高層建筑供暖直連方式技術(shù)可行性分析

張學(xué)仁

青海東亞工程建設(shè)管理咨詢(xún)有限公司（810000）

1 高層建筑主要采用的供暖方式

如果在低層建筑群里建了一座高層建筑，則該高層的取暖方式就需進(jìn)一步探討。一般高層供暖方式有許多，首先，可通過(guò)設(shè)立專(zhuān)用鍋爐來(lái)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)這樣會(huì)嚴(yán)重增加投資成本以及運(yùn)行費(fèi)用。 其次，可通過(guò)熱交換器和低區(qū)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)這需要高溫水熱源才能完成。 最后，可通過(guò)原有低區(qū)的低溫水系統(tǒng)直連來(lái)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)高、低層建筑直連以后，壓力就會(huì)變低，進(jìn)而導(dǎo)致高樓層的用戶(hù)沒(méi)有水，但是如果調(diào)高壓力，則低樓的散熱器就會(huì)超壓運(yùn)行，進(jìn)而無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行[1]。 因此，為有效解決上述問(wèn)題，相關(guān)設(shè)計(jì)師及設(shè)備廠(chǎng)家人員就提出了如下方法，以使高層建筑良好地供暖。

1.1 雙水箱方式

雙水箱方式就是在高層的不同位置分別安裝兩個(gè)水箱，以借助壓差產(chǎn)生自然循環(huán)。 此種方式是最早使用的，技術(shù)非常成熟，所以應(yīng)用范圍非常廣泛。不過(guò)此種方式只適用于阻力和供熱面積較小的高層，因?yàn)槠湔{(diào)節(jié)能力差，會(huì)發(fā)生進(jìn)氣滲氧的情況。雙水箱還會(huì)顯著增加高層負(fù)重，不僅布置難，而且占用面積大，所以目前很少使用雙水箱方式，此種方式已被新方式所取代。

