5.9 供暖管道设计及水力计算

5.9.1 供暖管道材质要求。
    近几年来，随着供暖系统热计量技术的不断完善和强制性的应用，供暖方式出现了多样化，同时也带来了供暖管道材质的多样化。目前，在供暖工程中，除了可选用焊接钢管、镀锌钢管外，还可选用热镀锌钢管、塑料管、有色金属管、金属和塑料复合管等管道。
    金属管道的使用寿命主要与其工作压力有关，与工作温度关系不大，但塑料管道的使用寿命却与其工作压力和工作温度都密切相关。在一定工作温度下，随着工作压力的增大，塑料管道的寿命将缩短；在一定的工作压力下，随着工作温度的升高，塑料管道的使用寿命也将缩短。所以，对于采用塑料管道的辐射供暖系统，其热媒温度和系统工作压力不应定得过高。另外，长时间的光照作用也会缩短塑料管道的寿命。根据上述情况等因素，本条文作出了对供暖管道种类应根据其工作温度、工作压力、使用寿命、施工与环保性能等因素，经综合考虑和技术经济比较后确定的原则性规定。通常，室内外供暖干管宜选用焊接钢管、镀锌钢管或热镀锌钢管，室内明装支、立管宜选用镀锌钢管、热镀锌钢管、外敷铝保护层的铝合金衬PB管等，散热器供暖系统的室内埋地暗装供暖管道宜选用耐温较高的聚丁烯(PB)管、交联聚乙烯(PE—X)管等塑料管道或铝塑复合管(XPAP)，地面辐射供暖系统的室内埋地暗装供暖管道宜选用耐热聚乙烯(PE—RT)管等塑料管道。另外，铜管也是一种适用于低温热水地面辐射供暖系统的有色金属加热管道，具有导热系数高、阻氧性能好、易于弯曲且符合绿色环保要求的特点，正逐渐为人们所接受。
    本条文还规定了各种管道的质量，应符合国家现行有关产品标准的规定。其中，PE—X管采用《冷热水用交联聚乙烯(PE—X)管道系统》GB/T 18992；PB管采用《冷热水用聚丁烯(PB)管道系统》GB/T 19473；铝合金衬PB管采用《铝合金衬塑复合管材与管件》CJ/T 321；PE—RT管采用《冷热水用耐热聚乙烯(PE—RT)管道系统》CJ/T 175；PP—R管采用《冷热水用聚丙烯管道系统》GB/T 18742；XPAP管采用《铝塑复合压力管》GB/T 18997；铜管采用《无缝铜水管和铜气管》GB/T 18033。
5.9.2 不同系统管道分开设置的规定。
    条文中1～4款所列系统同散热器供暖系统比较，热媒参数、阻力特性、使用条件、使用时间等方面，不是完全一致的，需分开设置，通常宜在建筑物的热力入口处分开；当其他系统供热量需要单独计量时，也宜分开设置。
5.9.3 热水供暖系统热力入口装置的设置要求。
    1 集中供暖系统应在热力入口处的供回水总管上分别设置关断阀、温度计、压力表，其目的主要是为了检修系统、调节温度及压力提供方便条件。
    2 过滤器是保证管道配件及热量表等不堵塞、不磨损的主要措施；旁通管是考虑系统运行维护需要设置的。热力入口设有热量表时，进入流量计前的回水管上应设置滤网规格不宜小于60目的过滤器，在供水管上一般应顺水流方向设两级过滤器，第一级为粗滤，滤网孔径不宜大于3.0mm，第二级为精过滤器，滤网规格宜不小于60目。
    3 静态水力平衡阀又叫水力平衡阀或平衡阀，具备开度显示、压差和流量测量、限定开度等功能。通过改变平衡阀的开度，使阀门的流动阻力发生相应变化来调节流量，能够实现设计要求的水力平衡，其调节性能一般包括接近线性线段和对数(等百分比)特性曲线线段。平衡阀除具有水力平衡功能外，还可取代一个热力入口处设置的用于检修系统的手动阀，起关断作用。
    虽然通过安装静态水力平衡阀，能够较好地解决供热系统中各建筑物供暖系统间的静态水力失调问题，但是并非每个热力入口处都要安装，一定要根据水力平衡要求决定是否设置。
    静态水力平衡阀既可安装在供水管上，也可安装在回水管上，但出于避免气蚀与噪声等的考虑，宜安装于回水管上。
    除静态水力平衡阀外，也可根据水力平衡要求和建筑物内供暖系统的调节方式，选择自力式压差控制阀、自力式流量控制阀等装置。
    4 为满足供热计量和收费的要求，促进供暖系统的节能和科学管理，除了多个热力入口设置一块共用的总热量表用于热量(费)结算的情况外，每个热力入口处均应单独设置一块热量结算表；考虑到回水管的水温较供水管低，有利于延长热量表的使用寿命，热量表宜设在回水管上。
    为便于热计量和减少热力入口装置的投资，在满足供暖系统设计合理的前提下，应尽量减少单栋楼热力入口的数量。
5.9.4 供暖干管和立管等管道上阀门的设置。
    在供暖管道上设置关闭和调节装置是为系统的调节和检修创造必要的条件。当有调节要求时，应设置调节阀，必要时还应同时设置关闭用的阀门；无调节要求时，只设置关闭用的阀门即可。
    根据供暖系统的不同需要，应选择具备相应功能的阀门。用于维修时关闭的阀门，宜选用低阻力阀门，如闸阀、双偏心半球阀或蝶阀等；需承担调节及控制功能的阀门，应选用高阻力阀门，如截止阀、静态水力平衡阀、自力式压差控制阀等。
