摘 要：很多朋友喜欢将采暖系统的水平干管或立管设计成地暖同程式。本文就地暖同程系统和朋友们一起学习，探讨这种系统需要注意的问题。
关键字：地暖同程系统；中间大阻力；重力附加
正 文：
一个朋友设计地暖，接我过去进行指导。不经意间看到他设计的另外一套图，风机盘管水系统平面图。他采用的是地暖同程系统，于是我想到了很多朋友在设计管路的时候都会优先选择地暖同程系统。和异程系统相比，地暖同程系统真的就那么完美吗？下面我们就一起探讨这个问题。
上图所示室外热水供暖干管地暖同程系统中，1#、2#、3#楼的室内系统均相同，如供水管段A-B、B-C和回水管段D-E、E-F的管径和长度均相同，又不进行调节，各楼流量是否相同？
这是一个地暖同程系统。三栋楼，热水经过的管路这样的：供水管路→楼1→管段FE→管段ED→回水管网；供水管路→管段AB→楼2→管段ED→回水管网；供水管路→管段AB→管段BC→楼3→回水管网。我们看到，每栋楼供回水与热网有相同的接点，并且每栋楼都经过两段相同长度的管段。因此，我们说三栋楼的热水走过相同长度的路程，属地暖同程系统。
我们暂时忽略弯头，三通等管件的局部阻力，仅考虑与长度有关的沿程阻力。沿程阻力=单位长度的管段阻力×管段长度。三个热用户热水经过了相同的路程，但是他们的阻力就一定相同吗？我们还要看单位长度的管段阻力。那么单位长度阻力又和什么有关系呢？
根据达西公式 我们可以得到，单位长度阻力与速度的二次方成正比。由体积流量=管道横截面积×流速，我们只要看看流量是否一样就可以定性得出结论了。
管段AB承担了用户2和用户3的供水流量；管段BC承担了用户3的供水流量；管段EF承担了用户1的回水流量；管段ED承担了用户1和用户2的回水流量；其中管段AB和管段ED承担了两个用户的流量，管段BC和管段FE承担了一个用户的流量。很明显，同样的用户，同样的管径，同样的时间内，承担两个用户流量的管段要比承担一个用户流量的流量要大，管段阻力也要大。
而上面我们已经推演过各用户经过的管段。用户1，管段FE和管段DE；用户2，管段AB和管段DE；用户3，管段AB和管段BC；
从上边可以看出，2#楼所在的管段承担的负荷要大些，因此阻力要大些，流量相应会小些。即中间楼要比边上的阻力大，流量小。负荷大就需流量大，相应管径要大，管径大，但管径相同。
沿水流方向，供水管自A→B的流量大于B→C，但如管径相同，因此水力坡降先陡后平；回水管则相反，自F→E的流量小于E→D，但如管径相同，因此水力坡降先平后陡。先陡后平的供水管水力坡降线，与先平后陡的回水管水力坡降线，画在水压图上，形成“两头大、中间小”的资用压差。通过以上分析，可清楚地看到2#建筑的许用压差相对最小。由于“室内系统均相同”，因此其得到的流量相对最少。这也是地暖同程系统的一种常见现象。
为减少这种“流量中间小，两边大”的不利情况，可以适当加大公共管段的管径，以便使得各段供、回水管的水力坡降（比摩阻）相近；在必要时使用阀门等人为干预各楼阻力，使阻力平衡率合格，以便让各楼实际流量满足计算工况的要求。
接下来，我们再看另外一种地暖同程系统，上供下回的双管系统。
通过上文的讨论，本着“流量中间小，两边大”的原则，我们是否可以得出最上和最下的热用户的流量大，中间用户的流量小呢？答案是否定的。因为我们忽略了重力的影响。
朋友们是否还记得土暖气的工作原理？土暖气是没有循环泵的，它是靠什么使得热水在系统中循环的呢？对，是由供水管和回水管中热水的密度差。我们也许还记得，采暖炉和散热器中心的高度差大些，采暖效果比较好。
重力作用引起的压力=（回水的密度-供水的密度）×重力加速度×高差
根据上式计算就可以计算由于密度差不同，不同水温下重力引起的附加循环动力。
我们再看看下边的下分三管地暖同程式，此热用户组可以是我们常见的住宅地暖同程式立管，或者某个办公大楼的一组地暖同程式干管。此时使用地暖同程系统和上述的上供下回的效果是一样的，“流量中间小，两边大”，底层用户得到的重力附加作用力最大，也最容易偏离设计流量值，产生垂直失调。
相比之下，下分双管异程式，从干管到末端用户，让各层用户随着管段阻力不断增加的阻力，削弱甚至抵消重力作用。即越往上管段阻力越大，但是重力作用力也越大。可以通过选取合理的单位长度阻力，让二者相互抵消。
下面我们直接引用网传张锡虎教授《民用建筑暖通空调设计的若干问题》中的数据：
供回水温度为95/70℃的重力作用压力值为：Δγ＝15.83mmH2O/m＝155.8Pa/m，考虑到各种实际运行工况，我们取0.67的系数，Δγ≌100Pa/m，供回水立管各分1/2，Δγ≌ 50Pa/m。再考虑局部阻力因素，故平均比摩阻取：R≌40Pa/m。
经过许多工程设计及实际运行检验，这样做可以大体上实现理想的水力平衡。
供回水温度为85/60℃的重力作用压力值为：Δγ＝14.59mmH2O＝143.1Pa，与95/70℃基本相同，仍可取比摩阻：R≌40Pa/m。
供回水温度为60/50℃的重力作用压力值为：Δγ＝4.83mmH2O＝47.8Pa，故系统立管比摩阻只能取：R≌20Pa/m。
很多朋友可能会用地暖同程系统以逃避水力计算。他们认为地暖同程了，效果就好，其实不一定。我们根据工程实际选择合理的系统形式。通过科学计算、合理取值才能把系统设计的更好。
参阅资料：
《民用建筑暖通空调设计的若干问题》张锡虎教授
《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）
《实用供热空调设计手册》（2008版）陆耀庆 主编
