[科普中國]-高層建筑熱水供暖系統(tǒng)

隨著城市的建設(shè)發(fā)展，高層建筑日益增多。設(shè)計(jì)高層建筑供暖系統(tǒng)時(shí)，計(jì)算冷風(fēng)滲透耗熱量需考慮高層建筑的特點(diǎn)。另外進(jìn)行管路的布置時(shí)，還應(yīng)考慮到高層建筑供暖系統(tǒng)的水靜壓力較大以及層數(shù)較多，垂直失調(diào)問題會更嚴(yán)重，需要合理地確定管路系統(tǒng)的形式。1

豎向分區(qū)式供暖系統(tǒng)高層建筑熱水供暖系統(tǒng)在垂直方向上分成兩個或兩個以上的獨(dú)立系統(tǒng)，稱為豎向分區(qū)式供暖系統(tǒng)，如圖1～圖4所示。豎向分區(qū)式供暖系統(tǒng)的低區(qū)通常直接與室外熱網(wǎng)相連接，應(yīng)考慮室外管網(wǎng)的壓力和散熱器的承壓能力，決定其層數(shù)的多少。高區(qū)與外網(wǎng)的連接形式主要有以下幾種。

設(shè)熱交換器的分區(qū)式系統(tǒng)圖1中的高區(qū)水與外網(wǎng)水通過熱交換器進(jìn)行熱量交換，熱交換器作為高區(qū)熱源，高區(qū)又設(shè)有水泵、膨脹水箱，使之成為一個與室外管網(wǎng)壓力隔絕的、獨(dú)立的完整系統(tǒng)。該方式是目前高層建筑供暖系統(tǒng)常用的一種形式，比較適用于外網(wǎng)水是高溫水的供暖系統(tǒng)。

設(shè)雙水箱的分區(qū)式系統(tǒng)圖2(1-加壓水泵；2-回水箱；3-進(jìn)水箱；4-進(jìn)水箱溢流管；5-信號管；6-回水箱溢流管)為雙水箱分區(qū)式熱水供暖系統(tǒng)。該系統(tǒng)將外網(wǎng)水直接引入高區(qū)，當(dāng)外網(wǎng)壓力低于該高層建筑的靜水壓力時(shí)，可在供水管上設(shè)加壓水泵，使水進(jìn)入高區(qū)上部的進(jìn)水箱。高區(qū)的回水箱設(shè)非滿管流動的溢流管與外網(wǎng)回水管相連，利用進(jìn)水箱與回水箱之間的水位差克服高區(qū)阻力，使水在高區(qū)內(nèi)自然循環(huán)流動。

該系統(tǒng)利用進(jìn)、回水箱，使高區(qū)壓力與外網(wǎng)壓力隔絕，簡化了入口設(shè)備，降低了系統(tǒng)造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用。但由于水箱是開式的，易使空氣進(jìn)入系統(tǒng)，會加劇管道和設(shè)備的腐蝕。

設(shè)閥前壓力調(diào)節(jié)器的分區(qū)式系統(tǒng)圖3(1-加壓水泵；2-止回閥：3-閥前壓力調(diào)節(jié)器)所示為設(shè)閥前壓力調(diào)節(jié)器的分區(qū)式熱水供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)高區(qū)水與外網(wǎng)水直接連接。

在高區(qū)供水管上設(shè)加壓水泵，水泵出口處設(shè)有止回閥，高區(qū)回水管上安裝閥前壓力調(diào)節(jié)器。系統(tǒng)正常工作時(shí)，閥前壓力調(diào)節(jié)器的閥孔開啟，高區(qū)水與外網(wǎng)直接連接，高區(qū)正常供暖；系統(tǒng)停止工作時(shí)，閥前壓力調(diào)節(jié)器的閥孔關(guān)閉，與安裝在供水管上的止回閥一起將高區(qū)水與外網(wǎng)水隔斷，避免高區(qū)水倒空。

高區(qū)采用這種直接連接的形式后，高、低區(qū)水溫相同，在高層建筑的低溫水供暖用戶中可以取得較好的供暖效果，且便于運(yùn)行調(diào)節(jié)。

設(shè)斷流器和阻旋器的分區(qū)式系統(tǒng)圖4所示為設(shè)斷流器和阻旋器的分區(qū)式熱水供暖系統(tǒng)，該系統(tǒng)高區(qū)水與外網(wǎng)水直接連接。在高區(qū)供水管上設(shè)加壓水泵，以保證高區(qū)系統(tǒng)所需壓力，在水泵出口處設(shè)有止回閥。高區(qū)采用倒流式系統(tǒng)形式，有利于排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣；供水總立管短，無效熱損失??；可減少高層建筑供暖系統(tǒng)上熱下冷的垂直失調(diào)問題。

