高層直連供暖

高層直連供熱機組的詳細描述：

隨著高層建筑的不斷涌現(xiàn)，住宅小區(qū)出現(xiàn)多層建筑與高層建筑并存的現(xiàn)狀。當一個供熱范圍內(nèi)同時存在高區(qū)、低區(qū)供熱系統(tǒng)時，通常的處理方法為[1-4]：為高區(qū)部分單獨設置一套供熱系統(tǒng)；采用雙水箱系統(tǒng)，即在高層建筑中設立兩個保溫水箱及兩個專門的水箱設備間；采用高低區(qū)直連機組[5-6]，實現(xiàn)高低區(qū)直接連接；采用自力式壓差控制閥、電磁閥等裝置，實現(xiàn)高低區(qū)直接連接。本文對直連機組在高低區(qū)直接連接供熱的應用進行探討。

高層直連供熱機組是專門解決高層建筑高區(qū)與低區(qū)直連供暖的一項技術，不用另設鍋爐、水箱、熱交換設備。主要由增壓泵、減壓閥、流量調(diào)控裝置、微機變頻控制柜及相應的閥門和儀表組成的機電一體化的高層采暖直連供水設備。是高層建筑直接采用外網(wǎng)熱水供暖的一項新技術，是雙水箱高層供暖系統(tǒng)的替代產(chǎn)品。依靠對加壓泵的變頻控制，進而實現(xiàn)對熱媒供水壓力調(diào)節(jié)，同時依靠減壓閥和流量調(diào)控裝置等設備對回水的壓力和系統(tǒng)的流量進行調(diào)節(jié)。即可實現(xiàn)高層建筑與任一熱網(wǎng)直連供暖，又不會影響熱網(wǎng)自身及周邊熱用戶的壓力、流量變化。

高層直連供熱機組在工程實踐中不斷完善，不僅能適用于上供下回單管系統(tǒng)、地熱系統(tǒng)及分戶供暖系統(tǒng)，而且還可以應用于空調(diào)水系統(tǒng)。供暖、空調(diào)水系統(tǒng)的運行監(jiān)測、控制及報警系統(tǒng)均由微機自動完成，微機控制裝置同機組安裝在同一框架上，可設在高層建筑的地下室內(nèi)或設備間，也可以設在鍋爐房（或換熱站）內(nèi)。設備占地面積小，布置緊湊，安裝方便，操作簡單，技術*，自動化程度高，運行安全可靠。

采用本設備后，高低區(qū)壓力錯落有序，整個網(wǎng)絡壓力調(diào)控自如，系統(tǒng)運行極為平穩(wěn)、可靠，從而大大改善供熱效果，可實現(xiàn)節(jié)水、節(jié)電、省工、節(jié)約能源，可有效節(jié)省投資、降低運行費用，受到廣大熱用戶的青睞。

閉式直連供暖系統(tǒng)的基本原理

高層直連供熱機組是利用現(xiàn)有的低區(qū)供暖管網(wǎng)介質(zhì)直連向高區(qū)供暖。在適當?shù)攸c（高層建筑地下室或設備間）增設一套由微機控制的增壓機組和減壓及流量控制裝置，是以提高供水壓力、降低回水壓力以及控制系統(tǒng)流量為控制核心的全自動控制系統(tǒng)。

供暖系統(tǒng)運行時，高層直連供熱機組在原有低區(qū)供暖管網(wǎng)的壓力、運行參數(shù)、運行方式均保持不變的前提下，將低區(qū)管網(wǎng)的供水壓力提高，供應給高區(qū)熱用戶。高區(qū)回水壓力通過減壓裝置降至低區(qū)壓力，高、低區(qū)回水的壓力差及高區(qū)供水流量可根據(jù)現(xiàn)場實際情況人工調(diào)節(jié)設定。從而實現(xiàn)高層建筑的高區(qū)與低區(qū)并網(wǎng)直連供暖。

l 采用外網(wǎng)壓力控制本系統(tǒng)增壓泵的自動啟停，與外網(wǎng)循環(huán)泵實現(xiàn)聯(lián)動；

l運行方式有“手動／自動”兩種工作方式，用戶在操作面板上自行選擇。人工設定完成后選擇“自動”，系統(tǒng)將按設定的模式自動工作，無需人工再行干預。操作簡單，設定方便?？蓪崿F(xiàn)全自動無人職守；

l 增壓泵在微機、變頻器的控制下全自動工作，保證恒壓供水；

l減壓裝置采用了全通道流線型設術，流體阻力小、流量大，在傳動方式上采用了水力操作，利用管道中的水壓自動操作主閥瓣上下移運，控制閥門開度，調(diào)節(jié)下游壓力，使下游壓力始終維持在設定的壓力值上。

l 高層直連供熱機組在流量調(diào)節(jié)裝置的控制下始終保證恒流量供水；

l高層直連供熱機組設有氣動隔斷裝置，當增壓泵停止或停電時自動關斷高區(qū)回水管網(wǎng)，從而達到將高、低區(qū)回水管網(wǎng)隔斷的目的，以保證低區(qū)熱用戶的安全；

