机械循环热水采暖系统李肇新哈尔滨市东方城市建设综合开发有限责任公司采暖的热媒有多种，根据热媒温度的不同，热水采暖系统可分为高温水、中温水和低温水采暖系统。国内外应用最广泛的热水采暖系统是供水温度在90℃左右的中温水采暖系统，供水温度在100℃以上的高温水采暖系统和70℃以下的低温水采暖系统也受到重视。根据水循环的动力不同，又可以分为自然循环和机械循环热水采暖系统两大类。当采暖系统很大时，需要作用压力也大，选择自然循环系统就满足不了要求，就需采用机械循环采暖系统。一、机械循环热水采暖系统的工作原理在机械循环热水采暖系统中设置了循环泵，靠泵的机械能，使水在系统中强制循环。与自然循环系统相比，水泵所产生的作用压力大，因而供热范围可以很大，管径较小，锅炉房位置不受限制，不仅能用于集中供热系统，也能用于区域热水供热系统；缺点是运行管理复杂，费用较高。随着工艺与技术的发展，现在水泵的质量提高了，无故障时间延长了，自动化调节控制程度提高了，机械循环热水采暖已越来越多地被采用。在机械循环热水采暖系统中，水流速度往往超过自水中分离出来的气体气泡的浮升速度，为了使气泡不致被带入立管，供水干管应按水流方向设上升坡度，使气泡随水流方向流动汇集到系统的最高点，通过在最高点的排气装置，将空气排出系统外。供、回水干管坡度宜采用0．003，不得小于0．002。回水干管的坡向与自然循环系统相同。二、机械循环热水采暖系统的形式机械循环热水采暖系统按系统的布置方式有垂直式与水平式，按供、回水干管分单管和双管系统，按供、回水干管敷设的位置有上分式、中分式和下分式，按回水的方向有上回式和下回式，按膨胀水箱的结构分闭式和开式系统。实际的采暖系统往往是以上几种形式的组合。建筑物的热水采暖系统高度超过50m时，宜竖向分区设置。1、双管上分下回式供水干管在上部，各层散热器并联在立管上，可用支管上的阀门对散热器进行单独调节。由于自然循环作用压力依然存在，仍存在上热下冷的失调现象，在四层以上建筑中垂直失调较明显。供水干管设在下部，系统的排气方法通常采用：1)供水立管上部设空气管，通过集气罐或膨胀水箱排气。集气罐要装在水平空气管下0．3m处，起隔断作用，可避免立管中的水进入空气管互相串通。同样，空气管与膨胀水箱膨胀管的连接点。也必须低于水平空气管，且不可水平直连上，否则与立管串通使水流循环混乱。这种方法通常只用在作用半径小或系统压力降小的热水采暖系统中。2)在顶层散热器上部设放气阀排除空气。与上分下回式系统相比，其优点是减少了主立管长度，管路热损失小，不同楼层散热器环路的阻力较易于平衡。尽管上层散热器环路作用压力大，但是由于其环路长度比底层的大，阻力也相应增大，故上下层冷热不均的问题不那么突出；供水干管可安装在地下室，热损失较小；而且管道随楼层由下向上安装，施工进度快，可以安装一层使用一层，能适应冬期施工的需要。缺点是排气较复杂，管材与阀件使用量较大，运行管理不够方便。3、中分式系统该系统供水干管敷设于中间楼层的顶棚下面。下部系统呈上供下回式，上部系统采用下供下回式(双管)，也可采用上供下回式(单管)。中分式系统可避免由于顶层梁底标高过低，致使供水干管挡住顶层窗户的不合理布置，并减轻了上供下回式楼层过多、易出现垂直失调的现象，但上部系统要增加排气装置。中分式系统可用于加建楼层的原有建筑物或上部建筑面积少于下部的“品”字形建筑。4、单管上分下回式在国外，这种系统在集中供热里使用越来越少。因为单管顺流式不能对每组散热器进行流量调节和热计量，在我国新建居住建筑也不再采用。