摘要： 本文主要讨论了计量收费后单管跨越式供暖系统的特性、分流系数的影响以及有关设计参数的选择，并提出了一些设计新概念。实现热计量收费后，供热系统增加了可调性，各个散热器和用户安装了温控阀。用户可以根据自己的需要，随时调节散热装置的散热量。供热系统的基本情况发生了变化，因此应对原来的供热设计参数和设计方法进行修正，以适用热计量收费后的新情况。
关键词： 计量收费 单管跨越系统 分流系数 供回水参数
1 单管跨越系统的设计
室内单管采暖系统改造方案是指在现有的单管顺流式系统的基础上，在各层散热器的供回水间增加跨越管，散热器供水支管上安装温控阀，由此构成新的垂直串连单管跨越式系统。这种安装跨越管和温控阀的办法同样适用于单管形式的新建系统。其中，跨越管分流系数对于系统整体特性的影响较大，是问题的核心。
1.1 分流系数的选择对系统调节特性的影响
分流系统的大小直接影响流入散热器流量的大小、进出口温差，进而影响散热器的调节特性。图1显示了随分流系数变化，散热器相对流量和相对热量之间的关系。（横轴为相对流量）
图1分流系数对系统调节性能的影响
表1 在不同的分流系数下6个房间所需的散热器片数
分流系数
90%
80%
70%
50%
30%
10%
散热器片数
120
89
81
76
74
74
从图中可以看出，分流系数对调节性能的影响是非线性的。随着分流系数的增加，散热器调节特性逐渐向线性逼近。但是，为了使室内温度达到设计温度，室内设计散热器片数要随分流系数增加而增多。如表1所示某一建筑6个房间在不同分流系数下所需散热器的片数。
1.2 单管顺流改造成跨越管系统的设计
最有代表性的单管系统改造是加分流系数为70%的跨越管。如图2所示一实例，五层住宅的立管上有五组散热器，原来为单管顺流系统，现在改造为单管跨越系统。各个参数如表2、3所示。我们根据加跨越管后系统流量的变化、散热器散热量的变化情况等性质分别讨论单管跨越系统的系统改造设计问题。
表2 各个房间热负荷
楼层
1
2
3
4
5
围护传热系数W/℃
55.29
53.04
53.85
53.85
59.12
房间热负荷W
1492.83
1432.08
1453.95
1453.95
1596.24
1.2.1 加跨越管后系统阻力的变化
表3 改造系统设计参数
室外设计温度
室内计算温度
供水温度
回水温度
分流系数
-9℃
18℃
95℃
70℃
0.31
如图3加跨越管后，管路的总阻力系数发生了变化，设为S。设S1为散热器一侧阻力数，S2为旁通管一侧的阻力数。则有：
表4 旁通前后阻力变化
管段号
流量Kg/h
长度m
管径mm
总压降Pa
阻力数Pa/(m3/h)2
总阻力数Pa/(m3/h)2
温降℃
1
194.13
1
20
76.62
2033.081
1173
20.9
2
61.43
2
20
76.59
20296.48
1
255.56
2
20
323.4
4952.009
4952
5.02
表4为计算所得的数值。其中，1’为原单管顺流系统的管段。1和2是单管跨越系统中的散热器管段和旁通管段。2管段的长度为2m，1管段的长度为1m。可以看出加跨越管后，阻力数和压降都减少到原来的23.69%。从一个计算单元推广到整个系统，系统阻力减少到原来的25%左右。
1.2.2 加跨越管后散热器散热量的变化
加跨越管后，散热器流量减少，出口温度降低，导致散热量降低。但是散热器的供回水温差加大，抵消了部分流量减少所带来的散热量减少。从图4中各楼层散热量的变化可以看出：在设计工况下，加设跨越管，散热器的水流量减少了70%，可是散热量最多也只降低了8%。其原因主要是因为进出口水温的大温差弥补了因为水流量的大量减少而降低的热量散失。
图4 加装跨越管后，各层散热器散热量变化
1.2.3 加跨越管后室内温度的变化
根据散热量的变化来计算各层室内温度。原设计室内温度为18℃，计算结果发现，改造后各层温度都在16.5℃左右，全都不符合标准，偏离室内设计温度近2℃。
表5 改造后室内温度（在改造前散热面积和流量富余量不同的条件下）
1.00
1.02
1.04
1.06
1.08
1.10
1.12
1.00
16.34
16.59
17.08
17.31
17.50
17.85
18.20
1.50
17.03
17.41
17.78
18.15
18.51
18.87
19.22
2.00
17.46
17.83
18.20
18.57
18.94
19.20
19.45
目前实际在系统设计时都偏于保守，设计散热面积偏大，而且运行单位也一般采用大流量运行，因此现在较为保守的散热器设计可以弥补散热量的轻微减少而保证室温达到设计要求。由表5表示了在大于设计流量和设计面积的条件下，增加分流系数70%的跨越管后，室内温度的变化情况。可以看出，信捷职称论文写作发表网，当实际散热面积超过理论设计面积的10%以上，即使系统循环水量不变，改造后的室内温度也可以满足要求。
1.2.4 加跨越管后同程系统的稳定性
单管顺流加跨越管后，系统的流通面积大大提高。根据实际系统的水力计算，跨越安装前后立管阻力会减少80%以上。立管阻力过小，会造成严重的水平失调现象。在设计时，需要对系统进行认真的校核计算。
1.3 单管跨越管系统的新建设计
实现计量收费之后，系统必须具备可调节性，双管系统调节性优于单管系统。但是单管系统占用空间少，管道简单，适用性较广。如图5，左边系统入户干管布置在天花板下，各组散热器顺次连接，可以避免系统管道过门。右面系统管道可以布置在下一层天花板上，或埋入用户水泥垫层内，管道布置简单美观。从经济上分析，虽然散热器片数比双管系统要多，但是少使用了一根管道，所以总体造价少。
图5 单管跨越系统室内布置图
1.3.1 跨越管管径的选择
对跨越管管径的选择有两种意见，一种认为应该比散热器支路管径小一号，一种认为两者的管径应该保持一致。使用不等温降进行分析计算，观察这两种方案下的散热器温降。
表7 调整管径满足不同负荷
房间编号
1
2
3
4
5
20（同号）
19.45
18.7
37.88
18.95
20.8
调整后的温降
19.45
18.7
22.15
18.95
20.8
表6负荷如表2时不同方案下散热器温降
跨越管管径
1
2
3
4
5
15（小一号）
13.6
13.05
13.25
13.25
14.55
20（同号）
21.6
20.7
21
21
23.1
通过计算，如表6，可以看出小一号选择的温降小，这会使散热器流量变大（与其他分流系数情况比较），热调节特性不好。而选择同管径，其温降合适，调节特性改善。负荷同时增加或减少时，各散热器的温降不变，仍然使用同号管径最合适。
当部分散热器负荷改变（如第三组热负荷增加一倍），若仍按同管径设计，各个散热器温降如表7第一列所示，第三组散热器温降过大。所以，对于第三组散热器必须选择小一号的旁通管。调整后，温降如下表第二行所示。
因此，对于实际设计而言，选择什么样的跨越管管径，应该具体问题具体分析。
1.3.2 温控阀选择
目前温控阀有两种形式，一种是普通的高阻力阀门，一种是新兴的低阻力单管用温控阀。选择的标准是看是否满足阻力和温降的要求。
表8 使用高阻力温控阀散热器温降
房间编号
1
2
3
4
5
负荷一致
25.8
24.7
25.1
25.1
27.5
负荷不一致
21.55
20.7
42
21
23