l 本系統(tǒng)設有自動泄水閥，可實現(xiàn)超壓自動泄水功能，確保減壓閥出口的壓力始終恒定為設定值；

l當減壓裝置失效或其他原因使減壓裝置后的壓力不正常時，本系統(tǒng)可實現(xiàn)自動關閉水泵，停止整個系統(tǒng)運行，保護系統(tǒng)中的其他設備；

l 本系統(tǒng)主要設備采用進口（丹佛斯）產(chǎn)品，其它設備均采用技術*、質(zhì)量優(yōu)良的合資產(chǎn)品；

l 整個系統(tǒng)自動化程度高，功能齊全，運行可靠，操作簡便。

高層直連供熱機組的主要特點

１、直接利用低區(qū)管網(wǎng)供暖，不需另設熱交換器隔絕壓力。采用全自動智能控制，高、低區(qū)同一系統(tǒng)，同一參數(shù)，便于運行管理，利于管網(wǎng)的水力平衡，解決了高層建筑“上熱下冷”垂直失調(diào)的難題,供熱效果好。

２、可以克服由于外網(wǎng)壓力不穩(wěn)引起用戶室內(nèi)溫度波動，設備供水壓力可隨意調(diào)節(jié)，消除了高低區(qū)供熱不容易平衡的現(xiàn)象，提高了供熱品質(zhì)。

３、 外網(wǎng)壓力發(fā)生較大改變時，不需對設備改動，只需將壓力設定值進行調(diào)整。

４、 采用旋流除污集水器，不會影響外網(wǎng)熱媒的壓力及周邊熱用戶的供熱。

５、 采用微機變頻的控制方式控制增壓泵，精確調(diào)控流量與壓力，節(jié)約電能，供暖系統(tǒng)平穩(wěn)、可靠。

６、 不僅適用于各式分戶計量系統(tǒng)，而且恰好滿足了分戶計量系統(tǒng)的“變流量”調(diào)節(jié)要求。

７、 采用進口減壓裝置，既減動壓，又減靜壓，彈簧的調(diào)節(jié)范圍細分化，可用于調(diào)節(jié)微小壓力。

８、 采用進口氣動隔斷裝置，安全可靠，確保低區(qū)熱用戶安全。

９、不設專用鍋爐，不設熱交換器，不設水箱，不用在供水干管加設備，簡化供水系統(tǒng)的設備，同時避免了二次污染，降低工程造價，減少所占建筑面積，節(jié)資節(jié)能效益更為顯著。

１０、 用于舊建筑物高、低區(qū)并網(wǎng)改造，改動量較小，方便快捷；用于新建筑物，便于統(tǒng)籌規(guī)劃，節(jié)省工程投資。

１１、由于運行中系統(tǒng)不會進入空氣，管道腐蝕小，使用壽命比開式系統(tǒng)高1-2倍，同時也解決了系統(tǒng)在停電或停止運行時所產(chǎn)生的水錘現(xiàn)象。

１２、 模塊化設計、噪音低、體積小、重量輕、安裝快捷。

１３、 自動化程度高，可實現(xiàn)無人職守。

高層直連供熱機組的應用范圍

１、 式高層建筑的供暖系統(tǒng)。

２、 高層建筑的空調(diào)水系統(tǒng)。

３、 局部供暖熱網(wǎng)連接到大型熱網(wǎng)。

４、 熱網(wǎng)區(qū)域內(nèi)地勢高差較大（尤其是山地建筑群）的供暖系統(tǒng)等。

閉式直連供暖系統(tǒng)裝置的選擇

本公司針對閉式直連供暖系統(tǒng)研制出成套設備，其中包括增壓循環(huán)泵、壓力控制裝置、減壓裝置、流量調(diào)控裝置、氣動隔斷裝置、自動泄壓裝置、微機變頻控制柜、儀表等，詳見附圖。

