[科普中国]-室内热水供暖系统

以热水作为热媒的供暖系统，称为热水供暖系统。民用建筑应以热水为热媒，热水为热媒具有卫生条件好、节约能耗的特点。室内热水供暖系统按系统循环动力的不同，可分为重力(自然)循环系统和机械循环系统。按管道布置方式的不同，可分为垂直式系统和水平式系统。1

重力循环热水供暖系统重力循环供暖系统(见图1)是利用供水与回水的密度差而进行循环的。它不需要任何外界动力，只要锅炉生火，系统便开始运行，所以又称自然循环供暖系统。系统中热水靠供、回水密度差循环，水在锅炉2中受热，温度升高到tg，体积膨胀，密度减少到Pg，加上来自回水管4冷水的驱动，使水沿供水管3上升流到散热器1中。在散热器中热水将热量散发给房间，水温降低到th，密度变大到Ph，沿回水管4回到锅炉重新加热，这样周而复始地循环，不断把热量从热源送到房间。膨胀水箱5的作用是吸纳系统水温升高时热胀而多出的水量，补充系统水温降低和泄漏时短缺的水量，稳定系统的压力和排除水在加热过程中所释放出来的空气。为了顺利排除空气，水平供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的流向，因为重力循环系统中水流速度较小，可以采用汽水逆向流动，使空气从管道高点所连膨胀水箱中排除。1

重力循环热水供暖系统的主要形式重力循环热水供暖系统主要分双管和单管两种形式。图2(a)所示为双管上供下回式系统，图2(b)所示为单管上供下回顺流式系统。图2中，1-总立管；2-供水干管；3-供水立管；4-散热器供水支管；5-散热器回水支管；6-回水立管；7-回水干管；8-膨胀水箱连接管；9-充水管(接上水管)；10-泄水管(接下水道)；11-止回阀。

上供下回式重力循环热水供暖系统管道布置的一个主要特点，是系统的供水干管必须有向膨胀水箱方向上升的流向。其反向的坡度为0.5%～1.0%；散热器支管的坡度一般取1.0%。这是为了使系统内的空气能顺利地排除，因系统中若积存空气，就会形成气塞，影响水的正常循环。在重力循环系统中，水的流速较低，水平干管中流速小于0.2m/s。在干管中空气气泡的浮升速度为0.1～0.2m/s，而在立管中约为0.25m/s。因此，在上供下回重力循环热水供暖系统充水和运行时，空气能逆着水流方向，经过供水干管聚集到系统的最高处，通过膨胀水箱排除。

为使系统顺利排除空气和在系统停止运行或检修时能通过回水干管顺利地排水，回水干管应有向锅炉方向的向下坡度。1

机械循环热水供暖系统机械循环热水供暖系统设置了循环水泵，为水循环提供动力。这虽然增加了运行管理费用和电耗，但系统循环作用压力大，管径较小，系统的作用半径会显然提高。图3所示为机械循环上供下回式热水供暖系统，系统中设置了循环水泵、膨胀水箱、集气罐和散热器等设备。机械循环系统与自然循环系统的主要区别如下：

(1)循环动力不同。机械循环系统靠水泵提供动力，强制水在系统中循环流动。循环水泵一般设在锅炉入口前的回水干管上，该处水温最低，可避免水泵出现气蚀现象。

(2)膨胀水箱的连接点和作用不同。机械循环系统膨胀水箱设置在系统的最高处，水箱下部接出的膨胀管连接在循环水泵入口前的回水干管上。其作用除了容纳水受热膨胀而增加的体积外，还能恒定水泵入口压力，保证供暖系统压力稳定。

(3)排气方式不同。机械循环系统中水流速度较大，一般都超过水中分离出的空气泡的浮升速度，易将空气泡带入立管引起气塞。所以机械循环上供下回式系统水平敷设的供水干管应沿水流设上升坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003。在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排空气。回水干管也应采用沿水流方向下降的坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003，以便于集中泄水。1

垂直式系统垂直式系统按供、回水干管布置位置不同，有下列几种形式：

(1)上供下回式双管和单管热水供暖系统；

(2)下供下回式双管热水供暖系统；

(3)中供式热水供暖系统；

(4)下供上回式(倒流式)热水供暖系统；

(5)混合式热水供暖系统。1

水平式系统水平式系统按供水管与散热器的连接方式同样可分为顺流式(见图3(1-冷风阀；2-空气管))和跨越式(见图4(1-冷风阀；2-空气管))两类。这些连接图式，在机械循环系统和重力循环系统中都可应用。

