3.2 散热器热水供暖系统

散热器供暖是多年来建筑物内常见的一种供暖形式。工程实际中，低温热水供暖系统应用最为广泛。热水供暖系统按循环动力的不同，可以分为自然循环系统和机械循环系统。

3.2.1 自然循环热水供暖系统

自然循环热水供暖系统又称重力循环热水供暖系统，是以供回水密度差产生的重度差为循环动力，推动热水在系统中循环流动的供暖系统。

自然循环热水供暖系统的工作原理如图3-10所示。系统充水后，水在锅炉中被加热，水温升高而密度变小，沿供水管上升流入散热设备；热水在散热设备中放热后，水温降低而密度增加，沿回水管流回锅炉再次加热；热水不断地被加热和放热，如此循环流动。

3.2.2 机械循环热水供暖系统

机械循环热水供暖系统是依靠循环水泵提供的动力使热水循环流动的供暖系统。它的作用压力比自然循环供暖系统大得多，因此系统的作用半径大，是应用最多的供暖系统。

机械循环热水供暖系统的形式多样，主要有垂直式和水平式两大类。

1.垂直式系统

所谓垂直式供暖系统，是指热媒沿垂直方向供给各楼层的散热器并放出热量的供暖系统。这种系统穿楼板的立管较多，施工难度大，耗用管材多，系统总造价高；优点是系统的空气排除效果较好。

（1）上供下回式系统：如图3-11所示，该系统的供水干管敷设在所有散热器之上（顶层顶棚下或吊顶内），水流沿散热器立支管自上而下流过各楼层散热器，回水干管敷设在底层（地下室、地沟内或底层地面上）。图中，立管Ⅰ、Ⅱ为垂直双管式系统，立管Ⅲ为垂直单管顺流式系统，立管Ⅳ为垂直单管带跨越管式系统。其中，垂直双管式系统各楼层散热器均形成独立的循环环路，由于受到自然循环作用压力的影响，存在着沿垂直方向各楼层温度逐层降低的垂直失调现象。因此，垂直双管系统的建筑物层数不宜超过4层。上供下回式系统在工程实际中应用较为广泛。

（2）下供下回式系统：如图3-12所示，该系统的供、回水干管都敷设在底层散热器的下面（地下室、地沟内或底层地面上）。由于供、回水干管集中布置在下部，干管的无效热损失小，系统的安装可以配合土建施工进度进行。但系统的空气排除困难，因此应设专用空气管排气或在顶层散热器上设手动放气阀排气。该系统适用于顶层顶棚难以布置管道的建筑物。

（3）下供上回式（倒流式）系统：如图3-13所示，该系统的供水干管敷设在下部（地下室、地沟内或底层地面上），回水干管敷设在顶部（顶层顶棚下或吊顶内），水流沿散热器立支管自下而上流动，故亦称倒流式系统。适用于高温热水供暖系统，可以有效避免高温水汽化。

（4）中供式系统：如图3-14所示，该系统的总供水干管敷设在系统的中部。总供水干管以下为上供下回式；总供水干管以上可以采用下供下回式，如图3-14a所示，也可采用上供下回式，如图3-14b所示。该系统适用于顶层顶棚难以布置管道的建筑物，能减轻上供下回式系统楼层过多而易出现的垂直失调现象。

（5）混合式系统：如图3-15所示，该系统是由下供上回式系统Ⅰ与上供下回式系统Ⅱ这两组系统串联组成的。这种由两种或两种以上基本形式组合而成的供暖系统称为混合式供暖系统。

（6）同程式系统与异程式系统：供暖系统中，若通过供暖系统各循环环路的总长度都不相等，称为异程式系统，如图3-16所示，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ代表三个不同的简化循环环路。异程式系统容易出现近热远冷（相对于距离系统热力入口的远近而言）的水平失调现象。若通过供暖系统各循环环路的总长度基本相等，称为同程式系统，如图3-17所示。同程式系统能够克服水平失调现象，但耗用管材较多。

2.水平式系统

所谓水平式供暖系统，是指热媒沿水平方向供给楼层的各组散热器并放出热量的供暖系统。这种系统构造简单，管道穿楼板少，施工简便，节省管材，系统总造价低。缺点是系统的空气排除较麻烦，应在每组散热器上装设手动放气阀排气。

水平式系统按水平管与散热器的连接方式不同，有水平单管串联式（又称水平单管顺流式）和水平单管跨越管式系统，如图3-18和图3-19所示。

3.2.3 高层建筑热水供暖系统常用形式

高层建筑由于层数多、高度大，因此建筑物热水供暖系统产生的静压较大，垂直失调问题也较严重。应根据散热器的承压能力、室外供热管网的压力状况等因素来确定系统形式。

目前，国内高层建筑热水供暖系统常用的形式有：

1.竖向分区式供暖系统

高层建筑热水供暖系统在垂直方向分成两个或两个以上的独立系统，称为竖向分区式供暖系统。建筑物高度超过50m时，热水供暖系统宜竖向分区设置。系统的低区通常与室外管网直接连接，按高区与室外管网的连接方式主要分为两种：

（1）设热交换器的分区式供暖系统：如图3-20所示，该系统的高区通过热交换器与外网间接连接。热交换器作为高区的热源，高区设有循环水泵、膨胀水箱，独立成为与外网压力隔绝的完整系统。这种系统比较可靠，适用于外网是高温水的供暖系统。

（2）双水箱分区式供暖系统：如图3-21所示，该系统将外网的水直接引入高区，当外网的供水压力低于高层建筑的静压时，可在供水管上设加压水泵，使水进入高区上部的进水箱。高区的回水箱设非满管流动的溢流管与外网回水管相连。两水箱与外网压力隔绝，利用两水箱的高差h使水在高区内自然循环流动。这种系统的投资比设热交换器低，但由于采用开式水箱，易使空气进入系统，增加了系统的腐蚀因素，适用于外网是低温水的供暖系统。

2.双线式供暖系统

高层建筑的双线式供暖系统能分环路调节，因为在每一环路上均设置有节流孔板、调节阀门。主要有以下两种：

（1）垂直双线单管式供暖系统：如图3-22所示，系统的散热器立管由上升立管和下降立管（双线立管）组成，垂直方向各楼层散热器的热媒平均温度近似相同，有利于避免垂直失调现象。系统在每根回水立管末端设置节流孔板，以增大各立管环路的阻力，可减轻水平失调现象。

（2）水平双线单管式供暖系统：如图3-23所示，系统水平方向各组散热器的热媒平均温度近似相同，有利于避免水平失调现象。系统在每根水平管线上设置调节阀进行分层流量调节，在每层水平回水管线末端设置节流孔板，以增大各水平环路的阻力，可减轻垂直失调现象。

3.单双管混合式供暖系统

如图3-24所示，这种系统是将垂直方向的散热器按2~3层为一组，在每组内采用双管系统，而组与组之间采用单管连接。这样既可避免楼层过多时双管系统产生的垂直失调现象，又能克服单管系统散热器不能单独调节的缺点。