１、 增壓循環(huán)泵流量的計算：

公式：V=0.86×K×Q／P（T1–T2）

式中：

V：增壓循環(huán)泵流量 m³/h

K：附加系統(tǒng)，一般可取 K=1.10；

Q：高區(qū)供暖系統(tǒng)熱負荷 W；

P：供水溫度下水的密度 kg/ m3；

T1：供水溫度 ℃；

T2：回水溫度 ℃。

２、 增壓循環(huán)泵的揚程計算：

公式：H = Hj + Hf – Hw +（3～5）

式中

H：增壓循環(huán)泵揚程 mH2O；

Hj：泵出口至高層供水干管的高度 mH2O；

Hf：供暖系統(tǒng)阻力損失 mH2O；

Hw：泵入口處外網(wǎng)供水壓力 mH2O；

（3～5）：為預留供水壓力 mH2O。

我公司可根據(jù)用戶的具體要求來設計系統(tǒng)參數(shù)，確定閉式直連供暖系統(tǒng)的具體型號與規(guī)格，以滿足廣大熱用戶的需要。

1 高層直連供熱機組的工作流程及優(yōu)勢

①工作流程

直連機組的工作流程見圖1。二級管網(wǎng)供水進入分水器后，一部分供水供給低區(qū)供熱系統(tǒng)，另一部分供水經(jīng)加壓泵加壓后，送至高區(qū)供熱系統(tǒng)。高區(qū)回水經(jīng)減壓裝置(由減壓閥、球閥、蝶閥組成)減壓后，壓力降低，保證高區(qū)回水與低區(qū)回水壓力一致。減壓裝置并聯(lián)設置，1用1備，提高了減壓的可靠性。當供熱系統(tǒng)突然停電時，為了防止高區(qū)靜壓向低區(qū)傳遞，造成低區(qū)散熱器破壞，在高區(qū)回水管上設置常閉電磁閥。常閉電磁閥和加壓泵出口止回閥共同作用，使高區(qū)與低區(qū)供熱系統(tǒng)在斷電后隔離，提高了供熱系統(tǒng)運行的安全性。

②優(yōu)勢

實現(xiàn)了高、低區(qū)供熱系統(tǒng)直接連接，不需為高區(qū)供熱系統(tǒng)單獨設置換熱系統(tǒng)，加壓前后供水溫度不變，特別適合低溫供熱系統(tǒng)。設備簡單，占地面積小，布置緊湊，安裝方便。采用閉式循環(huán)，降低了高區(qū)供熱系統(tǒng)管道及設備的腐蝕，也避免了開式系統(tǒng)的噪聲、系統(tǒng)中不凝性氣體較多等問題。

2 直連機組的設計選型[7]

④加壓泵

加壓泵揚程日的計算式為：

式中 H——加壓泵揚程，m

h1——高層建筑高度，m

h2——直連機組的壓頭損失，m

h3——直連機組與高層建筑間供水管道的壓頭損失，m

h4——高區(qū)供熱系統(tǒng)的壓頭損失，m

h5——富裕壓頭，m，取5 m

h6——加壓泵入口的供水壓頭，m

②堿壓閥

選用的減壓閥出口壓力在一定范圍內(nèi)可調(diào)。為了操作、調(diào)節(jié)和維修方便，減壓閥應安裝在水平管道上。減壓閥根據(jù)其進出口壓頭差和質(zhì)量流量進行選型，其質(zhì)量流量與加壓泵質(zhì)量流量一致。

減壓閥進出口壓頭差Δh的計算式為：

式中 Δh——減壓閥進出口壓頭差，m

h6——直連機組與高層建筑間回水管道的壓頭損失，m

hr——二級管網(wǎng)回水壓頭，m

③常閉電磁閥

常閉電磁閥選型應遵循安全性、可靠性、適用性、經(jīng)濟性原則。根據(jù)高區(qū)供熱系統(tǒng)管徑確定常閉電磁閥通徑，根據(jù)供熱介質(zhì)運行參數(shù)選擇常閉電磁閥的材質(zhì)和耐溫等級，根據(jù)供熱系統(tǒng)壓力選擇常閉電磁閥結(jié)構。

3 應用實例住宅小區(qū)設計供、回水溫度為80、60℃，既有建筑均為6層，采用鑄鐵散熱器，承壓能力為0.4MPa。新建1幢高層建筑，建筑高度為50m，采用散熱器供暖，其中高區(qū)熱負荷為704kW。原有熱力站預留供熱能力可滿足高層建筑熱負荷需求，熱力站距高層建筑120m。若將高層供熱系統(tǒng)與原系統(tǒng)直接連接，系統(tǒng)定壓壓力需提高到0.5MPa以上，易導致既有建筑散熱器超壓。若單獨為高層建筑設置一套獨立的供熱系統(tǒng)(包括高區(qū)換熱器、高區(qū)循環(huán)泵、高區(qū)補水定壓裝置)，則設備造價、占地面積均較大，且實際情況無法滿足設備用地要求。研究結(jié)果是采用直連機組，將原有熱力站預留分支與直連機組連接，實現(xiàn)低區(qū)與高區(qū)的直接連接。

實踐證明，高低區(qū)供熱系統(tǒng)均運行良好。整個供暖期，高層建筑室溫均滿足要求，直連機組運行穩(wěn)定，供熱效果良好，滿足用戶要求。當供熱系統(tǒng)突然停電時，高低區(qū)供熱系統(tǒng)可相互隔離。

4 結(jié)論

直連機組實現(xiàn)了高低區(qū)供熱系統(tǒng)的直接連接，簡化了高區(qū)供熱系統(tǒng)，降低了設備造價，節(jié)約了占地，有效避免了氧腐蝕，實現(xiàn)了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。直連機組不僅適用于高層建筑供熱系統(tǒng)，還適用于高差過大熱網(wǎng)中的高區(qū)供熱系統(tǒng)。