5.9.5 供暖管道热膨胀及补偿。强制性条文。
    供暖系统的管道由于热媒温度变化而引起热膨胀，不但要考虑干管的热膨胀，也要考虑立管的热膨胀，这个问题必须重视。在可能的情况下，利用管道的自然弯曲补偿是简单易行的，如果自然补偿不能满足要求，则应根据不同情况通过计算选型设置补偿器。对供暖管道进行热补偿与固定，—般应符合下列要求：
    1 水平干管或总立管固定支架的布置，要保证分支干管接点处的最大位移量不大于40mm；连接散热器的立管，要保证管道分支接点由管道伸缩引起的最大位移量不大于20mm；无分支管接点的管段，间距要保证伸缩量不大于补偿器或自然补偿所能吸收的最大补偿率；
    2 计算管道膨胀量时，管道的安装温度应按冬季环境温度考虑，一般可取0℃～5℃；
    3 供暖系统供回水管道应充分利用自然补偿的可能性；当利用管道的自然补偿不能满足要求时，应设置补偿器。采用自然补偿时，常用的有L形或Z形两种形式；采用补偿器时，要优先采用方形补偿器；
    4 确定固定点的位置时，要考虑安装固定支架(与建筑物连接)的可行性；
    5 垂直双管系统及跨越管与立管同轴的单管系统的散热器立管，当连接散热器立管的长度小于20m时，可在立管中间设固定卡；长度大于20m时，应采取补偿措施；
    6 采用套筒补偿器或波纹管补偿器时，需设置导向支架；当管径大于等于DN50时，应进行固定支架的推力计算，验算支架的强度；
    7 户内长度大于10m的供回水立管与水平干管相连接时，以及供回水支管与立管相连接处，应设置2～3个过渡弯头或弯管，避免采用”T”形直接连接。
5.9.6 供暖管道敷设坡度的规定。
    本条文是考虑便于排除供暖管道中的空气，参考国外有关资料并结合具体情况制定的。当水流速度达到0.25m/s时，方能把管中空气裹挟走，使之不能浮升；因此，采用无坡敷设时，管内流速不得小于0.25m/s。
5.9.7 关于供暖管道穿越建筑物的规定。
    在布置供暖系统时，若必须穿过建筑物变形缝，应采取预防由于建筑物下沉而损坏管道的措施，如在管道穿过基础或墙体处埋设大口径套管内填以弹性材料等。
5.9.8 供暖管道穿越建筑物墙防火墙的规定。
    根据《建筑设计防火规范》GB 50016的要求做了原则性规定。具体要求，可参照有关规范的规定。
    规定本条的目的，是为了保持防火墙墙体的完整性，以防发生火灾时，烟气或火焰等通过管道穿墙处波及其他房间；另外，要求对穿墙或楼板处的管道与套管之间空隙进行封堵，除了能防止烟气或火焰蔓延外，还能起到防止房间之间串音的作用。
5.9.9 供暖管道与其他管道敷设的要求。
    规定本条的目的，是为了防止表面温度较高的供暖管道，触发其他管道中燃点低的可燃液体、可燃气体引起燃烧和爆炸，或其他管道中的腐蚀性气体腐蚀供暖管道。
5.9.10 室内供暖管道保温条件。
    本条是基于使热媒保持一定参数，节能和防冻等因素制定的。根据国家新的节能政策，对每米管道保温后的允许热耗、保温材料的导热系数及保温厚度相对以及保护壳做法等都必须在原有基础上加以改善和提高，设计中要给予重视。
5.9.11 室内供暖系统各并联环路的水力平衡。
    关于室内热水供暖系统各并联环路之间的压力损失差额不大于15％的规定，是基于保证供暖系统的运行效果，并参考国内外资料而规定的。一般可通过下列措施达到各并联环路之间的水力平衡：
  1 环路布置应力求均匀对称，环路半径不宜过大，负担的立管数不宜过多。
    2 应首先通过调整管径，使并联环路之间压力损失相对差额的计算值达到最小，管道的流速应尽力控制在经济流速及经济比摩阻下。
    3 当调整管径不能满足要求时，可采取增大末端设备的阻力特性，或者根据供暖系统的形式在立管或支环路上设置适用的水力平衡装置等措施，如安装静态或自力式控制阀。
5.9.12 室内供暖系统总压力要求。
    规定供暖系统计算压力损失的附加值采用10％，是基于计算误差、施工误差及管道结垢等因素综合考虑的安全系数。
5.9.13 供暖管道中热媒最大允许流速规定。
    关于供暖管道中的热媒最大允许流速，目前国内尚无专门的试验资料和统一规定，但设计中又很需要这方面的数据，因此，参考国外的有关资料并结合我国管材供应等的实际情况，作出了有关规定。
    最大流速与推荐流速不同，它只在极少数公用管段中为消除剩余压力或为了计算平衡压力损失时使用，如果把最大允许流速规定的过小，则不易达到平衡要求，不但管径增大，还需要增加调压板等装置。前苏联在关于机械循环供暖系统中噪声的形成和水的极限流速的专门研究中得出的结论表明，适当提高热水供暖系统的热媒流速不致于产生明显的噪声，其他国家的研究结果也证实了这一点。
5.9.14 防止热水供暖系统竖向水力失调的规定。
    规定本条是为了防止或减少热水在散热器和管道中冷却产生的重力水头而引起的系统竖向水力失调。当重力水头的作用高差大于10m时，并联环路之间的水力平衡，应按下式计算重力水头：