建筑工程同程采暖系統(tǒng)與異程采暖系統(tǒng)在節(jié)能方面的比較

同程采暖系統(tǒng)與異程采暖系統(tǒng)在節(jié)能方面的比較摘要：利用對比沿程水頭損失及局部水頭損失的方法，分析同程系統(tǒng)和異程系統(tǒng)的總體能耗。得到如下結(jié)論：同程系統(tǒng)的能耗小于異程系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：能耗；同程系統(tǒng)；異程系統(tǒng)；水頭損失在國家相關(guān)部門的大力倡導(dǎo)下，我國城市住宅室內(nèi)采暖系統(tǒng)翻過了單戶無法自主調(diào)節(jié)溫度的單管垂直系統(tǒng)的老方案后，分戶熱計(jì)量的節(jié)能方案已經(jīng)得到實(shí)施。但一戶一表的系統(tǒng)到底是采用同程系統(tǒng)還是異程系統(tǒng)并沒有明確的規(guī)定下來，在如今的新開工住宅項(xiàng)目中，同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)可謂是各得其所。以下就兩個(gè)系統(tǒng)在能耗方面做出比較。室外同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)的能耗理論分析以下就同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)在能耗方面做出相應(yīng)比較。圖1外線圖2室內(nèi)1.1室外兩個(gè)系統(tǒng)沿程水頭損失及局部水頭損失的比較：室外異程系統(tǒng)能耗為：如圖示一所示，異程系統(tǒng)中換熱站通過管路系統(tǒng)將熱能送達(dá)單體樓A的沿程水頭損失為熱水流經(jīng)管段1，管段=1\*ROMANI，管段=2\*ROMANII，管段6的能量損失hfA，同理將熱能送達(dá)單體樓B的沿程水頭損失為熱水流經(jīng)管段1，管段2，管段=1\*ROMANI，管段=2\*ROMANII，管段5，管段6的能量損失hfB；將熱能送達(dá)單體樓C的沿程水頭損失為熱水流經(jīng)管段1，管段2，管段3，管段=1\*ROMANI，管段=2\*ROMANII，管段4，管段5，管段6的能量損失hfC；而室外同程系統(tǒng)因換熱站至各單體樓的管道長度相同，故所消耗的沿程損失基本相同。無論是異程系統(tǒng)還是同程系統(tǒng)，在最終調(diào)試過程中，均要將各樓的能量消耗調(diào)節(jié)至同一水平才能達(dá)到熱平衡，但在異程系統(tǒng)中，因hfA＜hfB＜hfC，故須調(diào)整送往各單體樓的分路閥門a及閥門b，加大距離熱源較近的單體樓的局部水頭損失，使hjA＞hjB＞hjC，最終使（hfA+hjA）=（hfB+hjB）=（hfC+hjC）即hA=hB=hC。同程系統(tǒng)因沿程水頭損失基本相同，故只需微調(diào)閥門的開度就可以控制各樓間的熱平衡。1.2室外兩個(gè)系統(tǒng)總體能耗比較：從各單體樓自換熱站獲得熱量所消耗的能量損失之和，亦即整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的總體水頭損失為：各管段的沿程水頭損失之和加各樓分路閥門的局部水頭損失之和。由上述的運(yùn)轉(zhuǎn)中的系統(tǒng)而言，異程系統(tǒng)的局部水頭損失顯然大于同程系統(tǒng)（系統(tǒng)內(nèi)的熱表、除污器及其它細(xì)小處如變徑、三通、彎頭等組件兩種系統(tǒng)基本相同，故不做考慮），兩者之差用Hj異-同表示，但同程系統(tǒng)中管段6長度較異程系統(tǒng)長，故同程系統(tǒng)的沿程水頭損失大于異程系統(tǒng)，兩者之差用Hf同-異表示。