1.2 減壓閥類(lèi)方式

對(duì)高層建筑供暖應(yīng)用減壓閥類(lèi)方式始終都是設(shè)計(jì)人員的主要研究方向。如今已研發(fā)出了許多良好的技術(shù)方案，主要包括減壓閥與水箱方式、減壓閥與電磁閥關(guān)斷方式、自力式壓差閥方式、自力式流量控制閥方式等。 減壓閥類(lèi)方式已出現(xiàn)很多年了，而且還在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新，如今又出現(xiàn)了許多新的方式，如比例式、可調(diào)式以及自力式等。雖然市場(chǎng)在不斷地完善和優(yōu)化，但供暖方面卻始終沒(méi)有較為滿(mǎn)意的方式，而且還得到了很大的教訓(xùn)。 如某大廈的管網(wǎng)因超壓運(yùn)行而導(dǎo)致散熱器爆裂， 最終不得不拆掉。 由此很多供熱公司就開(kāi)始禁止把減壓閥用在取暖系統(tǒng)中， 而且設(shè)計(jì)手冊(cè)以及設(shè)計(jì)案例里也沒(méi)有對(duì)減壓閥類(lèi)直連供暖方式展開(kāi)詳細(xì)的介紹與說(shuō)明，可見(jiàn)此種方式是不被提倡的。 另外，從流體力學(xué)角度分析，減壓閥主要依靠于蒸汽、消防和供水分區(qū)等不需循環(huán)的系統(tǒng)。取暖系統(tǒng)采用的是閉式循環(huán)，并且減壓閥也不能良好適應(yīng)供暖系統(tǒng)的不斷變化[2]。很多減壓閥的商家宣稱(chēng)減壓閥不僅能夠有效減少動(dòng)壓，而且還能有效減少靜壓。 這是一種錯(cuò)誤的說(shuō)法，為糾正此錯(cuò)誤很多教材就特別指明減壓閥具有減靜壓和減動(dòng)壓的區(qū)別，有些閥門(mén)既能減動(dòng)壓，又能減靜壓，但有些閥門(mén)就只能減動(dòng)壓。這里所說(shuō)的減動(dòng)壓與減靜壓不同于供暖系統(tǒng)的動(dòng)壓和靜壓。 此處的減動(dòng)壓是指在流動(dòng)狀態(tài)下的減壓， 減靜壓指的就是閥門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)下，流量是零。 由此可見(jiàn)，把減壓閥強(qiáng)制用在供暖系統(tǒng)中是錯(cuò)誤的， 因?yàn)楦邔咏ㄖ┡到y(tǒng)里的高壓水會(huì)不斷進(jìn)到低區(qū)系統(tǒng)中， 為保證管網(wǎng)的安全，就必須保證高區(qū)壓力不會(huì)影響到低區(qū)系統(tǒng)，確保使用的方式絕對(duì)可靠、安全，不然就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的事故[3]。 無(wú)論采用何種方式，減壓閥與電磁閥都為機(jī)械彈簧類(lèi)以及電動(dòng)電磁類(lèi)控制形式， 并沒(méi)有考慮水力本身的特點(diǎn)， 所以其會(huì)存在動(dòng)作延遲、 頻繁操作、反復(fù)操作等問(wèn)題，這樣長(zhǎng)期應(yīng)用就會(huì)發(fā)生金屬磨損、橡膠老化等情況。 各州縣的供熱水質(zhì)都比較差，這樣就給供暖設(shè)備的閥門(mén)帶來(lái)了很大的影響， 既會(huì)影響到閥門(mén)的靈活性，又會(huì)影響到閥門(mén)的使用時(shí)間，因此必須高度重視。 供電的穩(wěn)定性也會(huì)影響到電磁閥門(mén)的靈活性， 所以減壓閥和電磁閥類(lèi)在應(yīng)用的時(shí)候隨時(shí)都會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的安全事故， 必須進(jìn)行有效的處理。 現(xiàn)階段建造的建筑物都應(yīng)用的是分戶(hù)計(jì)量變流量系統(tǒng)，因?yàn)榱髁慷际请S時(shí)變化的，所以就要求減壓系統(tǒng)也要符合此種變化，但目前的減壓閥還滿(mǎn)足不了上述要求，并且應(yīng)用減壓閥類(lèi)方式還會(huì)出現(xiàn)倒空、積氣、滲氧腐蝕以及水錘等情況，這也是無(wú)法有效防范安全的關(guān)鍵問(wèn)題。

1.3 無(wú)負(fù)壓供水方式

如果對(duì)高層建筑供暖采用直連方式將加壓泵直接連在低區(qū)管網(wǎng)上，則必須確保低區(qū)管網(wǎng)的水力平衡、壓力平衡，不會(huì)引發(fā)各種事故。 為此就有人在直連供暖方式中應(yīng)用了無(wú)負(fù)壓供水技術(shù)，由于沒(méi)有考慮到這兩種系統(tǒng)的運(yùn)行方式以及運(yùn)行原理的不同，導(dǎo)致了管網(wǎng)系統(tǒng)的水力失衡，而引發(fā)了超壓狀況，最終造成了嚴(yán)重的后果。

2 高層建筑供暖直連方式的技術(shù)可行性

通過(guò)對(duì)各種方式的深入研究發(fā)現(xiàn)，直連技術(shù)的難點(diǎn)不是增壓，而是減壓，高層建筑供暖直連技術(shù)剛好能夠有效解決此問(wèn)題，為此便對(duì)此技術(shù)展開(kāi)了深入的研究。 此技術(shù)并沒(méi)有運(yùn)用常規(guī)的減壓思維模式，而且運(yùn)用了膜流運(yùn)動(dòng)原理，借助流體非滿(mǎn)管來(lái)達(dá)到減壓的目的。 其運(yùn)行原理為：會(huì)用到一個(gè)斷流器，然后借助散熱以后的熱媒高壓流體的余壓使水流高速旋轉(zhuǎn)，最后人為地使膜流生成，進(jìn)而起到減壓的作用[4]。 為防止有氣體進(jìn)入到系統(tǒng)當(dāng)中，還會(huì)運(yùn)用到一個(gè)阻旋器。 阻旋器的作用是阻止水流旋轉(zhuǎn)和分離空氣，讓無(wú)壓流的膜流變成有壓流的膜流。 在此過(guò)程中，膜流狀態(tài)就為[5]:有壓流→無(wú)壓流→有壓流，這就會(huì)讓高壓流體順利地進(jìn)入到低壓流體中。

