问题与答复(2)同程系统

问题与答复（2）
问：采用使各并联环路的路程长度相同的同程系统，是否可以免除仔细进行水力平衡计算而达到“自然平衡”的效果呢？
答：认为同程系统“天然平衡”的观念是片面的，而且在实际工程中吃过不少亏。

北京某六层学生宿舍楼，为单管上供下回、干管同程系统，运行时出现中间的部分立管的回水端温度高于供水端，即发生了“逆循环”现象。

北京某住宅的户内散热器采暖系统，埋设于地面垫层内供回水水平管为同程系统，运行时出现环路中部主要房间的散热器不热，而处于环路两端卫生间和厨房的散热器热得挺好。

《暖通空调》杂志社编辑的2009年专业注册考试模拟题里，有一道这样的题目：下图所示室外热水采暖干管同程系统中，1#、2#、3#楼的室内系统均相同，而供水管段A～B、B～C和回水管段D～E、E～F的管径均相同，如果不进行调节，试判断哪一幢建筑得到的流量相对最少？
正确答案是2#楼。

因为，沿水流方向，供水管自A→B的流量大于B→C，但管径相同，因此水力坡降先陡后平；回水管则相反，自F→E的流量小于E→D，但管径相同，因此水力坡降先平后陡。

先陡后平的供水管水力坡降线，与先平后陡的回水管水力坡降线，在水压图上就是很形象的“两头大、中间小”的资用压差。

可以清楚地看到，2#建筑的许用压差相对最小。

由于“室内系统均相同”，因此其得到的流量相对最少。

这是同程系统的一种常见的现象。

如果A→B水力坡降过大，而F→E水力坡降过小，有可能使两根水力坡降线相交，与2#楼的连接点还有可能出现“逆循环”，即许用压差为负值。

这在异程系统是不会发生的。

一、并联环路的水力特性
在热水采暖循环系统的设计中，所要解决的最困难课题，实质上是无数并联环路之间流量的合理分配。

异程式系统或同程式系统的并存，并各自为不同的设计单位所侧重选用，其中的一个重要原因，就是因为这两种系统在解决并联环路流量合理分配方面各有其优势。

任意并联环路之间的流量分配，都遵循下列水力学的基本原则：并联点的水头差相同，
此水头差为：
2SG
H = 上式中：S 为环路的阻力特性值，它综合了环路的长度、管径和局部阻力因素；G 为流
量。

并联环路的典型图式如下图。

同程并联系统典型图式
2 异程并联系统典型图式
上图中的A 和B ，为并联环路1和2的公共并联点，由于A 和B 之间的水头差，不管是经由环路1还是环路2都只能是一个，所以两个环路之间的流量分配比为：
1221S S G G =
上式说明：并联环路之间的流量分配比值，与环路阻力特性值的平方根成反比，阻力特性值小，则流量大，反之亦然。

其中，有一个根本的重要概念：两个并联环路之间的压差即水头损失值总是相等的，阻力特性的不同会通过流量分配自然平衡而使压力损失相同。

二、异程式系统的水力特性
深入研究同程式系统最好从异程式系统的水力特性开始。

异程式系统具备并联环路的典
型特征：经由两环的水头差相等、总流量为两环流量之和，即
212
1G G G H H +==
异程式系统的典型图式如下图。

异程式系统的典型图式
上图中，C 和D 为环路1和环路2的公共并联点，经由C →A →1→B →D 的水头差，必然与经由C →2→D 的水头差相同。

当这两个并联通路各自的阻力特性值确定之后，不管全系统的水力特性如何，两环间的流量分配比是可以确定的，而且E →C 和D →F 管段的流量，必是此两环流量之和。

接着，当设定E →C 和D →F 管段的阻力特性值之后，有可以确定E 和F 之间的水头差。

由此类推，可顺序确定所有环路之间的流量分配比。

因此，异程式系统虽有自末端起始，各环水头差顺序增大，需要将各环的阻力特性值S 相应增大，以求得流量合理分配的困难条件，但全系统的水力特性的直观性较好，较为便于计算和调节。

三、同程式系统的水力特性
同程式系统不具备并联环路的典型性，虽然与异程式系统相同经由两环的水头差相等，但其流量组成存在复杂现象。

同程式系统的典型图式如下图。

G G1G-G1
上图中，C 和B 为环路1和环路2的公共并联点，经由C →A →1→B 的水头差，必然与经由C →2→D →B 的水头差相等。

但是与异程式系统显著不同的是，当这两个并联通路各自
的阻力特性值确定之后，并不能确定两环间的流量分配比例，因为D→B段的流量主要取决于上游管段的水力特性，因而C→2→D的流量也不能确定。

当D→B段上游阻力特性值较小使D点水头值较大，则C→D段有较小的水头差。

相反，当D→B段上游阻力特性值较大时就会使D点水头值变小，则C→D段有较大的水头差。

只有当E和B点之间所有各段的阻力特性值全部确定之后，经综合平衡才能真正确定各环之间的流量分配比。

因此，同程式系统虽有各环路之间可能取得相近水头差，因而具备流量合理分配的有利条件，但各环水头差值的大小，不似异程式系统存在直观规律性，计算和调节都较为困难。

如果处理不当，某些环路会出现下段水头值高于上段水头值，而导致局部环路的“逆循环”。

同程式系统的设计要点是：A.使供、回水管的水力坡降（比摩阻）相近；B.使供、回水管的水力坡降线尽量远离，即尽量减少“共同段”阻力损失所占的比例。

下一个题目：
那么，对于目前受节能设计标准的影响和制约，已经成为采暖系统制式“主旋律”的垂直双立管系统设计，又应该注意那些关键问题呢？。