由于各小區(qū)單體樓設(shè)置千差萬別，Hj異-同與Hf同-異的大小關(guān)系難以確定（決定運(yùn)行費(fèi)用），故為規(guī)避一次性投入過大風(fēng)險(xiǎn)，現(xiàn)小區(qū)外線采暖系統(tǒng)基本均為異程系統(tǒng)。戶內(nèi)同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)的能耗理論比較對于戶內(nèi)采暖系統(tǒng)，單一戶內(nèi)的同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)的水頭損失情況，如圖示2所示，異程系統(tǒng)中，由立管分支處將熱能通過室內(nèi)管路系統(tǒng)送達(dá)散熱器A所消耗的沿程水頭損失為hf散熱器A異=hf1+hfⅠ+hfⅡ+hf6；同理將熱能送達(dá)散熱器B所消耗的沿程水頭損失為：hf散熱器B異=hf1+hf2+hfⅠ+hfⅡ+hf5+hf6；將熱能送達(dá)散熱器C所消耗的沿程水頭損失為：hf散熱器C異=hf1+hf2+hf3+hfⅠ+hfⅡ+hf4+hf5+hf6；同理可得到同程系統(tǒng)中，散熱器A、B、C得到熱量消耗的沿程水頭損失分別為：hf散熱器A同=hf1+hfⅠ+hfⅡ+hf4+hf5+hf6，hf散熱器B同=hf1+hfⅠ+hfⅡ+hf2+hf5+hf6b，hf散熱器C同=hf1+hfⅠ+hfⅡ+hf2+hf3+hf6。由沿程損失的公式可知,與沿程損失相關(guān)的變量為阻力系數(shù)λ，管段長度l，管道管徑d及流速V（為常量）。因室內(nèi)供暖系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本均為同徑，即d相同，現(xiàn)假定各管段長度即l相同，則在同一個(gè)分系統(tǒng)中，同一時(shí)段，同一管材的情況下，沿程損失阻力系數(shù)λ及流速V均相同，則同稱系統(tǒng)中各散熱器所消耗的沿程水頭損失相同，即hf散熱器A同=hf散熱器B同=hf散熱器C同，而異程系統(tǒng)中的各沿程損失的關(guān)系為：hf散熱器A異＜hf散熱器B異＜hf散熱器C異。參照外線采暖系統(tǒng)的調(diào)試分析可知，為達(dá)到異程系統(tǒng)的熱平衡，必須使hj散熱器A異＞hj散熱器B異＞hj散熱器C異。從系統(tǒng)消耗能源角度考慮，在管路長度相同情況下，異程系統(tǒng)與同程系統(tǒng)的沿程水頭損失相同，異程系統(tǒng)的局部水頭損失大于同程系統(tǒng)，即Hf同-異=0，Hj異-同＞0，由此可知，異程系統(tǒng)比同程系統(tǒng)消耗的能量多。2.1戶內(nèi)同程系統(tǒng)可行性分析：在以上論述中，我們得出結(jié)論的前提是拋開圖示一中兩個(gè)系統(tǒng)所示管段6長度不等這一因素。在具體設(shè)計(jì)施工中，如將設(shè)備豎井置于樓內(nèi)中部，完全可以實(shí)現(xiàn)管段6的長度相等，達(dá)到此條件即可得出異程系統(tǒng)能耗大于同程系統(tǒng)的結(jié)論，即戶內(nèi)同程系統(tǒng)更經(jīng)濟(jì)、可行。2.2戶內(nèi)兩個(gè)系統(tǒng)的工程實(shí)例：以下為北京市沙河高教園區(qū)住宅及配套工程的工程實(shí)例：小區(qū)采用集中供熱且分戶熱計(jì)量的散熱器供暖系統(tǒng)，其中2＃樓戶內(nèi)采暖原設(shè)計(jì)為De25的PB管異程布置，在施工過程中接到將異程系統(tǒng)改為同程系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變更，但因其6層管道已施工完畢，故未做改動，其余各層均改為同程系統(tǒng)，如圖3、4所示。