高層建筑供暖直連方式便運(yùn)用的該原理，其設(shè)計(jì)方案主要為:先使低區(qū)供暖熱網(wǎng)的定壓保持不變，當(dāng)其運(yùn)行參數(shù)與方式都處于穩(wěn)定狀態(tài)下，再在高層的入口處加裝一個(gè)微型增壓泵，同時(shí)在泵的出口處安裝止回閥，以加大低層供水管網(wǎng)的壓力，將水順利送到高層的散熱器中進(jìn)行放熱，然后把高壓回水引入到斷流器中，使膜流生成，從而發(fā)揮減壓的作用，之后將其引入阻旋器中，以阻止水流旋轉(zhuǎn)和分離空氣，經(jīng)過(guò)這些流程之后就能將其引回到低層的管網(wǎng)當(dāng)中。

由此可知，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，高層建筑供暖直連方式的實(shí)現(xiàn)主要依靠的就是斷流器和阻旋器，這不僅有效地隔絕了高層建筑和低層建筑的管網(wǎng)，而且當(dāng)運(yùn)行結(jié)束時(shí)， 低層管網(wǎng)的定壓仍會(huì)保持不變，系統(tǒng)的水位還是處于低區(qū)網(wǎng)水靜壓線(xiàn)上。 為此，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行停止的時(shí)候，水管從斷流器到阻旋器的這段水流肯定會(huì)被斷開(kāi)，這樣才使高、低區(qū)直連的供水管處于靜止?fàn)顟B(tài)，它的作用是保證高區(qū)回水壓力時(shí)刻與外網(wǎng)回水壓力一致，不能因流量改變回水壓力跟著改變，確保高區(qū)、低區(qū)系統(tǒng)的正常供暖。 這主要是因?yàn)楣┧苌习惭b了止同閥，止同閥有效防止了供水管中的水發(fā)生倒流情況。 因此不管系統(tǒng)是處于運(yùn)行狀態(tài)，還是靜止?fàn)顟B(tài)，都能夠很大程度地保證高層建筑與低層建筑的系統(tǒng)有效隔離，從而保證供暖設(shè)備的安全。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)證實(shí)， 這種供暖方式非常安全、可靠。 如果再增設(shè)一個(gè)微機(jī)變頻調(diào)控加壓泵，就能自動(dòng)監(jiān)測(cè)壓力的變化情況， 并自動(dòng)調(diào)整流量和壓力，既保證了安全性和可靠性，又顯著節(jié)省了人力，使用效果非常良好。 如果再增設(shè)一些附加功能，如報(bào)警功能、自動(dòng)啟閉功能等，就會(huì)使高層建筑供暖直連技術(shù)更加的成熟和完善。

3 結(jié)語(yǔ)

高層建筑供暖方式的選取對(duì)供暖設(shè)施的安全有著很大的影響， 必須選用安全可靠的供暖方式。應(yīng)用直連方式不僅有效改善了傳統(tǒng)供暖方式的不足，而且還使低區(qū)網(wǎng)非常的穩(wěn)定，可見(jiàn)直連技術(shù)非常可行，能夠有效增大設(shè)備的使用時(shí)間。 高層建筑供暖直連方式不需要專(zhuān)用的設(shè)備，只依靠水力特性就能實(shí)現(xiàn)減壓目的， 使系統(tǒng)始終處于穩(wěn)定狀態(tài)，充分避免了管網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)超壓、水力失衡、滲氧腐蝕等情況，所以該技術(shù)被廣泛應(yīng)用。 目前有越來(lái)越多的專(zhuān)業(yè)人員對(duì)直連技術(shù)展開(kāi)研究， 使其越來(lái)越完善、越來(lái)越成熟，能夠更加穩(wěn)定地運(yùn)行，不再受高層建筑、低層建筑高度限制，而且供暖效果還很好，既很大程度上節(jié)省了投資成本，又減少了維護(hù)費(fèi)用，給供暖企業(yè)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)效益。