水平式系统的排气方式要比垂直式上供下回系统复杂些。它需要在散热器上设置冷风阀分散排气，或在同一层散热器上部串联一根空气管集中排气。对较小的系统，可用分散排气方式。对散热器较多的系统，宜用集中排气方式。

水平式系统与垂直式系统相比，具有如下优点：

(1)系统的总造价一般要比垂直式系统低；

(2)管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便；

(3)有可能利用最高层的辅助空间(如楼梯间、厕所等)架设膨胀水箱，不必在顶棚上专设安装膨胀水箱的房间。这样不仅降低了建筑造价，还不影响建筑物外形美观。

因此，水平式系统也是在国内应用较多的一种形式。此外，对一些各层有不同使用功能或不同温度要求的建筑物，采用水平式系统更便于分层管理和调节。但单管水平式系统串联散热器很多时，运行时易出现水平失调，即前端过热而末端过冷现象。1

室内热水供暖系统的管路布置室内热水供暖系统管路布置合理与否，直接影响到系统造价和使用效果。应根据建筑物的具体条件(如建筑平面的外形、结构尺寸等)、与外网连接的形式以及运行情况等因素来选择合理的布置方案，力求系统管道走向布置合理，节省管材，便于调节和排除空气，而且要求各并联环路的阻力损失易于平衡。

供暖系统的引入口宜设置在建筑物热负荷对称分配的位置，一般宜在建筑物中部。这样可以缩短系统的作用半径。在民用建筑和生产厂房辅助性建筑中，系统总立管在房间内的布置不应影响人们的生活和工作。

在布置供、回水干管时，首先应确定供、回水干管的走向。系统应合理地分成若干支路，而且尽量使各支路的阻力损失易于平衡。图5(1-供水总立管；2-供水干管；3-回水干管；4-立管；5-供水进口管；6-回水出口管)所示为两个常见的供、回水干管的走向布置方式。图5(a)所示为有四个分支环路的异程式系统布置方式。它的特点是系统南北分环，容易调节；各环的供、回水干管管径较小，但如果各环的作用半径过大，容易出现水平失调。图5(b)所示为两个分支环路的同程式系统布置形式。一般宜将供水干管的始端放置在朝北向一侧，而末端设在朝南向一侧。当然，还可以采用其他的管路布置方式，应视建筑物的具体情况灵活确定。在各分支环路上，应设置关闭和调节装置。

室内热水供暖系统的管路应明装，有特殊要求时，方可采用暗装。尽可能将立管设置在房间的角落。尤其在两外墙的交接处。在每根立管的上、下端应装阀门，以便检修放水。对于立管很少的系统，也可仅在分环供、回水干管上安装阀门。

对于上供下回式系统，供水干管多设在顶层顶棚下。顶棚的过梁底标高距窗户顶部之间的距离应满足供水干管的坡度和设置集气罐所需的高度。回水干管可敷设在地面上，地面上不容许敷设(如过门时)或净空高度不够时，回水干管设置在半通行地沟或不通行地沟内。地沟上每隔一定距离应设活动盖板，过门地沟也应设活动盖板，以便于检修。

为了有效地排除系统内的空气，所有水平供水干管应具有不小于0.002的坡度(坡向根据重力循环或机械循环而定，如前所述)。如因条件限制，机械循环系统的热水管道可无坡度敷设，但管中的水流速度不得小于0.25m/s。1

室内热水供暖系统分类(1)按系统循环动力的不同，可分为重力(自然)循环系统和机械循环系统。靠水的密度差进行循环的系统，称为重力循环系统；靠机械(水泵)力进行循环的系统，称为机械循环系统。

(2)按供、回水方式的不同，可分为单管系统和双管系统。热水经供水立管或水平供水管顺序流过多组散热器，并顺序地在各散热器中冷却的系统，称为单管系统。热水经供水立管或水平供水管平行地分配给多组散热器，冷却后的回水自每个散热器直接沿回水立管或水平回水管流回热源的系统，称为双管系统。

(3)按管道布置方式的不同，可分为垂直式系统和水平式系统。垂直式供暖系统是指不同楼层的各散热器用垂直立管连接的系统；水平式供暖系统是指同一楼层的散热器用水平管线连接的系统。

(4)按热媒温度的不同，可分为低温水系统和高温水系统。各个国家对于高温水和低温水的界限，都有自己的规定，并不统一。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学