供热工程建设与高效运行研讨会 论文集 2015·4热水管网中局部阻力当量长度比例的选取燕勇鹏（中国市政工程华北设计研究总院有限公司，天津 300074）摘要： 热水管网水力计算中，如果不能很好地把握局部阻力当量长度百分数 α 的取值，使计算结果与实际值偏差过大，造成系统的大流量运行，最终导致供暖系统的实际运行工况偏离设计工况，影 响着实际供暖效果本文通过 4 个工程实例来探讨 α 的取值，为以后的水力计算提供一些参考关键词： 水力计算； 局部阻力当量长度百分数 α； 大流量； 无补偿冷安装1概述热水管网设计中，设计人员在水力计算时如果不能很好地把握局部阻力当量长度百分数 的取值， 那么计算结果将会偏离实际运行工况， 实际情况常常是供热系统在大流量下运行 大流量运行在一定程 度上掩盖了系统水力失调的情况、增加耗热量、提高耗电量，甚至会烧毁电机所以设计人员应该比较 准确地把握 的取值，使水力计算结果比较符合系统的实际运行情况2水力计算方法热水管网设计中，水力计算常在可行性研究阶段进行，由于施工图还没有绘制，设计师就不能对工 程中实际的局部阻力进行准确的计算，为了简便，常采用当量长度法，这时热水网路的总压降就等于： ΔP R(l ld ) (1 )Rl式中 ——局部阻力当量长度百分数，% R——比摩阻，每米管长的沿程损失，Pa/m L——管道的实际长度，m3水力计算中存在的问题那么在管网设计中，设计人员就只能凭经验对H(mH2O)取值来计算阻力损失了。
目前存在着阻力计算过A于保守的做法，对 取值过于安全，从而所得出的阻力损失偏大水泵选型时，在扬程的富裕系数、热 源内部阻力、 用户阻力等数值的确定中， 又取高限不 取低限， 层层附加， 结果又使选择的水泵扬程大大高 于热网系统的实际阻力这些做法使计算结果与实际值偏差过大， 使得管网的实际特性曲线比设计计算出的特性曲线低缓 （见3 B12G(kg/h)1.设计中管路的特性曲线 2.实际运行时管路的特性曲线3.循环水泵的性能曲线 A.设计工作点 B.实际工作点图 1 水泵与热水管路特性曲线图 1） ，造成系统的大流量运行，最终导致供暖系统的实际运行工况偏离设计工况，影响实际供热效果《煤气与热力》杂志编辑出版 · 139 ·供热工程建设与高效运行研讨会2015·4论文集 4大流量运行的危害①大流量运行，在一定程度上掩盖了系统水力失调的情况 如果系统存在水力失调， 流量越大越有利于热力工况水平失调的消除 因为供热系统大流量的运行方式， 是靠提高末端用户换热器的换热能力， 抑制近端用户换热器换热能力的办法来达到消除系统热力 工况水平失调的目的即各热用户流量分配不均的问题并未解决② 大流量运行增加了供热量的浪费。
在供热系统热力工况失调的情况下，采用大流量运行，近端 用户温度超过设计温度，造成了热量的浪费③ 大流量运行提高了耗电费用根据《民用建筑节能设计标准》规定，供热系统中循环水泵的电 功率一般控制在单位供热建筑面积为 0.35~0.45 W/m2 范围内 而在大流量运行时， 我国目前系统循环水 泵的实际电功率在 0.5~0.6 W/m2 之间，耗电量增加 11%~33%[1]④ 水泵工作点右移，如果超过了水泵特性区，水泵电机的电流将超过允许额定值，从而导致电机 过热，长期运行，甚至烧毁电机所以，在管网设计时，设计人员就应该比较准确地对 α 取值，进而进行水力计算，使计算结果比较 符合系统的实际运行情况5几种常用的热网设计方法①传统设计 传统热网设计中，采用有补偿直埋的敷设方法，供回水管上都装设补偿器②仅供水管装设补偿器设计中 DN600 及以上的供水管由于热水温度高而采用设置补偿器的有补偿敷设方式，而回水管采 用无补偿冷安装敷设③预热或无补偿冷安装设计 供热管道满足安定性分析后可采用预热安装和无补偿冷安装方式预热安装不需要补偿器， 管道轴向应力相当于无补偿冷安装方式中轴向应力的一半， 整个系统在较 低应力水平下运行；无补偿冷安装供热系统中应力水平最高，需克服管道发生局部屈曲的危险，大管径 壁厚应通过计算适当增加。
6工程实例分析下文通过几个工程实例来探讨 α 的取值这 4 个实例都是在施工图完成的基础上，通过整理弯头、 变径、补偿器、阀门和三通等管件的局部阻力，折合成当量长度[2]，计算出 α 的实际值，从而进行分析 的实例中每个工程都考虑了传统设计、仅供水管装设补偿器和预热或无补偿冷安装设计三种情况①工程一表 1 工程一供回水管上都装设补偿器· 140 ·《煤气与热力》杂志编辑出版 项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN80059304.622.46.491.4124.80.21DN70060403.919.2077.6100.70.17DN6007850024.65.799.3129.60.17供热工程建设与高效运行研讨会 论文集 2015·4表 2 工程一仅供水管装设补偿器表 3 工程一预热或无补偿冷安装设计②工程二表 4 工程二供回水管上都装设补偿器表 5 工程二仅供水管装设补偿器表 6 工程二预热或无补偿冷安装设计③工程三：表 7 工程三供回水管上都装设补偿器表 8 工程三仅供水管装设补偿器表 9 工程三预热或无补偿冷安装设计《煤气与热力》杂志编辑出版 · 141 ·项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN1200487575.27.536.815451.2585.70.12DN10001968180.6614.614.2120.4335.80.17DN90068105.2600157.8163.060.24项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN1200487575.27.5156.415451.2705.30.14DN10001968180.6651.114.2120.4372.30.19DN90068105.26130157.8176.060.26项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN1200487575.27.5303.615451.2852.50.17DN10001968180.6694.914.2120.4416.10.21DN90068105.26260157.8189.060.28项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN9002138157.85.26013.6157.8334.460.16DN70034258.2006064.20.19项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN9002138157.85.265213.6157.8386.460.18DN70034258.204.860690.20项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN9002138157.85.2610413.6157.8438.460.21DN70034258.209.66073.80.22项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN80059304.606.491.4102.40.17DN70060403.90077.681.50.13DN6007850005.799.31050.13项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输配干线DN80059304.611.26.491.4113.60.19DN70060403.99.6077.691.10.15DN6007850012.35.799.3117.30.15供热工程建设与高效运行研讨会2015·4论文集 ④工程四表 10 工程四供回水管上都装设补偿器表 11 工程四仅供水管装设补偿器表 12工程四预热或无补偿冷安装设计从表 1~9 可以看出，三通的局部阻力损失占总局部阻力损失的很大份额，达到 50%~90%。
由表 1~12 可以得出这四个工程管网设计中，三种不同设计方法的局部阻力当量长度百分数 α 的数 值范围，汇总见表 13表 13 四个工程三种不同设计方法的局部阻力当量长度百分数 的值从表 13 可以看出，①输送干线的 α 比输配干线的 α 值小这是由于输送干线上没有三通，而三通的局部阻力损失占总局部阻力损失的很大份额； ②供回水管装设补偿器设计方法的 α 值最大， 预热安装 或无补偿冷安装设计方法的 α 值最小7结论①输送干线的 α 值比输配干线的小；②供回水管都装设补偿器的设计方法中：输送干线 α 取值在 0.06 左右，输配干线 α 取值在0.17~0.28 左右；③仅供水管装设补偿器的设计方法中： 输送干线 α 取值在 0.04 左右， 输配干线 α 取值在 0.14~0.26左右；④预热安装或无补偿冷安装设计方法中：输送干线 α 取值在 0.02 左右，输配干线 α 取值在0.12~0.24 左右；⑤当沿途三通较多时，输配干线 α 的值取较大值，反之取较小值；⑥建议采用预热安装或无补偿冷安装的设计方法参考文献：[1] 石兆玉. 供热系统运行调节与控制[M]. 北京：清华大学出版社，1994：123-135.[2] 贺平，孙刚，王飞. 供热工程（第四版）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2009：439-440.作者简介：燕勇鹏（1986- ） ，男，山西沁源人，工程师，硕士，从事供热工程的设计、研究及咨询工作。
· 142 ·《煤气与热力》杂志编辑出版 项目供回水管装设补偿器仅供水管装设补偿器预热无补偿设计输送干线0.060.040.02输配干线0.17~0.280.14~0.260.12~0.24项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输送干线DN90010507131.50047.60179.10.02项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输送干线DN90010507131.531.6227.547.60406.60.04项目管径长度弯头总 Ld变径总 Ld补偿器总 Ld阀门总 Ld三通总 Ld总 Ldα=Ld/L输送干线DN90010507131.5045547.60634.10.06。