該系統(tǒng)斷流器安裝在回水管路的最高點(diǎn)處。阻旋器串聯(lián)設(shè)置在回水管路中，設(shè)置高度應(yīng)為室外管網(wǎng)靜水壓線的高度。阻旋器必須垂直安裝。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，高區(qū)回水流入斷流器內(nèi)，使水高速旋轉(zhuǎn)，流速增加，壓力降低，此時(shí)斷流器可起減壓作用?；厮侣涞阶栊魈?，水流停止旋轉(zhuǎn)，流速恢復(fù)正常，使該點(diǎn)壓力維持室外管網(wǎng)的靜水壓力，以使阻旋器之后的回水壓力能夠與低區(qū)系統(tǒng)壓力平衡。

斷流器引出連通管與立管一道引至阻旋器，斷流器流出的高速旋轉(zhuǎn)水流到阻旋器處停止旋轉(zhuǎn)，流速降低會產(chǎn)生大量空氣，空氣可通過連通管上升至斷流器處，通過斷流器上部的自動排氣閥排空氣。

高區(qū)水泵與外網(wǎng)循環(huán)水泵靠計(jì)算機(jī)自動控制，同時(shí)啟閉。當(dāng)外部管網(wǎng)停止運(yùn)行后，高區(qū)壓力降低，流入斷流器的水流量會逐漸減少，斷流器處將斷流。同時(shí)，高區(qū)水泵出口處的止回閥可避免高區(qū)水從供水管倒流入外網(wǎng)系統(tǒng)，避免高區(qū)出現(xiàn)倒空現(xiàn)象。該方式適用于不能設(shè)置熱交換器和雙水箱的高層建筑低溫水供暖用戶，高、低區(qū)熱媒溫度相同，系統(tǒng)壓力調(diào)控自如，運(yùn)行平衡可靠，便于運(yùn)行管理，有利于管網(wǎng)的平衡。該系統(tǒng)中的斷流器和阻旋器須設(shè)在管道井及輔助房間(電梯間、水箱間、樓梯間、走廊等)內(nèi)，以防噪聲。1

雙管式供暖系統(tǒng)高層建筑的雙管式供暖系統(tǒng)有垂直雙線單管式系統(tǒng)，見圖5(1-供水干管；2-回水干管；3-雙線立管；4-散熱器或加熱盤管；5-截止閥；6-排水閥；7-節(jié)流孔板；8-調(diào)節(jié)閥)和水平雙線單管式系統(tǒng),見圖6(1-供水干管；2-回水干管；3-雙線水平管；4-散熱器；5-截止閥；6-節(jié)流孔板；7-調(diào)節(jié)閥)兩種形式。

雙線式單管系統(tǒng)是由垂直或水平的“n”形單管連接而成的。散熱設(shè)備通常采用承壓能力較高的蛇形管或輻射板(單塊或砌入墻內(nèi)形成壁體式結(jié)構(gòu))。

垂直雙線式系統(tǒng)散熱器立管由上升立管和下降立管組成，各層散熱器的熱媒平均溫度近似相同，這有利于避免垂直方向的熱力失調(diào)。但由于各立管阻力較小，易引起水平方向的熱力失調(diào)，可考慮在每根回水立管末端設(shè)置節(jié)流孔板，以增大立管阻力，或采用同程式系統(tǒng)減輕水平失調(diào)現(xiàn)象。

水平雙線式系統(tǒng)水平方向的各組散熱器內(nèi)熱媒平均溫度近似相同，可避免水平失調(diào)問題，但容易出現(xiàn)垂直失調(diào)現(xiàn)象，可在每層供水管線上設(shè)置調(diào)節(jié)閥進(jìn)行分層流量調(diào)節(jié)，或在每層的水平分支管線上設(shè)置節(jié)流孔板，增加各水平環(huán)路的阻力損失，減少垂直失調(diào)問題。1

單、雙管混合式供暖系統(tǒng)如圖7所示，在高層建筑供暖系統(tǒng)中，將散熱器沿垂直方向分成若干組，每組有2～3層，各組內(nèi)散熱器采用雙管連接，組與組之間采用單管連接，這就組成了高層建筑的單、雙管混合式供暖系統(tǒng)。

這種系統(tǒng)既能避免雙管系統(tǒng)在樓層數(shù)過多時(shí)產(chǎn)生的垂直失調(diào)問題，又能避免單管順流式散熱器支管管徑過大的缺點(diǎn)，而且能進(jìn)行散熱器的個體調(diào)節(jié)。該系統(tǒng)垂直方向串聯(lián)散熱器的組數(shù)取決于底層散熱的承壓能力。1

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

鄭國忠 - 副教授 - 華北電力大學(xué)