自《住宅设计标准》实施以来，下供下回双管采暖系统在住宅楼内系统中开始广泛采用。其一般使用在顶层难以设置水平干管或标准较高的多层建筑中，将水平供、回水干管敷设在地沟内，形式较为灵活，而由于下供下回双管采暖系统必须考虑自然循环压力，水力计算一般较为复杂。
本文便通过定性分析下供下回双管采暖系统同程式散热器和分户计量系统中的水力计算，以供设计人员参考。
01
计算模型设定
1）本模型为普通三层建筑的散热器和分户热计量下供下回共用立管，温降只存在于散热设备中，采暖系统其他位置均没有温降。
2）每层用户对于共用立管而言，供、回水温度相同。即供、回水立管内热媒温度总是设定值：散热器采暖供、回水立管温度为75℃/50℃；低温地板辐射采暖供、回水共用立管温度为45℃/35℃。
3）每层散热器阻力，即每层热计量户内系统阻力均相同。散热器总阻力以符号Hs代替，分户热计量户内系统阻力以符号Hh代替，立管内流速（ｖ）相同。
4）外网和室内水平干管对于同一立管的各并联环路，其阻力相同，以符号Hw代替。
02
供下回双管异程式采暖系统
见图1和图2，三个并联环路分别为：H1：A→①→B；H2：A→②→B；H3：A→③→B。由图可见，各环路局部阻力系数ξ分别为：一层2×1.5；二层2×2.5；三层2×3.5。
图1 散热器下供下回异程式采暖立管
图2 分户热计量下供下回异程式采暖共用管
1 机械循环水力计算
H1=Hw Hs(Hh) ⊿Pm1 ⊿Pi=Hw Hs(Hh) 2h1λρv2/2d 2×1.5ρv2/2；
H2=Hw Hs(Hh) ⊿Pm2 ⊿Pi=Hw Hs(Hh) 2(h1 h2)λρv2/2d 2×2.5ρv2/2；
H3=Hw Hs(Hh) ⊿Pm3 ⊿Pi=Hw Hs(Hh) 2(h1 h2 h3)λρ⊿2/2d 2×3.5ρ⊿2/2；
则得到：
H3-H2=h3λρv2/d=2.8λρv2/d ρv2;
H2-H1=h2λρv2/d=2.8λρv2/d ρv2。
式中：H1—第一环路总阻力；H2—第二环路总阻力；H3—第三环路总阻力；⊿Pm—沿程阻力损失；⊿Pi—局部阻力损失。由此可以得出结论：一层环路阻力最小，三层环路阻力最大，各层阻力只与所在层数有关，层数越高，阻力越大。且机械循环各层的总阻力只与高度有关，高度越大，阻力越大。
2 自然循环水力计算
假设一层散热设备到锅炉房热水加热高度中线的垂直距离为h；到一层、二层、三层环路的自然作用压力分别为⊿P1、⊿P2、⊿P3。则得到：
⊿P1=gh(ρh-ρg)；
⊿P2=gh(ρh-ρg) gh2(ρh-ρg)；
⊿P3=gh(ρh-ρg) gh2(ρh-ρg) gh3(ρh-ρg)；
⊿P3-⊿P2=gh3(ρh-ρg)=2.8g(ρh-ρg)；
⊿P2-⊿P1=gh2(ρh-ρg)=2.8g(ρh-ρg)；
⊿P3-⊿P1=gh2(ρh-ρg) gh3(ρh-ρg)=5.6g(ρh-ρg)。
从该水力计算可得出结论：自然作用压力只与高度有关，高度越大，自然作用压力越大。75℃/50℃低温热水，在单位高度上的自然作用压力⊿P为：
gh(ρh-ρg)=9.81×1×(988.04-974.84)=136.95Pa；
45℃/35℃低温热水，在单位高度上的自然作用压力⊿P为：
gh(ρh-ρg)=9.81×1×(994.03-990.21)=37.47Pa。
3 总压力损失
在机械循环下供下回双管异程式采暖系统中，机械循环产生的阻力和自然循环带来的压力，在本模型中都只随高度变化，且随高度的增加而增加，因此是相互抵消的。
当某一高差内的机械循环产生的阻力和自然循环带来的压力相等，即当H3-H2=h3λρｖ2/d ρｖ2=gh3(ρh-ρg)时，系统可达彻底的水力平衡。
由于ρ≈(ρh-ρg)/2，上式可以简化为：ｖ2(λh3/d 1)=2gh3；摩擦系数λ和重力加速度g是固定值，因此确定某一高差h3两个环路的水力平衡时，只需调整高差间管径d及热媒流速ｖ。也可按照单位高度自然循环的作用压力，来控制机械循环产生的单位摩擦阻力损失。即当低温热水为75℃/50℃时，单位摩擦阻力损失应控制在136.95/2Pa左右；当低温热水为45℃/35℃时，立管单位摩擦阻力损失应控制在37.47/2Pa左右。
高于上值时，自然循环作用减弱，机械循环作用增强，越下层越热，可能产生下层过热的垂直失调；相反，低于上值时，机械循环作用减弱，相应自然循环作用增强，可能产生上层过热的垂直失调。
从立管单位摩擦阻力上看，低温地板辐射低于正常设计取值，因而需要增大立管管径，但是低温地板辐射户内系统阻力在3×104Pa上下，远远大于立管阻力（低温地板辐射系统约111Pa），因此低温地板辐射采暖立管按正常取值，即按散热器采暖立管取值（散热器系统约400Pa），总阻力增加也在2%范围内，依然不影响水力平衡。
总 结
① 散热器和分户热计量共用立管，由于只有采用下供下回双管异程式采暖系统，机械循环产生的阻力和自然循环带来的压力是相互抵消的，因此应采用下供下回双管异程式采暖系统。② 如果解决了系统底层的承压和热媒的沿程温降问题，下供下回双管异程式采暖立管可以并联无穷多个楼层，也就是说，高层建筑可不必分区。③ 遵循“干管宜大，支管宜小”的选管原则。
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