圖3同程系統(tǒng)（6層外）圖4異程系統(tǒng)（6層）如圖3及圖4所示，同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)在沿程損失方面，因只有管段長度L是變量，而兩個(gè)系統(tǒng)內(nèi)L1-2,L2-3,L3-4,L4-5,L5-6均相同，唯L1-井＞L6-井，故導(dǎo)致同程系統(tǒng)的沿程損失略大于異程系統(tǒng)；同時(shí)由上一段換熱站和單體樓的分析得知，因異程系統(tǒng)散熱器②、散熱器③、散熱器④、散熱器⑤、散熱器⑥上的散熱器溫控閥開度依次變小，導(dǎo)致異程系統(tǒng)的沿程損失略大于同程系統(tǒng)，但由于散熱器溫控閥的局部水頭損失量超過了管段不相同所帶來的沿程損失,故而同程系統(tǒng)的水頭損失仍小于異程系統(tǒng)的水頭損失。從實(shí)際運(yùn)行狀況看，6層的流量要稍小于其它層的流量，即6層的流量基本為0.25m3/h左右，其它層的流量為0.30m3/h左右（因系統(tǒng)流量會隨時(shí)改變，它受供回水溫度，系統(tǒng)壓力，各戶閥門開啟度大小等因素影響，始終是一個(gè)變量）。在具體調(diào)試過程中，因散熱器底部的溫控閥為手動式，無預(yù)設(shè)定功能，且單一戶內(nèi)系統(tǒng)帶動6組暖氣片，這些給末兩組散熱器的調(diào)溫工作帶來巨大困難。室內(nèi)立管及地下室干管部分的同程系統(tǒng)可行性分析對于室內(nèi)管道井內(nèi)采暖立管及地下室采暖干管而言，如圖5所示，因同程系統(tǒng)中較異程系統(tǒng)多出了“回水管一”，這增加了總體管路長度，亦即增加了同程系統(tǒng)的沿程損失,這就形成了hf異程＜hf同程，同時(shí)hj異程＞hj同程的情況，h異程是否大于h同程就難以斷定了。故而，室內(nèi)管道井內(nèi)采暖立管及地下室采暖干管的同程系統(tǒng)與異程系統(tǒng)的選擇要視層高以及單元之間的間距等具體情況而定，而不能一語定之。圖5室內(nèi)系統(tǒng)立、干管同程、異程示意圖結(jié)論由前述分析可知，戶內(nèi)采暖系統(tǒng)的能量損耗方面，同程明顯優(yōu)于異程，同程系統(tǒng)在節(jié)約能耗的同時(shí)節(jié)省了調(diào)試系統(tǒng)平衡的大量人力、精力（對于戶內(nèi)系統(tǒng)，如今政府提倡安居工程，單戶房間數(shù)量亦即戶內(nèi)系統(tǒng)所帶暖氣片數(shù)量較多，這給異程系統(tǒng)的調(diào)試帶來更大的困難）。對于室內(nèi)采暖立管及干管（現(xiàn)大部分均采用分單元入戶，原理與室內(nèi)干管分支相同）及外線采暖系統(tǒng)要視具體情況，不能盲目的采用同程系統(tǒng)。在如今全球資源短缺，大力倡導(dǎo)節(jié)約型社會，推行節(jié)能建筑的大背景下，對于供暖系統(tǒng)末端的組件——散熱器溫控閥，國家先后出臺散熱器恒溫閥標(biāo)準(zhǔn)JG/T195-2007及其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)DBJ11-602-2006、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)GB50411-2007，且其實(shí)施已有年余，然對于整個(gè)系統(tǒng)而言，在新建住宅供暖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工規(guī)范或相關(guān)圖集中，仍未廢除戶內(nèi)的異程系統(tǒng)。對于采暖系統(tǒng)的穩(wěn)定性同程劣于異程的問題，由于散熱器恒溫控