跨越式中的跨越管的管径计算比较复杂，现在国内在设计时将该计算省略，跨越管管径与立管相同，易造成水力短路、热能的浪费，热力调节也不容易。也有采用跨越与顺流混合式系统，即上面几层为跨越式，下面几层为顺流式，但效果都不理想。为了便于单管系统的调节，国外也有采用特殊的阀门，但是因为价格昂贵，使用者很少。5、单管水平式按供水管与散热器的的连接方式，同样可以分为顺流式(水平串联式)和跨越式(水平并联式)。其优点是管路简单，无穿过各层楼板的立管，施工方便，总造价比垂直式系统低，有可能利用最高层的辅助空间(如楼梯间、厕所等)设置膨胀水箱，不必在顶棚上专设安置膨胀水箱的房间，不影响建筑物外形美观。与垂直式相同，水平顺流式，热水按先后顺序流经各组散热器，水温由近及远逐渐降低，不能对散热器进行个体调节，每层串联组数不宜过多，否则会出现尾部散热器片数过多而安不下；水平跨越式可以对各组散热器进行调节，但是因为跨越管的短路，进入散热器的流量较少，所需要的散热面积要大些。水平式系统的排气方式要比垂直式上供下回式系统复杂些。它需要在散热器上设置放气阀，或串联、并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。另外，还要考虑热补偿，避免串联管因热伸长造成连接处漏水。6、下分上回式下分上回式系统供水干管在下部，回水干管在上部，水自下而上流动，经膨胀水箱返回锅炉，因此也称倒流式。其主要优点是水与空气浮升方向一致，便于排除空气；供水总立管较短，无效热损失也小，而水温下高上低，对于缓解多层建筑上热下冷也有一定作用。倒流式在高温水系统中较为有利，回水干管在上部且水温低，不易汽化，便于用膨胀水箱定压，而且设置高度可以降低。其缺点是散热器传热系数较上分下回式低，散热面积有所增大。另外，该系统不可采用单管跨越式，以避免热水直接经跨越管流入回水管，造成散热器流量减少。7、上分上回式上分上回式系统的供水和回水干管均在上部敷设，可减少地面管道以及过门地沟的麻烦。要注意解决好上部排气、下部泄水的问题。该系统多用于工业厂房。8、异程式系统与同程式系统上面所介绍的各种图式都有一个特点：通过各个立管的循环环路的总长度并不相等，这种布置形式称为异程式系统。其特征是两立管间的供水与回水干管的流向相反。异程式系统供、回水干管的总长度短，但由于通过各个立管环路的压力损失不同，机械循环系统的作用半径大，连接立管较多，较难平衡。有时靠近总立管最近的立管，即使选用了最小的管径DNl5，仍有很多的剩余压力。初调节不当，就会出现近处立管流量超过要求，而远处立管出现流量失调而引起在水平方向冷热不均的现象。如果通过各个立管的循环环路的总长度都相等，就称为同程式系统。它可以消除或减轻系统的水平失调，而且其特征是两立管间的供水与回水干管的流向是相同的。最近立管工的循环环路与最远处立管Ⅳ的循环环路的总长度相等，供水干管与回水干管的流向相同。在较大的建筑物中，常采用同程式系统，但其管材消耗量要大于异程式系统。9、高层建筑采暖系统的形式随着城市的发展，高层建筑日益增多，对高层建筑采暖设计提出了新的问题。主要的问题是水静压力过大(远远超过了散热器的承压能力)和垂直失调。高层建筑热水采暖系统主要采用：1)单、双管混合式：在高度方向将楼层分为若干组，在每组内为双管系统，每组之间用单管连接。它既能象双管那样进行散热器个别调节，又象单管那样不会产生严重的水力失调。2)竖向分区式：在高度方向上分成两个或两个以上的系统。这种系统的热源多为集中供热的热网。