土暖气热水循环原理与特点
虽然燃煤土暖气的单体规模较小，但是按照系统的循环动力也可以分为自然循环系统和机械循环系统，单纯的依靠供回水的密度差进行循环的系统称为自然循环系统。如果系统管路比较长，造成流动阻力较大，这时候需要增加水泵克服管网阻力，这种系统称为机械循环系统。
在实际安装过程中，无论是自然循环还是机械循环，都必须考虑采暖炉泄压问题，这是因为阀门有可能误操作关闭，造成管道阻塞，采暖炉内部热水在高温条件下就会气化，体积增加上千倍，压力瞬间升高，锅炉无法承受高压而爆炸，给用户带来生命财产损失，设置泄压管可以及时泄压，保证炉子内部压力正常，从而防止了采暖炉瞬间高压带来的危害。
1. 1 土暖气自然循环热水采暖系统
假设只有一个加热中心和一个散热中心，通过供水管和回水管将加热中心与散热中心连接起来，系统的高处安装一个膨胀水箱，其功能主要包括容纳热水受热膨胀后的体积，排空管道内部气体，管网充水定压，在土暖气工作之前，从补水箱中充满冷水，当冷水在锅炉位置加热之后，密度减小，同时受到从散热器流回来的密度较大的回水驱动，这样整个循环变成热水沿着供水干管上升流入散热器，在散热器中被冷却之后沿着回水干管流入锅炉，系统循环动力为:ΔP=g·h·(ρ h－ ρg ) + ΔP f(1)式中:ΔP—重力循环系统作用的压力，Pa;g—重力加速度，m/s 2 ;h—冷却中心至加热中心的垂直距离，m;ρ h —回水密度，kg/m 3 ;ρ g —供水密度，kg/m 3 ;ΔPf —热水在沿程管道中冷却产生的附加压力，Pa。按照补水箱定压点的位置分为采暖炉出口定压与采暖炉入口定压从水压图中可以看出锅炉出口定压的主要特点是，整个系统中运行时的动水压小于静水压，补水箱作用包括吸收膨胀水量、系统定压、安全泄压，虽然管内水流速度较小，但补水箱水位与供水干管需要一定的高差来克服可能出现负压的问题。考虑到采暖炉内部产生的气泡可能进入供水干管，这
时候需要保证水流与气流的方向一致，而且有向上1% ～3%的坡度，这是因为自然循环的水流速度通常小于气泡上升速度，水流如果沿着下坡走的话，气泡逆向流动造成的循环阻力相对于锅炉的动力来说比较大，如当供回水温度为 95/70℃ 时，每米高差可以产生的动力为 156Pa。相关研究表明 1 个 2cm 的气泡在下降的回水管中就能产生192Pa 反循环力，所以管道系统在上凸处应设置排气管，排气管高度与水箱齐平。
锅炉入口定压的主要特点是整个系统无论是在运行还是停止，管道内任何一点的压力均超过大气压力，这样就不会引起气化或者吸入空气，为了泄压安全，需要单独引出 1 根泄压管并且引入到补水箱内，有的锅炉厂家在生产锅炉时，会有 3 个管道连接口，分别是供回水管和泄压管，有的锅炉只有供回水管，这样就需要从供水立管位置用三通引出 1 根泄压管接到补水箱中，由于这种安装方式整体压力提高，所以能够很好的减少开锅现象，实际安装的例子较多。2 种安装方式的共同特点是当循环不畅水流过慢时锅炉出口 D 点温度就高于 100°C，高温水在竖直段上升过程中压力逐渐变小，低于高温水所对应的气化压力，就会产生气化现象也就是开锅问题，因此安装时出口立管要长、管材选择散热好、刚度强的钢管，才能保证立管内的水不发生汽化。
按照管道干管与暖气片的连接方式可以分为下供上回系统、上供上回系统、上供下回系统，下供下回系统的安装方式不仅可以满足用户对于美观的要求，也可以解决管道过门的问题，但是由于供水管在锅炉出口位置需要下翻到地面以下，一方面需要破开地面，施工比较麻烦;另一方面，管道埋地热损失较大，而且增大了循环的阻力，因此一般需要增加循环水泵和增大锅炉容量。上供上回系统形式的出现主要是为了满足过门安装不需破坏地面的要求，其供回水干管在门框以上，避免了回水管挡门的情况，布置更加灵活，锅炉的作用半径降低，但这种形式回水管需要上翻到供水管位置高度，增加了系统沿程损失与局部损失，供回水干管都需要排气管，这种系统在维修时暖气片的泄水比较麻烦，实际安装却非常实用因此应用较多。
上供下回系统是在实际安装中最常见的形式，其供水管高出暖气片的高度，回水管坡向锅炉，该形式布置方便，阻力损失小，但是这种形式供回水管道均不能穿门，因此有可能无法满足部分房间的采暖。
采暖散热器按与管道支管的连接形式可以分为异侧上进下出和同侧上进下出。从暖气片散热量情况来说同侧上进下出效果要好一点，而且同侧上进下出的管道更短，投资更省，阻力更小，暖气片可以看做上下一个干管，每组暖气片组成一个回路，在机械循环中，水流速度大，水的流量和阻力成反比，暖气片的水利失调比较严重，但是自然循环系统中，水流速度在 0. 02 ～0. 08m/s，热水处于暖气片上部，当水温下降后才
慢慢下沉，造成暖气片上热下凉。
根据各并联管段的长度，系统又可以分为同程和异程，实际安装中由于土暖气系统作用半径不大，为了布置方便、节约投资，多采用异程安装，各环路的不平衡损失通过阀门调节即可。
1. 2 土暖气机械循环热水采暖系统当住户的采暖面积较大，距离较长，单纯的靠锅炉自然循环其动力很难克服管网阻力损失，比如一些小型医院、小型宾馆、小型饭店、小型厂房间等，这时候需要增加辅助动力循环泵，使热水循环满足采暖需求，与自然循环相比，机械循环的采暖动力大大增加，即:ΔP=P 1 －P 2=g·h·(ρ h －ρ g ) +ΔP f +ΔH(2)式中:ΔH—水泵的扬程，mH 2 O。水在管道内的流速增加，暖气片的供回水温差减小，平均温度提高，平均传热系数也相应提高，在取得相同采暖效果时，机械循环系统可以减少暖气片数目，在保证室内温度和自然循环系统相同时，机械循环系统可节约煤炭，原因在于流速增加，锅炉水套内与散热器内的对流换热系数均提高，增加了传热量，减少了排烟损失。虽然机械循环热水供暖系统在布置管道时无需考虑阻力问题而更加的灵活，但是实际工程中，考虑到水泵在停电时相当于闭合的阀门，此时锅炉内热水无法流动而出现开锅现象，水泵水平位置处需要设置旁通管并安装阀门，当停电时打开此阀门使热水继续流动满足近端暖气片的采暖需求而不致出现开锅问题，根据水泵的安装位置可以分为锅炉入口压入式和锅炉出口吸出式，锅炉入口压入式主要特点是水泵处于低温回水工作区，锅炉处于高压区，因此使用寿命大大降低，而且实际工程中在炉火比较大时，水流会顺着泄压管进入水箱造成热水循环短路，这种系统在实际安装中弊端较大。锅炉出口吸出式的主要特点是水泵处于高温供水区的干管位置，因此水泵的使用寿命会受到影响，由于不会产生像短路循环的现象，并且随着水泵工艺的完善，这种系统在实际中越来越多。
