力过大！
　　 3、对于分环的高层建筑地板辐射采暖工程，系统主立管的工作压力绝不等于盘管工作区的工作压力，盘管工作区的工作压力一般不超过0.4MPa。所以，不能简单的把整个系统的最大压力，与盘管工作点的压力等同起来，而应该分别进行考察。